研究人员将非视距成像扩展到更长的波长

新兴的非视距成像技术可以检测物体，即使它们位于拐角处或墙后。在新的工作中，研究人员使用一种新型探测器将这种方法从可见光扩展到近透视 和中透视 波长，这一进步对于无人驾驶车辆、机器人视觉、内窥镜和其他应用特别有用。

中国天津大学的胡晓龙表示：“透视 非视距成像可以帮助无人驾驶车辆检测和绕过不直接可见的障碍物，从而提高无人驾驶车辆的安全性和效率。” 他的团队与同样来自天津大学的 Jingyu Yang 领导的团队合作。“使用近透视 波长还可以帮助减少眼睛安全问题并降低背景噪音，这可能允许在白天进行更远距离的成像。”

在 Optica 出版集团的期刊Optics Express中，研究人员描述了使用先进的光传感组件(称为超导纳米线单光子探测器)进行非视距成像的首次演示。该探测器表现出从 X 射线到中透视 波长的单光子灵敏度，使研究人员能够将成像技术的光谱范围扩展到 1560 和 1997 nm 的近透视 和中透视 波长。研究人员还开发了一种新算法来进一步改进系统获得的图像。

“这一原理验证演示为更多研究机会和潜在应用打开了大门，”胡说。“将非视距成像移向中透视 波长为许多应用带来了优势。除了改进机器人和车辆的导航之外，它还可以提高生物成像的信噪比。”

打造敏感的眼睛

非视距成像技术使用光电探测器来检测视线外物体发射或反射的多束反射光。与激光雷达和摄影等传统视距成像技术不同，非视距成像检测到的光线非常微弱。这需要非常高灵敏度的探测器。

胡说：“我们设计并制造了一种超导纳米线单光子探测器，它可以充当非常灵敏的眼睛，可以看到隐藏在角落里的物体。” “该探测器在近透视 和中透视 光谱范围内的探测效率优于其他单光子探测器，这使得在更长波长下执行非视距成像成为可能。”

超导纳米线单光子探测器基于单光子会破坏超导性的事实。这会产生可测量的电阻变化，从而可以高效地检测单个光子。在这项新工作中，研究人员创建了一种单光子探测器，其中 40 纳米宽的纳米线以分形图案排列。这种图案在不同放大倍率下表现出相似的形状，使得有效检测所有偏振的光子成为可能。探测器被冷却至约 2 K(刚好高于绝对零)，这是实现超导性所必需的。

透视 成像

在证明他们的超导纳米线单光子探测器比 InGaAs/InP 单光子雪崩二极管具有更好的定时分辨率和更低的噪声后，研究人员使用新探测器在 1560 和 1997 nm 处获取非视距成像。他们能够在两种波长下实现小于 2 厘米的空间分辨率。他们还表明，使用新算法重建的图像比使用其他方法重建的图像具有显着较低的均方根误差(与理想图像的偏差的度量)。

研究人员现在正在努力扩展他们的工作，探索其他感兴趣的波长，并研究如何将多个超导纳米线单光子探测器排列成阵列，从而实现额外的功能。他们还想尝试使用新系统在白天实现较长距离的非视距成像。

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