空中单光子激光雷达系统实现高分辨率三维成像

研究人员开发了一种紧凑且轻量的单光子空载激光雷达系统，可以利用低功率激光获取高分辨率的3D图像。这一进展可能使得单光子激光雷达在空中和空间应用中变得实用，例如环境监测、3D地形绘制和物体识别。

单光子激光雷达利用单光子检测技术来测量激光脉冲到达目标并返回所需的时间。它特别适用于空中应用，因为即使在密集植被或城市等挑战性环境中，也能够实现对地形和物体的高度精确的3D地图绘制。

该系统通过向地面发射激光脉冲，再由称为单光子雪崩二极管（SPAD）阵列的非常敏感的探测器捕获反射的激光脉冲，从而实现工作。这些探测器对单个光子的灵敏度增强，使得可以更有效地检测反射的激光脉冲，从而可以使用更低功率的激光。为了减小整个系统的尺寸，研究人员使用了光学口径为47毫米的小型望远镜作为接收光学设备。

测量返回的单光子的飞行时间使得可以计算光线传播到地面和返回所需的时间。然后可以使用计算成像算法从这些信息中重建出地形的详细3D图像。

该团队目前正在努力提高系统的性能和集成性，并长期目标是将其安装在太空平台上，如小型卫星上。在此之前，还需要改进系统的稳定性、耐久性和成本效益性。