主编推荐 | 双波长单光子偏振成像，为目标识别提供新维度

Chinese Optics Letters 2026年第1期Editors’ Pick:

Lichao Peng, Youshuo Cui, Yuzhuo Li, Guangxiao Hu, Yanzhou Chen, Yunkun Zhao, Yun Wang, Zhonghuai Wu, Kemi Xu, Weiqian Zhao, "Experimental demonstration of dual-wavelength single-photon polarimetric imaging LiDAR," Chin. Opt. Lett. 24, 011102 (2026)

该研究以低照度弱信号条件下的多维信息感知为目标，研究了结合双波长探测与偏振成像的单光子激光雷达。在弱回波信号的条件下，利用超导纳米线单光子探测器实现了毫米级分辨率的目标深度及偏振图像重构，为近红外与中红外波段下的目标识别提供了重要技术探索与储备。

传统光学成像往往仅依赖于光强维度，缺乏对光矢量特性的刻画。偏振成像能够通过分析光与物质相互作用产生的偏振状态变化，提供超越传统强度成像的特征信息。结合高灵敏度极弱光信号探测，为远距离弱小目标特异识别提供技术支撑。

目前现有的偏振激光雷达研究已能通过解算光的矢量特性实现部分材质的区分，但在实际应用中，目标的属性识别仍面临多重挑战。除了光与物质相互作用导致的偏振态改变外，物质分子的转动与振动能级差异使得不同材料在近红外至中红外波段表现出独特的光谱吸收与反射特性。仅依赖单一维度的探测往往难以实现对复杂背景下相似目标的精准剥离。获取涵盖时间、空间、强度、偏振以及光谱特征的多维融合信息显得尤为关键, 可以解决复杂环境下目标识别难、信息获取单一等难题。

为解决上述问题，北京理工大学徐可米教授团队的研究人员设计了超导纳米线单光子探测技术的红外双波长偏振光子计数雷达，进行了弱光条件下的偏振成像实验，验证了多维信息获取的优势。相关成果发表在Chinese Optics Letters 2026年第24卷第1期。

该研究工作搭建了基于超导纳米线单光子探测器的双波段光路，分别覆盖近红外与短波红外窗口，如图所示。通过时间相关单光子计数技术，系统在约1.3 m的距离上获取了具备毫米级精度的深度及强度数据。研究人员引入斯托克斯矢量对光场的矢量状态进行建模，采用了具备空间与幅度双向权重的双边滤波算法，实现了对低光子计数率下偏振图像的保边平滑处理；在实验层面展示了针对红外双波段的单光子偏振成像能力，揭示了材质在特定波段下的偏振响应差异。

从实验结果可以看出，双波长单光子偏振探测方案在弱光条件下的成像与识别表现出优势，能够提升对目标的辨识能力。该工作是前沿单光子探测器件与成像领域的交叉融合，将启发研究者在光子成像与极弱矢量信号解析领域探索更深层的理论框架，进而孕育出更具竞争力的技术方案。未来，团队将持续聚焦单光子探测与成像领域，发展极微弱目标探测和感知技术，助力复杂环境科学探测能力提升。

作者简介

徐可米

北京理工大学

主要研究方向：光量子器件、激光制造与检测

徐可米，北京理工大学光电学院教授、国家级领军人才、博士生导师。她主持6项国家及省部级项目；担任光学工程学会青工委量子计算、通讯与精密测量组组长，光学工程学会副秘书长，国防科技创新特区创新工作站技术委员会委员。主要研究方向为量子光学器件与仪器、微纳加工与测量。