介绍了一种基于8×8面阵SiPM(Silicon photomultiplier)的少光子高精度多波束三维成像激光雷达系统，并给出了激光测距的理论计算以及系统设计.从64波束线阵激光并行发射出发，采用线阵转面阵光纤的排布技术实现激光发射与探测器接收配准.设计了离轴三反的光学收发系统、超窄带滤波结构以及64通道高速并行读出电路，并搭建了激光雷达样机.实验结果表示，静态21 m测距下，64通道一致性较好，测距精度均达到1 cm，最大距离偏差为6 cm；三维成像中，分辨率达到512×512，成像时间100 ms，能够分辨15 cm不同目标，平面点云厚度为5 cm.

针对传统线性探测激光能量需求高、光子计数难以区分信号和噪声的特点, 提出了一种基于少光子的高精度激光测距方法。利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)作为回波探测器, 并对脉冲测距系统的回波响应模型、噪声特性以及测距精度进行分析。搭建了实验验证系统, 实现了在激光波长为532 nm、能量为10 nJ的条件下, 对107.86 m处的面目标进行测距。实验结果表示, 系统的噪声为随机分布, 且噪声幅度不超过3个像元同时响应量级, 鉴别阈值略大于该值时, 即可清晰地分辨出信号和噪声; 对于包含32个光子的回波信号, 探测器中发生雪崩像元的个数约为4个, 此时系统测距精度达到3?滓=3 cm。

研究了双两能级原子与少光子数叠加态腔场共振相互作用系统中两原子间的量子失协。利用数值计算方法，给出了不同原子间耦合强度情况下量子失协的演化曲线，讨论了该耦合系数对原子间量子失协演化的影响。研究发现：随耦合系数的逐渐增大，原子间量子失协演化从不规则振荡转变为准周期性演化；随耦合系数的增大，量子失协的峰值和曲线重心时而增大时而减小。这表明量子失协与耦合系数间存在非线性关系。