研究人员发现主动热探测可实现超分辨率成像

　　据外媒报道，当拿着闪光灯手电筒寻找丢失的钥匙，当蝙蝠在夜间飞行时探测障碍物，或当汽车雷达在定位路上的其他汽车，其实都是同一个物理原理在发挥作用。无论是光，声音还是电磁波，都是将探测光束发送至前方，然后反射回来的光、声音、电磁波会将相关信息传送回探测器。

图片来源：韩国基础科学研究所

　　这也解释了为什么隐形飞机可以躲避雷达：即可以通过吸收雷达的能量，不反射回来任何信号，让飞机变得隐形。然后，吸收的能量被转化成热量，直到现在，大家都认为此种热量“无用”，只能升高目标物体的温度。

　　韩国基础科学研究所（IBS）软物质和生命物质中心的研究人员发现，因探测光束导致温度上升，本身就可以当作探测物体的信号，即所谓的“主动热探测”（active thermal detection），与传统的只应用于微缩成像的技术相比，此种技术可以在实现所有规模的超分辨率成像。超分辨率成像能够揭示图像的小细节，因而能够用于发现之前隐藏的物体。

　　当一个物体被具有足够多能量，能够导致其温度上升的探测光束照射时，其热辐射就会飙升。事实上，在日常生活中也可以发现此种温度升高的应用，例如，在机场管制时，筛选出发烧的旅客。当一个物体温度在升高时，就会发射出强烈的热辐射。

　　研究人员从理论上证实了热辐射的超线性，精确量化了被加热物体发射出的光子数量，并表示即使温度只升高了一点点，也会导致光发射发生巨大变化。该过程加上主动加热和探测方案，可以帮助以超高分辨率探测目标物体。

　　此外，如果达到足够高的温度，可以任意提高超分辨率因子。研究人员解释道：“我们的理论预测到发射空间可以任意变窄，从而提升定位目标物体的能力，甚至在原则上能够达到任意高的超分辨率。然后，人们能够更好地分辨两个相邻的目标物体，或者更好地探测目标物体的形状。”

　　超分辨率技术能够让人看到之前看不到的物体，不过到目前为止，其功能只在显微镜上起作用。值得注意的是，此次研究将热辐射及其固有的超线性特性作为一种通用方法，以超分辨率识别各种尺寸的物体，从微观成像到飞机等飞行物体。

　　主动热探测技术可以应用于无损探测热成像、自动驾驶汽车的激光雷达和雷达技术、隐身物体的中远程探测等。而且，该技术还为最新的热光电探测器开辟了一个新型应用领域，如超导纳米线单光子探测器或HgCdTe雪崩光电二极管。最终，可以设计出用于超分辨率热探测或显微成像的新型热探头。