【光学前沿】新型激光雷达系统实现远距离高精度成像
2025年2月10日,外国科学家开发出一种新型激光雷达系统，能够显著提高远距离以及穿过雾、烟或伪装等障碍物对人脸和活动识别的准确性。这一突破性的研究成果为安全监控、遥感探测等领域带来了新的可能性。
研究人员表示，他们所开发的灵敏激光雷达系统可以生成高分辨率3D图像，其效率是其他研究小组正在开发的类似激光雷达系统的两倍，图像分辨率至少提高了10倍。在325米的距离上，研究人员能够以毫米级细节对人脸进行3D图像处理，并表示同样的系统可用于准确检测最远一公里距离的人脸和人类活动。
这项工作是由赫瑞瓦特大学单光子小组与美国宇航局加州理工学院喷气推进实验室(JPL)、麻省理工学院和格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院合作完成的。该系统使用激光脉冲来测量场景中物体的距离，其突破在于能够测量激光脉冲从系统传播到物体并返回所需的时间，精度约为13皮秒，比研究人员之前所能做到的要好10倍左右。
主要作者、赫瑞瓦特大学光子学和量子科学研究所研究员AongusMcCarthy表示：“我们的研究结果表明，该系统具有巨大的潜力，可以在白天或黑暗条件下从远距离构建详细的高分辨率3D场景图像。例如，如果有人站在伪装网后面，该系统可以确定他们是在玩手机、拿着东西还是只是站在那里闲着。因此，从安全和防御的角度来看，该系统有许多潜在的应用。”
该系统的一个关键优势是能够在光天化日之下准确测量距离，而太阳散射光通常会对测量过程产生负面影响。通过使用大于肉眼可见的激光波长（1550纳米），日光背景显著减少。这种波长也非常适合在大气和光纤中进行非常高的传输。此外，系统的激光输出功率低且“人眼安全”，这意味着系统发出的激光束在任何距离都可以安全地观看。
研究人员在屋顶实验室可见的三个距离测试了他们的系统：45米外的邻近屋顶、325米外的地面位置以及恰好一公里外的远处无线电桅杆。研究合著者GregorTaylor在45米和325米的位置摆姿势，而他的同事则扫描他的头部。研究人员表示，他们有兴趣在更长的距离上测试该系统，例如在10公里外识别车辆类型，无论是汽车、货车还是坦克。
麦卡锡说，该系统还可用于监测建筑物或岩面的移动，以评估地面下沉或其他潜在危险。该团队使用由NASA喷气推进实验室和麻省理工学院开发的一种非常先进的探测器（超导纳米线单光子探测器）构建了该系统。该探测激光器必须使用由格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院光子学教授罗伯特哈德菲尔德的量子传感器小组设计和开发的低温制冷机冷却到约-272ºC的极低温度。
-
无透镜成像的算法体系、技术路线与发展演进
在计算成像与光电探测技术的融合发展中，无透镜成像凭借硬件架构极简、算法驱动成像、场景适配性强的核心优势，成为图像传感领域的重要研究方向。该技术摒弃传统光学透镜的光场调控方式，以光场传播的物理模型为基础，通过多样化的数学算法实现衍射信息的捕捉、重建与优化，历经数十年发展已形成完善的算法体系和多元技术路线。本文将从算法核心逻辑出发，按基础体系-核心算法-技术路线-发展趋势的逻辑脉络，系统解析无透镜成像的技术原理、性能特征与应用潜力，厘清其技术演进的核心规律。
2026-03-06
-
纯四次孤子研究新突破：解锁锁模光纤激光器非线性动力学新奥秘
光孤子作为非线性系统中典型的局域结构，凭借稳定的传输特性成为光频梳、超快激光技术、非线性成像等领域的核心研究载体，而孤子吸引态与新型孤子的相关研究，更是推动非线性光学器件升级的关键。近日，浙江农林大学王悦悦教授、戴朝卿教授团队在《Chaos,Solitons&Fractals》发表最新研究成果，以锁模光纤激光器为研究平台，系统性探究了纯四次孤子吸引态的形成机制、单孤子传输特性及多孤子分子的演化规律，首次填补了纯四次孤子吸引态与孤子分子研究的空白，为超快光学器件研发和复杂非线性系统的实际应用提供了重要的理论支撑与实验指导。
2026-03-06
-
光学系统MTF测量三大方法原理、应用与局限综述
调制传递函数（MTF）是评价光学系统成像质量的核心指标，其本质是衡量单位空间分辨率下光学图像的强度对比度。MTF仅以单位面积功率对光强进行度量，不携带相位信息，因此所有成熟的MTF测量方法，均建立在捕获待测光学系统所成图像的强度分布这一基础之上，通过对强度信息的解析与换算，得到系统在不同空间频率下的传递能力。
2026-03-05
-
光机工程师必看：MTF测试结果必须附带哪些关键信息
在光学系统设计、装调与验收过程中，调制传递函数（MTF）是衡量成像质量的核心指标。但多数光机工程师并不会亲自完成全套MTF测试，而是依赖测试报告进行系统分析、问题定位与性能验证。一份仅含MTF曲线的报告，往往无法支撑严谨的工程判断。只有附带完整测试条件与边界信息，MTF数据才能真正发挥价值。
2026-03-05
-
中红外与长波红外成像技术：特性差异与场景适配逻辑
红外成像技术中，中红外（MWIR，3–5μm）和长波红外（LWIR，8–14μm）是两大核心应用波段，二者并非技术层级的优劣之分，而是由物理定律奠定底层特性，进而形成适配不同场景的技术定位。中红外以灵敏、快速、远距离为核心优势，是追求性能极限的高性能传感器；长波红外以稳定、普适、低门槛为核心特质，是保障工程落地的环境感知器。从物理本质到成像特性，从探测器系统到实际应用，二者的差异形成清晰的逻辑体系，且在高风险复杂场景中，唯有分工协作才能实现探测效能的最大化。
2026-03-05
