——從黑洞照片到城市反恐，合成孔徑技術如何顛覆人類視界？引言2025年5月，合肥科學島上空劃過一道無形電波：中國科大潘建偉團隊在國際頂級期刊《物理評論快報》宣佈，成功研發全球首個主動光學強度干涉合成孔徑成像系統，在1.36公里外實現了毫米級目標的高畫質成像。這項技術不僅將傳統望遠鏡解析度提升14倍，更意味著人類首次突破光學波段“大氣湍流魔咒”——從此，千米級距離的指紋辨識、空間碎片的亞毫米級追蹤不再是科幻場景。一、千年難題：為什麼我們需要“拼接視野”？自1896年斐索提出雙孔干涉測星體直徑以來，科學家始終在追逐一個終極目標：突破光學衍射極限。傳統光學系統受制於單孔徑物理尺寸，如同用針孔觀察世界，解析度被鎖死在λ/D的公式中（λ為波長，D為孔徑）。即便建造直徑30米的巨型望遠鏡，其重量將超過300噸，根本無法送入太空。技術困局：1. 大氣湍流擾動：星體觀測中，大氣湍流導致相位畸變，猶如透過沸騰水面看風景2. 被動成像侷限：傳統強度干涉只能觀測恆星等自發光體，對城市環境中的暗目標束手無策3. 系統複雜度爆炸：美國SPIDER計畫因光子積體電路瓶頸停滯十年正是這些難題，讓2019年拍攝黑洞的EHT望遠鏡只能工作在射電波段，而中國團隊的新技術，正試圖打破這堵“光學柏林牆”。二、技術革命：主動強度干涉的三大突破潘建偉團隊的核心創新，是將主動照明與二階強度干涉深度融合，建構出“大氣湍流為我所用”的新型成像範式：1. 贋熱光陣列：讓雷射學會“跳舞”- 部署8個獨立雷射發射器，間距0.15米超越大氣湍流外尺度- 通過大氣湍流的自然調製，使每束雷射產生隨機相位，模擬出熱光特性- 相較傳統熱光源，功率密度提升百倍，實現千米級主動照明2. 量子級探測：單光子捕捉能量脈搏- 採用超導奈米線單光子探測器，時間解析度達10皮秒- 雙望遠鏡構成0.07-0.87米動態基線，捕捉目標反射光的強度關聯3. 智能演算法：從噪聲中提取指紋- 開發抗噪圖像重建演算法，即使訊號雜訊比低至0.1仍能恢復細節- 通過深度學習補償大氣吸收譜畸變，重建誤差小於0.1毫米對比傳統技術：參數  傳統振幅干涉  主動強度干涉大氣抗擾能力  需自適應光學校正  天然免疫湍流擾動成像距離  ＜500米  1.36公里（實測）目標類型  自發光體  任意反射體三、應用狂想：從太空到反恐的降維打擊這項技術的落地場景遠超天文觀測，正在開啟四大顛覆性應用：1. 空間安全：毫米級碎片追蹤可監測地球軌道上＞1釐米的太空垃圾，預警精度比現有雷達提升百倍2. 城市反恐：隔牆辨物結合太赫茲穿透特性，實現建築物內武器輪廓成像，解析度達指紋等級3. 生態監測：森林碳匯精準計量通過葉片反射光譜分析，測算單棵樹生物量，誤差＜3%4. 深空探測：月球基地“超級天眼”建構月面分佈式光學陣列，解析火星表面0.1米級地質結構實測案例：在蘇州城市環境中，該系統成功識別1.36公里外車輛牌照上的0.5毫米劃痕，並重建出樹葉紋理的亞毫米級特徵。四、未來之戰：中國方案的星辰大海儘管突破顯著，技術迭代仍在加速：- 材料革新：研發鈮酸鋰光子晶片，將系統體積縮小至鞋盒尺寸- 量子增強：引入糾纏光子源，預計2026年成像距離突破10公里- 星群組網：規劃24顆低軌衛星星座，實現全球亞米級即時監測挑戰與思考：當解析度突破人類視覺極限，我們是否準備好應對“透視世界”帶來的倫理衝擊？潘建偉團隊負責人坦言：“技術無罪，關鍵在於駕馭它的智慧。”結語：重新定義“看見”從墨子的小孔成像，到今日的量子增強合成孔徑，中國人用2400年完成了一場視覺革命。這項技術不僅讓我們看清星河彼岸的細節，更在重構人類認知世界的維度——或許正如《物理評論快報》審稿人所言：“我們正在見證光學成像的哥白尼時刻。”互動話題：如果擁有千米外識別人臉的能力，你認為這項技術應該首先應用於那個領域？評論區分享你的見解！ (電氣工程師之家)

中國科學技術大學網站消息，5月9日，中國科學技術大學潘建偉、張強、徐飛虎等人聯合美國麻省理工學院、中國科學院西安光學精密機械研究所等單位，首次提出並實驗驗證了主動光學強度干涉技術合成孔徑技術，實現了對1.36公里外毫米級目標的高分辨成像。實驗系統的成像解析度較干涉儀中的單台望遠鏡提升約14倍。該成果以“Active Optical Intensity Interferometry”為題發表在國際學術期刊《物理評論快報》上，被選為編輯推薦論文（Editors’Suggestion），並被美國物理學會（APS）下屬網站Physics所報導。傳統成像技術的解析度受到單個孔徑衍射極限的制約。為突破這一物理極限，研究人員長期致力於發展各類合成孔徑成像技術。例如，2019年事件視界望遠鏡（EHT）建構了一個地球尺度的合成孔徑，在射電波段成功獲得了M87星系中心黑洞的首張圖像。這一開創性成果榮獲了2020年基礎物理學突破獎。然而，由於大氣湍流引起的相位不穩定性，EHT改採用的基於振幅干涉的合成孔徑技術很難直接應用於光學波段。早在20世紀50年代，英國科學家Hanbury Brown和Twiss（HBT）共同提出了強度干涉成像技術，並於1956年成功實現天狼星直徑的測量。與振幅干涉技術相比，利用熱光二階干涉性質的強度干涉技術對大氣湍流和望遠鏡光學缺陷不敏感，應用於光學長基線合成孔徑成像具有獨特優勢。儘管如此，當前強度干涉技術仍侷限於恆星成像等被動成像應用。為了實現遠距離非自發光目標的高解析度成像，並抵抗大氣湍流，結合主動照明的強度干涉技術成為了一個極佳的候選方案。然而，由於缺乏有效的遠距離熱光照明方案和魯棒的圖像重建演算法，強度干涉技術應用於主動合成孔徑成像領域仍具有挑戰性。實驗系統示意圖針對上述難題，本研究團隊創新性地提出了主動光學強度干涉技術，開發了一種多雷射發射器陣列系統，通過大氣湍流的自然調製，巧妙地合成多個相位獨立的雷射束以實現遠距離贋熱照明。如上圖所示，在1.36公里城市大氣鏈路外場實驗中，研究團隊使用8個相互獨立的雷射發射器建構發射陣列照射目標，相鄰發射器間距為0.15米，大於大氣湍流的典型外尺度（通常為0.02-0.05米），以確保每束雷射在經過大氣傳播後具有獨立且隨機的相位變化。同時，建構的接收系統由兩台可移動的望遠鏡組成0.07-0.87米的干涉基線，結合高靈敏度的單光子探測器以測量目標反射光場的強度關聯資訊。研究團隊還開發了魯棒的圖像恢復演算法，最終成功重建出具有毫米級解析度的目標圖像。該工作為遠距離、高精度的遙感成像和日益重要的空間碎片探測等應用場景開闢了新的可能性。《物理評論快報》審稿人高度評價該成果，認為“該論文在遠距離大氣高解析度成像問題上取得了重大進展”（“the paper makes a significantadvance in the issue of high-resolution imaging through the atmosphereat extended distances”）。該研究得到了國家自然科學基金委、中國科學院、科技部、上海市和安徽省的大力支援。博士研究生劉陸川和博士後吳騁、李偉為共同第一作者。 (觀察者網)