厦大科研成果获奖 潜艇雷达可“海底捞针”

学术期刊《应用光学》（Applied Optics）10月公布了2023年度最佳论文奖获奖名单。其中，中国厦门大学商上官明佳副教授团队撰写的研究论文从1278篇投稿中脱颖而出，凭借突破性技术荣获“光学交互”类别奖项。

获奖论文介绍了全球首个单光子拉曼激光雷达系统（Single-photon Raman Lidar System），该技术能够在海平面以下1000公尺的深度清晰探测物体，被称为“海底捞针”的革新性成果。

研究团队开发的系统集成了单光子探测器和拉曼散射技术（Raman scattering），通过高灵敏度和低噪声设计，有效解决了传统海洋激光雷达系统的体积和能耗问题。

论文指出，该系统的核心设备包括一根长40公分、直径20公分的圆柱形雷达，功耗低于100瓦。

实验结果显示，该雷达在使用仅1微焦耳激光脉冲和22.4毫米望远镜的情况下，可在12公尺距离内探测到水下的油污。

突破性雷达技术

单光子拉曼雷达结合了激光测距与拉曼散射效应，可检测和识别复杂水环境中的物质，如油污和溶解的二氧化碳。

该系统在早期油污探测、海洋勘探以及深海资源开发等方面表现出巨大潜力。此外，雷达还可用于水下考古、结构检测以及军事领域的侦察和潜艇探测。

美国光学学会（Optica）特别报道了该技术的应用潜力，认为其在深海环境中的高分辨率激光成像能力为珊瑚检测、锰结核探测等提供了新工具。

光学学会指出，这一技术的特点在于系统的高集成度和小型化设计，使其适用于更广泛的场景。

更灵活的应用

论文作者上官明佳表示，团队计划开发采用短波长蓝色激光的新型拉曼雷达，以减少海洋植物叶绿素荧光的干扰。此外，研究团队正在将该系统整合至自主水下航行器（AUV）中，以实现更灵活的应用。

厦门大学国家海岸与海洋环境科学重点实验室的官方报道显示，上官明佳团队近年来已开发多套激光雷达系统，并申请了50项中国发明专利及1项美国专利。

其研发的雷达技术已成功应用于厦门大学“嘉庚号”科考船、无人潜航器及无人机，助力海洋调查、深海资源开发、环境监测以及水下目标成像等多领域研究。

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