在光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，一項(xiàng)突破性的進(jìn)展由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與美國(guó)麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)手取得。他們成功實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一項(xiàng)新技術(shù)——主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)合成孔徑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)在1.36公里之外、毫米級(jí)尺寸目標(biāo)的超清晰成像。
這一創(chuàng)新成果的核心在于，它打破了傳統(tǒng)成像技術(shù)受限于單個(gè)孔徑衍射極限的瓶頸。為了直觀理解這一突破，可以類比2019年事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）在射電波段捕捉到的M87星系中心黑洞圖像，那是一項(xiàng)地球尺度的合成孔徑技術(shù)成就。然而，將類似技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)波段卻面臨大氣湍流引起的相位不穩(wěn)定性難題。
歷史回溯到20世紀(jì)50年代，英國(guó)科學(xué)家Hanbury Brown和Twiss提出了強(qiáng)度干涉成像技術(shù)，并在1956年成功測(cè)量了天狼星的直徑。與振幅干涉技術(shù)相比，強(qiáng)度干涉技術(shù)具有對(duì)大氣湍流和望遠(yuǎn)鏡光學(xué)缺陷不敏感的特點(diǎn)，特別適合于光學(xué)長(zhǎng)基線合成孔徑成像。然而，這一技術(shù)長(zhǎng)期局限于被動(dòng)成像應(yīng)用，如恒星成像。
為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離非自發(fā)光目標(biāo)的高分辨率成像，科研團(tuán)隊(duì)面臨兩大挑戰(zhàn)：一是如何提供有效的遠(yuǎn)距離熱光照明，二是如何開發(fā)魯棒的圖像重建算法。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)這些挑戰(zhàn)，提出了主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)，并開發(fā)了一套多激光發(fā)射器陣列系統(tǒng)。
在這套系統(tǒng)中，8個(gè)相互獨(dú)立的激光發(fā)射器排列成陣，間距精心設(shè)計(jì)以確保每束激光在穿越大氣層后都能產(chǎn)生獨(dú)立且隨機(jī)的相位變化。接收系統(tǒng)則由兩臺(tái)可移動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡組成，它們之間的干涉基線長(zhǎng)度可變，結(jié)合高靈敏度的單光子探測(cè)器，用于捕捉目標(biāo)反射光場(chǎng)的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)信息。團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了先進(jìn)的圖像恢復(fù)算法，能夠從復(fù)雜數(shù)據(jù)中重建出毫米級(jí)分辨率的目標(biāo)圖像。
實(shí)驗(yàn)在城市大氣鏈路中進(jìn)行，目標(biāo)位于1.36公里之外。結(jié)果顯示，該系統(tǒng)的成像分辨率相較于單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡提升了約14倍，這一成果不僅驗(yàn)證了主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)的可行性，更為遠(yuǎn)距離高分辨率成像開辟了新的途徑。
這一研究成果以“主動(dòng)光學(xué)強(qiáng)度干涉技術(shù)”為題，發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，并獲得了編輯的特別推薦。美國(guó)物理學(xué)會(huì)下屬網(wǎng)站Physics也對(duì)這一突破性進(jìn)展進(jìn)行了報(bào)道，引起了廣泛的關(guān)注和討論。
