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新激光雷達(dá)系統(tǒng)使用量子探測(cè)技術(shù)，可以在水下實(shí)時(shí)捕獲3D圖像。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
英國(guó)科學(xué)家首次展示了一種新型激光雷達(dá)系統(tǒng)，其使用量子探測(cè)技術(shù)在水下獲取3D圖像。該系統(tǒng)擁有極高的靈敏度，即便在水下極低的光線(xiàn)條件下也能捕獲詳細(xì)信息，可用于檢查水下風(fēng)電場(chǎng)電纜和渦輪機(jī)等設(shè)備的水下結(jié)構(gòu)，也可用于監(jiān)測(cè)或勘測(cè)水下考古遺址，以及用于安全和防御等領(lǐng)域。相關(guān)研究論文刊發(fā)于4日出版的《光學(xué)快報(bào)》雜志。
在水下實(shí)時(shí)獲取物體的3D圖像極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗械娜魏瘟Ｗ佣紩?huì)散射光并使圖像失真。基于量子的單光子探測(cè)技術(shù)具有極高的穿透力，即使在弱光條件下也能工作。在最新研究中，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)激光雷達(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用綠色脈沖激光源來(lái)照亮目標(biāo)場(chǎng)景。反射的脈沖照明由單光子探測(cè)器陣列檢測(cè)，這一方法使超快的低光檢測(cè)成為可能，并在光子匱乏的環(huán)境（如高度衰減的水）中大幅減少測(cè)量時(shí)間。
激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量飛行時(shí)間（激光從目標(biāo)物體反射并返回系統(tǒng)接收器所需的時(shí)間）來(lái)創(chuàng)建圖像。通過(guò)皮秒計(jì)時(shí)分辨率測(cè)量飛行時(shí)間，研究人員可以解析目標(biāo)的毫米細(xì)節(jié)。最新方法還能區(qū)分目標(biāo)反射的光子和水中顆粒反射的光子，使其特別適合在高度渾濁的水中進(jìn)行3D成像。他們還開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于在高散射條件下成像的算法，并將其與圖形處理單元硬件結(jié)合使用。在3種不同濁度水平下的實(shí)驗(yàn)表明，在3米距離的受控高散射場(chǎng)景中，3D成像取得了成功。
總編輯圈點(diǎn)
量子檢測(cè)技術(shù)在陸地上的應(yīng)用，較多見(jiàn)諸報(bào)道。其實(shí)這種技術(shù)在水下的應(yīng)用，同樣空間廣闊。例如，利用它進(jìn)行海底地形勘測(cè)、水下考古、海底設(shè)備檢測(cè)等等。不過(guò)，將這種技術(shù)應(yīng)用于水下，絕對(duì)不意味著將其直接“照搬”。以在海洋中的應(yīng)用為例，需要考慮海水的腐蝕性、洋流的運(yùn)動(dòng)、海底光照條件等多種特殊因素。因此需要使用特殊的耐腐蝕材料，進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，以更加適應(yīng)水下環(huán)境的應(yīng)用。
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