单光子超导阵列探测器在空间碎片激光测距领域取得成果

曾在国内首次实现月球激光测距的云南天文台应用天文研究团组，近日创造性地将单光子超导阵列探测器应用于空间碎片激光测距领域并取得成果，丰富了空间碎片监测手段。

激光测距和光曲线测量实验装置示意图

空间碎片激光测距是通过激光发射望远镜向空间碎片发射出一束激光，由探测器接收目标反射回来的激光回波，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。这种技术在确定地球和海洋潮汐变化的规律、监测空间碎片等方面具有重要作用。

论文通讯作者李语强研究员介绍，他们的研究团组与中科院光电研究院、南京大学等单位合作，于2017年初建立了超导阵列探测器空间碎片激光测距系统，并使用了光电研究院研制大功率激光器和南京大学研制的2×2阵列超导探测器，具备很强的测距能力。超导阵列探测器量子效率高、暗噪声低、恢复时间短，在测距试验中没有距离门，处于自由探测状态，不但可以探测激光回波光子，也可以探测被目标反射的太阳光。

正是利用超导阵列探测器量子效率高以及暗噪声低的特点，他和汤儒峰、李祝莲等研究人员在仔细分析和处理背景光噪声数据时，获得了目标的高时间分辨率光变曲线；通过对部分目标的光变曲线进行处理，获得了目标的自转信息。基于1064纳米激光束，他们还成功探测到距离地面约2000千米远的较小空间碎片，达到世界先进水平。

此项研究拓展了单光子超导探测器的应用，并以新方法实现了对部分空间碎片激光测距与光变的同步测量，具有显著的独创性。最新研究结果已发表在国际光学核心期刊《光学快报》上。

（作者：赵汉斌）