科学界传来了一项令人瞩目的技术创新消息：一种新型的单光子飞行时间激光雷达系统横空出世，该系统具备捕捉距离达1公里之远的高清晰度三维图像的能力。这一突破性的进展意味着，即便在复杂多变的环境条件下，或是目标被树叶、伪装网等遮挡时，该系统也能实现精准成像，为安全监控、遥感等领域带来革命性的提升。
来自英国赫瑞瓦特大学的研究团队成员Aongus McCarthy自豪地介绍道，他们研发的单光子探测器效率惊人，几乎是同类激光雷达系统中探测器的两倍。同时，该系统的时间分辨率也得到了显著提升，至少提高了10倍。这些技术上的飞跃，使得该系统能够从目标物体上收集到更多的散射光子，进而实现前所未有的高空间分辨率。
在《Optica》杂志上，由英国和美国多家机构组成的研究小组展示了该系统的一项惊人成就：成功构建出325米外人脸的三维图像，且清晰可辨。这一成果不仅证明了系统的强大功能，也预示着其在远程监控、安全识别等领域的广泛应用前景。
据悉，该系统采用了麻省理工学院和NASA喷气推进实验室联合研发的超灵敏探测器——超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。这种探测器能够敏锐地捕捉到单个光子，从而允许使用极低功率的激光，甚至是对人眼安全的激光，进行远距离测量。为了降低噪声干扰，探测器被精心冷却至接近绝对零度的温度，这一任务由格拉斯哥大学小组设计的紧凑型低温冷却系统完成。
研究人员还将冷却后的SNSPD与赫瑞瓦特大学McCarthy设计的新型单像素扫描收发器相结合，该收发器在1550纳米波长下工作，具有出色的性能。同时，他们还引入了先进的定时设备，能够精确测量到万亿分之一秒（皮秒）的时间间隔。这种精度意味着，系统能够从325米远处清晰地区分出深度相差仅约1毫米的表面。
McCarthy强调，这些创新因素在距离、激光功率水平、数据采集时间和深度分辨率之间提供了更大的灵活性。更令人兴奋的是，由于SNSPD探测器能够在1550纳米以上的波长工作，这为开发中红外单光子激光雷达系统开辟了道路，有望进一步增强系统在雾、烟雾等遮蔽物中的成像能力。
为了验证系统的性能和精度，研究人员在赫瑞瓦特大学校园内进行了现场测试。他们分别测量了45米、325米和1公里外的物体，并在白天条件下成功解析了小至1毫米的特征。这些测试不仅证明了系统在短距离内的卓越表现，也展示了其在远距离成像方面的巨大潜力。他们还使用对人眼安全的3.5毫瓦激光和每像素1毫秒的采集时间，在这些距离上成功捕获了人脸的三维图像。
尽管目前的现场试验范围限制在1公里内，但研究人员信心满满地表示，他们计划在未来将测试距离扩展至10公里，并探索系统在烟雾、雾霾等大气遮蔽物中的成像能力。这一展望不仅展现了研究团队对系统的自信，也预示着激光雷达技术在未来将有更加广阔的应用前景。
