北京
原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報(bào)》2025年第17期科技新聞-卓越亮點(diǎn)
從湍流中捕捉極微弱信號(hào)——單光子雙光梳做到阿瓦級(jí)靈敏度
光子計(jì)數(shù)雙光梳光譜基本原理（圖片來源：Light: Science & Applications）
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛向輝團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)任偉團(tuán)隊(duì)在
Light: Science & Applications報(bào)道稱，把雙光梳光譜（2束“梳齒”略有差異的頻率梳相互干涉，實(shí)現(xiàn)寬譜、快速、精密測量）與單光子探測結(jié)合，解決了開放大氣湍流抖動(dòng)與超弱信號(hào)難題。研究首先用單光子雪崩二極管（SPAD）逐個(gè)記錄光子“是否到達(dá)”（二進(jìn)制事件），再用共模觸發(fā)參考光路實(shí)時(shí)感知并“抵消”光路共同擾動(dòng)，最后從龐大的“0/1”序列里重建干涉光譜。這樣一來，即便傳統(tǒng)探測器看不見的極弱回波，也能被統(tǒng)計(jì)“拼”回清晰光譜。
效果用數(shù)說話。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4 阿瓦/梳線的靈敏度（1 阿瓦=10-18W），比常規(guī)雙光梳高10個(gè)量級(jí)。走出實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)開展了合肥3.3 km城市復(fù)雜鏈路實(shí)測（途經(jīng)高架與車流區(qū)），CO2/H2O/HDO可長期不間斷解析遭遇暴雨導(dǎo)致93 dB鏈路衰減（信號(hào)降到原來的約1/2×109）時(shí)，15 min完成光譜重建，說明這套“單光子+共模觸發(fā)”的架構(gòu)對(duì)湍流和強(qiáng)擾動(dòng)足夠抗造。
這為城市-區(qū)域-重點(diǎn)排放源的溫室氣體與污染物長路徑監(jiān)測提供了更低功耗、更高魯棒性的方案，也可拓展到工業(yè)在線監(jiān)測、在軌/遠(yuǎn)程光譜偵測等場景。
（來源于中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì) 劃 入 選 期 刊 ：
Light: Science & Applications，2025，14（293））
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