单光子探测技术将传统的光信号探测灵敏度提高2-3个数量级，结合时间相关单光子符合计数方法，可以将探测灵敏度提高至量子极限。NASA研究人员提出LIST方案，计划产生线性排列的1000束激光光束，实现星载高精度大幅宽激光三维成像，该系统具有重要的战略意义。但是，传统的光电探测技术无法支撑LIST方案所需的激光载荷。单光子探测技术是目前实现大幅宽星载激光三维成像雷达的最有效的途径，NASA先后在ICESat-1和ICEsat-2计划中研制GLAS和ATLAS星载激光雷达，开始采用单光子探测技术，但是其规模离LIST方案相去甚远。

　　实验室在863和国家基金委的支持下，开展星载单光子探测技术、单光子探测阵列、多光束光子计数激光雷达研究，成功研制了高性能100通道Si APD单光子探测器阵列，基于该探测阵列研制成100光束光子计数激光成像雷达系统，该系统达到了LIST方案的10:1缩比，是目前国际上光束规模最大的单光子探测激光雷达系统之一。基于实验室研制的100通道64ps高精度TDC板卡，我们实现了单光子灵敏度的100光束激光三维成像，并通过了863专家的现场测试验收。

　　图 100光束激光三维成像演示

　　来源：华东师范大学