
【化】 single photon camera
odd; single
【医】 azygos; mon-; mono-; uni-
photon; photons
【计】 light quantum
【化】 light quantum; photon
【医】 photon
camera
【化】 camera
单光子照相机(Single-Photon Camera)是一种基于量子探测原理的高灵敏度成像设备,能够探测并记录单个光子级别的光信号。其核心是通过超导纳米线或单光子雪崩二极管(SPAD)等传感器,实现对极微弱光信号的捕获与量化,时间分辨率可达皮秒级。以下是详细解释:
汉英对照
组合含义:通过探测单个光子实现成像的设备(参见经典光学教材《Principles of Optics》)。
量子探测机制
利用超导纳米线单光子探测器(SNSPD)或SPAD阵列,在接近绝对零度的低温环境下工作。当单个光子撞击探测器时,引发超导态至电阻态的跃迁,生成可测量的电脉冲(来源:Nature Photonics期刊)。
单光子照相机是一种基于激光雷达和量子探测技术的高灵敏度成像设备,主要用于远距离或极弱光环境下的目标探测。其核心原理与工作流程如下:
主动发射激光
通过激光器向目标发射脉冲激光束(如网页提到的类似激光笔照射墙面),利用光的漫反射原理获取目标信息。与传统相机依赖环境光不同,这种主动发光机制使其能在黑暗或复杂光照条件下工作。
单光子级信号探测
配备高精度单光子探测器,可捕捉单个光子级别的微弱反射信号。这种技术源自量子信息领域,灵敏度比传统传感器高数百万倍,甚至能检测到极远距离(如数公里外)物体反射的零星光子。
时间分辨与三维成像
通过精确测量光子从发射到返回的时间差,结合光速计算目标距离,实现毫米级精度的三维成像。例如,可重建隐蔽物体的轮廓或远距离建筑物的结构细节。
典型应用场景
该技术突破了传统成像的光强限制,为极端环境下的视觉感知提供了新方案。
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