新激光雷达系统使用量子探测技术，能够在水下实时捕获3D图像。图片来源：物理学家组织网

科技日报记者 刘霞

英国科学家首次展示了一种新型激光雷达系统，其使用量子探测技术在水下获取3D图像。该系统拥有极高的灵敏度，即便在水下极低的光线条件下也能捕获详细信息，可用于检查水下风电场电缆和涡轮机等设备的水下结构，也可用于监测或勘测水下考古遗址，以及用于安全和防备等领域。相关研究论文刊发于4日出版的《光学快报》杂志。

在水下实时获取物体的3D图像极具挑战性，因为水中的任何粒子都会散射光并使图像失真。基于量子的单光子探测技术具有极高的穿透力，即使在弱光条件下也能工作。在最新研究中，研究人员设计了一个激光雷达系统，该系统使用绿色脉冲激光源来照亮目标场景。反射的脉冲照明由单光子探测器阵列检测，这一办法使超快的低光检测成为可能，并在光子匮乏的环境（如高度衰减的水）中大幅减少测量时刻。

激光雷达系统经过测量飞行时刻（激光从目标物体反射并返回系统接收器所需的时刻）来创建图像。经过皮秒计时分辨率测量飞行时刻，研究人员能够解析目标的毫米细节。最新办法还能区分目标反射的光子和水中颗粒反射的光子，使其非常适合在高度浑浊的水中进行3D成像。他们还开辟了特意用于在高散射条件下成像的算法，并将其与图形处理单元硬件结合使用。在3种不同浊度水平下的实验表明，在3米距离的受控高散射场景中，3D成像取得了成功。

总编辑圈点

量子检测技术在陆地上的应用，较多见诸报道。事实上这种技术在水下的应用，同样空间广阔。例如，利用它进行海底地形勘测、水下考古、海底设备检测等等。只是，将这种技术应用于水下，绝对不意味着将其直截了当“照搬”。以在海洋中的应用为例，需要思考海水的腐蚀性、洋流的运动、海底光照条件等多种特殊因素。于是需要使用特殊的耐腐蚀材料，进行特殊的设计，以更加习惯水下环境的应用。

来源：中国科技网