美英革命性激光雷達突破！精到毫米、快到皮秒、安全到令人放心

2025年2月6日，一項堪稱革命性的激光雷達技術在光學界最權威期刊《Optica》發表：科學家們成功研發出一種能在325米外掃描出人臉細節的3D成像系統。這意味着什麼？你可以想象在一個晴朗的日子裏，你能從埃菲爾鐵塔頂端清晰地"看到"地面 上任何一個人的面部輪廓，精確到毫米級別，並通過3D重建，看到他的側面是什麼樣！

這項突破的背後，是一羣來自英國和美國頂尖研究機構的科學家們長達數年的努力。他們包括赫瑞瓦特大學、格拉斯哥大學、NASA噴氣推進實驗室和麻省理工學院的研究團隊。他們究竟是如何實現這個看似不可能的任務的呢？

讓我們從一個有趣的實驗說起。在一個普通的白天，研究團隊在校園裏架設了他們的設備。他們的目標很簡單：掃描325米外的一個人臉。這個距離相當於一個標準足球場的長度的3倍多。但難度在於，他們要用極其微弱的激光來完成這項任務，弱到不會對人眼造成任何傷害。

然而，奇蹟發生了。

通過他們開發的新型超導納米線單光子探測器(SNSPD)，系統能夠捕捉到從目標反射回來的每一個光子——是的，就是最基本的光的粒子。這就好比在325米外，用一個能捕捉星光的超級望遠鏡，不僅能看清一個人的五官，還能測量出他鼻尖突出的程度，紐扣表面到衣服的距離，精確到1毫米！

更令人驚歎的是，這個系統的響應速度快到難以想象。它能在萬億分之一秒(皮秒)的尺度上工作，相當於把一秒鐘分成一萬億份。這種超高的時間精度，讓系統能夠準確地測量出光子往返的時間，從而重建出目標的精確3D圖像。

但科學家們並未就此止步。他們將測試距離推進到了1公里。在這個距離上，他們成功掃描到了一座通信塔的細節。雖然大氣擾動帶來了挑戰，但系統仍然展現出驚人的性能。

這項技術的意義遠超出人們的想象。它不僅能用於安防監控，還能穿透煙霧、迷霧，甚至是僞裝網。想象一下，在濃霧瀰漫的港口，它能幫助船隻精確定位；在森林火災現場，它能透過濃煙尋找受困人員；在地質災害多發區，它能遠程監測山體位移，提前預警。

更令人期待的是，研究團隊已經在計劃下一步的突破：將探測距離擴展到10公里。這意味着，在不久的將來，我們可能真的能從埃菲爾鐵塔上看清盧浮宮前的每一個細節。

但這項技術最讓人安心的是它的安全性：系統使用的激光功率極低，完全符合眼睛安全標準。這就好比用一支微弱的激光筆，就能完成以往需要強大探照燈才能做到的事情。

這是一個精確到毫米、快速到皮秒、安全到令人放心的新技術，它正在改變我們觀察世界的方式。而這，可能僅僅是未來科技的一個開端。

參考文獻：

McCarthy, A., Taylor, G. G., Garcia-Armenta, J., Korzh, B., Morozov, D. V., Beyer, A. D., ... & Buller, G. S. (2025). High-resolution long-distance depth imaging LiDAR with ultra-low timing jitter superconducting nanowire single-photon detectors. Optica, 12, 168-177. DOI: 10.1364/OPTICA.544877