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可用于激光雷达的量子光学技术

2021-01-09谢修敏邓光伟宋海智

激光技术 2021年1期
关键词:关联信号检测

徐 强,沈 思,谢修敏,吴 鹏,周 强,邓光伟,王 浟,,宋海智,

(1.西南技术物理研究所,成都 610041; 2.电子科技大学 基础与前沿研究院,成都 610054)

引 言

激光雷达是一种用于探测潜在目标的先进工具[1-2],在军民两用系统中都有着广泛的应用。其基本工作原理是将激光信号以定向方式发射到拟探测空间中,若该空间中存在潜在目标,发射的激光信号将被潜在目标漫反射回到雷达基站,并被接收装置检测到;进一步地,根据激光信号的发射角度、时间、频率以及被接收到反射信号的时间和频率等参量,激光雷达系统便可确定出潜在目标的方位、距离、速度和形状等信息[3-6]。目前,激光雷达技术正面临着灵敏度、分辨率、抗干扰、反隐身能力等方面的技术瓶颈,已不能很好地满足日益增长的探测需求。

近年来,利用量子物理资源的激光雷达技术得到国内外研究机构的重视。该技术的基本思想是将量子力学的基本原理应用到激光雷达技术中,在灵敏度、定位精度和抗电磁干扰等关键性能上,实现对传统激光雷达的超越[7-10]。由于使用到量子态叠加原理、任意量子态不可克隆原理、不确定性原理、量子增强探测和量子纠缠等量子物理基本原理、技术和资源,该新型雷达技术被称为量子雷达技术,其在雷达领域的应用前景正在接受各国研究人员的广泛论证[11-13]。

具体地,量子光学技术有潜力在以下3个方面帮助激光雷达突破现有技术指标。一是将光学干涉增强、半导体非线性雪崩效应、超导材料相变机制应用到光电检测技术中,可以实现单光子水平的光信号探测,进而打破线性光电探测器在灵敏度和探测带宽之间的相互制约,可以提高激光雷达系统的灵敏度和探测距离[14]。……

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