新兴的非视域成像技术可以观测即使位于拐角处或墙后的物体。在一项新的研究成果中，研究人员利用一种新型探测器将这种方法从可见光波段扩展到近红外和中红外波长波段，这一进步对于无人驾驶车辆、机器人视觉、内窥镜和其他应用都特别有用。天津大学的Xiaolong Hu表示：“红外非视域成像可以帮助无人驾驶车辆检测和绕过直接不可见的障碍物，从而提高无人驾驶车辆的安全性和效率，使用近红外波段的光还可以帮助减少眼睛安全问题并降低背景噪音，从而有可能在白天进行更远距离的成像。”该成果是他的团队与天津大学的 Jingyu Yang 领导的团队合作完成的。研究人员首次展示了利用被称为超导纳米线单光子探测器的先进光传感组件进行的非视域成像。该探测器在X射线至中红外波长范围内具有单光子灵敏度，使研究人员能够将成像技术的光谱范围扩展到近红外和中红外波段（1560和1997纳米）。研究人员还开发了一种新的算法来进一步改善系统获得的图像。Hu说：“这一原理验证实验为更多研究机会和潜在应用打开了大门。将非视域成像推向中红外波段为许多应用带来了优势。除了改进机器人和车辆的导航之外，它还可以提高生物成像的信噪比。”该研究成果已经发表在《Optics Express》期刊上。
研究人员现已经将非视域成像技术从可见光波段扩展到近红外和中红外波段，该技术可以观测位于墙后的物体
打造一双敏感的眼睛
非视域成像技术利用光电探测器来探测视线外物体发射或反射的多束反射光。与激光雷达和摄影等传统视距成像技术不同，非视域成像检测到的光线非常微弱，因此这需要非常高灵敏度的探测器。Hu说：“我们设计并制造了一种超导纳米线单光子探测器，它可以作为一双非常灵敏的眼睛，可以看到隐藏在角落里的物体，该探测器在近红外和中红外光谱范围内的探测效率优于其他单光子探测器，这使得在更长波长下进行非视域成像成为可能。”超导纳米线单光子探测器基于单光子会破坏超导性的事实。这会产生可测量的电阻变化，从而可以高效地检测单个光子。在这项新工作中，研究人员制造了一个由40纳米宽的纳米线以分形图案排列的单光子探测器。这种图案在不同放大倍率下表现出相似的形状，使得有效检测所有偏振的光子成为可能。探测器被冷却至约 2 K（接近于绝对零度），这是实现超导性所必需的条件。
研究人员利用以分形图案排列的纳米线制造了一种超导纳米线单光子探测器，将成像技术的光谱范围扩展到近红外和中红外波段
红外成像
在证明他们的超导纳米线单光子探测器比 InGaAs/InP 单光子雪崩二极管具有更好的时间分辨率和更低的噪声后，研究人员使用新的探测器在1560 和 1997 nm 处进行了非视域成像。他们在两种波长下都实现了小于 2 厘米的空间分辨率。他们还表明，使用他们的新算法重建的图像比使用其他方法重建的图像具有显着较低的均方根误差（衡量与理想图像的偏差的指标）。研究人员现在正在努力扩展他们的工作，探索其他感兴趣的波长，并研究如何将多个超导纳米线单光子探测器排列成阵列，从而实现额外的功能。他们还想尝试使用他们的新系统在白天实现更远距离的非视域成像。
