哈尔滨工业大学 物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
激光雷达由于探测精度高、功耗低、体积小、易于装备等特点，近年来广泛地应用于预警探测、制导、引信等技术中。但随着实战应用遇到的问题，如各种复杂化场景、敌方对抗干扰，以及新型作战技术的出现，激光雷达遇到了一系列急需解决的难题。文中总结了目前激光雷达在实际应用中遇到的急待解决的问题以及未来激光雷达发展的迫切需求。针对这些难题人们开始了各种探索，但是传统的探测方法和探测技术均遇到了发展瓶颈，很难有效地解决这些问题。因此人们在传统激光雷达基础上结合量子等新技术进行升级，探索下一代新体制量子激光雷达，文中进一步总结了国内外现有多种新型量子激光雷达的工作。通过现有研究成果的梳理和分析有助于深入理解和把握目前量子激光雷达的研究现状和问题，为量子激光雷达未来发展奠定基础。
量子激光雷达 量子增强 鬼成像 量子照明 quantum LiDAR quantum enhancement ghost imaging quantum illumination 红外与激光工程
2022, 51(1): 20211102
哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
在量子探测领域, 关键任务之一就是要对未知量子态进行测量以获取量子态信息。通过将量子计算中的量子门所组成的量子线路应用于量子探测领域, 提出实现单光子未知量子态的测量方案。利用量子计算的叠加性、纠缠性、可纠错性以及量子线路的可集成性, 可以使得探测更具高效性并简化探测的实验系统。利用本文提出的探测新方案, 通过仿真计算对该方案进行了模拟。在该方案的理论计算与仿真模拟结果的基础上, 得到了以下的结论: 通过在不同信噪比等参数的条件下选择适当的测量次数, 基于量子线路的方案可以得到较为精确的测量结果。
量子探测 量子门 量子线路 符合测量 quantum detection quantum gate quantum circuit conformance measurement 红外与激光工程
2020, 49(2): 0205002
1 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津津航技术物理研究所, 天津 300308
干涉型激光雷达是通过相位干涉检测实现高精度目标距离探测的设备, 传统干涉型激光雷达相位探测灵敏度受到标准量子极限的限制, 从而限制了测距精度。为了进一步打破极限, 提高精度, 提出了基于压缩真空态注入的相位超灵敏度干涉型量子激光雷达方案, 可以使相位灵敏度突破标准量子极限, 并分别推导了Z探测法、强度差探测法和奇偶探测法情况下的相位灵敏度, 随后, 进行仿真计算, 并对性能的提升进行比较与分析。最后, 在灵敏度最好的奇偶探测法的基础上, 建立了存在传输损耗时的相位灵敏度模型, 讨论了实现超灵敏度允许的最大传输损耗。
压缩真空态注入 超灵敏度 奇偶探测 传输损耗 squeezed-vacuum injection super-sensitivity parity detection transmission loss 红外与激光工程
2017, 46(7): 0730002
1 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 天津津航技术物理研究所, 天津 300308
在空间目标探测中, 由于远距离、小目标的特点, 回波信号十分微弱, 传统的激光雷达不能很好地探测如此微弱的信号。而且现在空间目标探测不仅需要距离信息, 还希望获得目标的强度、偏振等更加多维的信息。提出了基于Gm-APD单光子灵敏度探测器的四路光子偏振探测系统, 以Gm-APD探测器的泊松概率响应模型为基础, 推导了回波微弱信号的强度解算公式, 通过四路的强度解算出回波信号的偏振信息, 在实验室搭建了四路Gm-APD光子偏振探测系统的原理样机, 并介绍了四路Gm-APD光子斯托克斯参量的探测实验。在平均每个脉冲回波能量为7.78×10-19 J的情况下, 获得3.95%的线偏振误差和5.84%的椭圆偏振误差的探测结果。
光子计数 偏振 激光雷达 微弱信号 Gm-APD Gm-APD photon counting polarization laser radar weak signal 红外与激光工程
2016, 45(9): 0902001
