目前在军事国防等领域有重要需求的激光主动探测技术遇到了诸多卡脖子问题，为此我们先后提出了基于量子轨道角动量的穿云透雾激光探测技术、基于量子外差的微多普勒探测新体制、基于量子偏振多维信息探测系统等解决方案。

基于量子轨道角动量的穿云透雾激光探测技术主要针对目前激光探测系统的性能受复杂环境(云雾、烟雾等）影响严重，强烈的后向散射导致信噪比、灵敏度大幅下降，甚至探测器饱和无法工作。采用量子轨道角动量对发射信号进行调制，通过接收的解调处理可以大幅滤除大气云雾和背景噪声干扰影响。

我们建立了量子轨道角动量信号在云雾中传输的模型，并创新提出云雾粒子屏的方法仿真分析了量子轨道角动量信号在云雾中传输特性。结果表明：量子轨道角动量光束穿过云雾前向透射和后向散射的量子态特征不同，设计了后向散射信号的滤除方法，实现云雾后向散射的有效滤除。

图1 量子轨道角动量抗云雾激光探测系统装置图

该方法的创新之处在于:

（1）首次提出基于量子轨道角动量的穿云透雾激光探测新技术

（2）云雾复杂天气情况下，实现同波长后向散射噪声滤除，解决抗云雾高灵敏多维探测难题，满足全天候探测需求。

（3）白天等背景噪声环境下，实现信噪比1-2个数量级的提高，解决远距离微弱信号探测卡脖子难题，满足全天时探测需求。

该研究获得国防基础科研项目、军委科技委H863，总装重点基金的资助。

针对高灵敏度远距离的目标识别的应用需求，我们提出基于量子外差的微多普勒探测新体制的研究，量子外差较传统外差灵敏度高1-2个数量级，且量子外差的微动信息可以通过单点探测实现远距离目标微弱振动特征的识别，实现微弱信号微动特征的双微探测。

我们建立了基于量子外差的微多普勒探测系统的理论模型，建立了多种振动模式的特征谱，可以有效的识别各种微振动模式。

该方法的创新之处在于：

（1）首次提出量子外差新体制，可获得目标距离，速度，微动等多维信息，实现远距离单点探测目标微动特征识别。

（2）量子外差新体制较传统外差灵敏度高1-2个数量级。

该研究获得军委科技委H863项目资助。

针对激光主动探测系统多维信息的探测需求，我们提出了基于量子偏振多维信息探测技术的研究，利用量子偏振的调控和探测，实现高灵敏度的目标多维信息（目标角-角-距离-速度-强度-偏振特性等）的探测，对微小目标的探测具有重要的应用价值。

图2 微多普勒频谱测量

   我们首先突破了量子偏振态伪随机编码技术、量子偏振探测和编码检测技术等关键技术；然后提出基于量子退偏关系进行目标材质识别的方法；完成基于量子偏振多维信息探测系统样机的搭建及相关试验验证，室内80 m的探测实验和室外6.2 km远目标的探测实验，在单光子灵敏度情况下实现多种典型目标识别，测距测速等功能，完成了该技术的全面验证。

该方法的创新之处在于：

（1）首次提出量子偏振探测新体制，实现高灵敏多维探测（目标角-角-距离-速度-强度-偏振特性等）

       （2）实现单光子灵敏度目标偏振测量，解决远距离小目标探测判别的难题该研究获得总装探索一代项目资助。