"引言：

近日，太原理工大学肖连团教授团队在国际顶级期刊《Science Advances》发表重要研究成果，提出基于1550 nm超关联光源（SCL）的抗噪声关联符合成像（CCI）技术，成功攻克传统单光子成像技术在强噪声环境下成像失效的行业难题。

该研究中，星秒科技的时间相关单光子计数器MT16作为核心光子计数设备全程支撑实验开展，助力团队实现高达10万倍噪声下的高对比度成像，为单光子级成像技术在极端环境中的应用开辟了新路径。相关研究论文题为《Noise-tolerant correlated coincidence imaging based on super-correlated light at 1550 nm》。"

基于1550 nm超关联光源的抗噪声关联符合成像

1550nm波段的主动成像技术因兼具低传输损耗和高人体安全阈值的双重优势，成为目标识别、安全监测、生物医学成像等前沿领域的核心发展方向，而单光子级成像技术更能突破传统成像系统的光照阈值限制，实现低光照条件下的清晰成像。但长期以来，噪声干扰始终是单光子成像技术走向实际应用的关键瓶颈。研究人员提出的基于非经典光源光子关联性的关联成像技术可以实现超越常规光子计数成像的抗噪性。然而，现有的非经典光源依旧面临光子关联性弱、在极端环境中抗噪性不足等研究瓶颈，难以满足极端场景的成像需求。

为此，肖连团教授团队聚焦新型光源研发与成像技术创新，提出脉冲激光泵浦光子晶体光纤的超关联光源制备方案，构建了基于该光源的关联成像系统，从光源层面解决了抗噪成像的核心问题。

图1、超关联光源的超关联特性

图1展示了超关联光源的超关联特性。实验中，使用二阶强度关联值g⁽²⁾(0)值来衡量光源的光子关联性，以验证超关联光源的非经典性。该光源的g⁽²⁾(0)最高可达18,166，且在每脉冲平均光子数<n>降低时，光子关联性反而剧烈增强，为抗大气衰减、抗噪声关联符合成像奠定了坚实的光源基础。

图2、超关联光源的光子数概率分布

图2为超关联光源的光子数概率分布。团队利用星秒MT16的多体符合功能，结合超导纳米线单光子探测器，对超关联光源的光子数概率分布开展研究。实验结果显示，超关联光源具有比经典光源更宽的光子数分布范围和更高的多光子发射概率，当每脉冲平均光子数<n>为2.8×10^-4时，在单个脉冲中检测到16光子的概率分别比相干光和热光高60和47个数量级，展现出远超经典光源的多光子发射能力。

图3、本实验中使用的TCSPC（星秒科技MT16）

MT16是星秒科技最新一代的高精度时间相关单光子计数系统。凭借自身高精度、高带宽特性，使得MT16成为高分辨量子光学、荧光寿命和激光雷达成像等应用的绝佳选择。

图4、基于超关联光源的关联符合成像

图4为基于超关联光源的关联符合成像系统与成像结果。在核心的抗噪声关联符合成像实验中，星秒MT16承担了测量参考光子与回波信号光子符合计数的关键任务，精准记录光子到达时间与符合计数数据，为成像结果分析提供了高精度的数据支撑。

实验对比了关联符合成像（CCI）与常规光子计数成像（PCI）在不同噪声强度下的成像表现：当噪声强度达到数十倍时，常规PCI技术已基本丧失成像能力；而基于超关联光源的CCI技术，即便在噪声强度提升至10万倍的极端条件下，仍具备成像能力，其优异的抗噪性能，源于超关联光源的强光子关联性与高多光子发射概率的双重加持。

本文提出了一种基于脉冲激光泵浦光子晶体光纤的超关联光源制备方案和基于超关联光源的关联符合成像技术。超关联光源的g⁽²⁾(0)值高达18,166，并且其多光子发射概率超越经典光源数十个数量级。基于该光源的关联符合成像系统即使在10万倍噪声依旧可以实现成像。未来，该技术有望用于远程目标识别、量子雷达、生物医学成像等领域，进一步推动单光子级成像技术的发展，星秒科技的TCSPC将在这些前沿领域发挥关键作用。

 

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb3192