중국과학기술대학교 Pan Jianwei(潘建偉), Xu Feihu(徐飛虎) 연구팀은 200Km 이상의 장거리 단일광자 3D 이미징을 달성하여 최초로 이미징 거리를 10Km에서 100km급으로 향상시킴으로써 장거리 목표 식별, 지구 관측 등 분야에서의 응용에 새로운 길을 열었다. 해당 연구 성과는 국제학술지 "Optics"에 게재되었다.

단일광자급의 감지 감도와 피코초급의 시간 해상도를 갖춘 새로운 라이더 이미징 기술인 단일광자 이미징 레이더는 장거리 광학 이미징 달성을 위한 이상적인 솔루션이다. 그러나 이미징 거리가 확장됨에 따라 대상에서 반환되는 신호 광자는 급격히 감소된다. 대기 교란과 산란, 태양 배경, 단일광자 감지기의 암전류 등은 대량의 배경 노이즈를 유발하며 단순히 레이저 출력만을 높이어서는 장거리 조건에서 신호대 잡음비가 극히 낮은 문제점을 해결할 수 없다. 따라서 장거리 이미징 레이더의 달성은 거대한 도전이다.

연구팀은 100Km급 단일광자 이미징을 구현하기 위해 새로운 단일광자 레이더 시스템을 구축하고, 장거리 이미징의 다양한 신기술을 개발했다. 시간 필터링 노이즈 억제 기술을 개발하여 신호대 잡음비를 50배 향상시키고, 소형 고효율, 저잡음 InGaAs 적외선 단일광자 감지기를 개발했으며, 전체 광학 시스템에 대한 광학 코팅을 수행했다. 해당 단일광자 레이더 시스템을 기반으로 연구팀은 2020년 1월에 신장(新疆)의 고산에서 100Km 떨어진 여러 표적을 3D 영상으로 촬영하고, 단일광자 계산영상 알고리즘을 테스트했다. 그 결과, 해상 시스템은 200Km 범위 내에서 정확한 3D 이미징을 수행 할 수 있으며 이미징 감도는 단일 픽셀 단일광자에 도달했다.

해당 연구 성과는 저전력 소모, 고해상도 등 실용화 수요의 장거리 라이더 연구에 중요한 응용 가치를 가진다.

정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-03/25/content_464807.htm?div=-1