近日，中科院上海微系统与信息技术研究所、中国科学技术大学与中国航空工业集团公司第三〇四研究所合作，研发出一种单光子探测自由空间区段光谱遥感技术，可以用于自由大气中二氧化碳(CO2)和半重水(HDO)有距离分辨率的光谱遥感分析。

　　距离分辨率是指将在距离维将两个大小相等的点目标区分开的最小距离。有距离分辨率的光谱遥感分析就是每间隔一定距离就可以反馈一个检测目标的浓度数值。根据多点数据就可以得到检测目标随距离变化的浓度分布图。
　　目前大气气体遥感分析技术已经较为成熟，主要有差分吸收光谱法、傅里叶变换红外光谱法、激光雷达探测法和太阳光度计遥感法等，各有不同特点，如傅里叶变换红外光谱法德优势在于分辨率、高灵敏度、高信噪比、大通量和宽频带。然而获取距离分辨信息对于现有的大气气体遥感分析技术依然是个大难题，只有激光雷达探测法中的距离分辨差分吸收激光雷达可以在遥感时提供距离分辨信息，但这要求数据反演时需要已知气体光谱线型。
　　为解决这一难题，研究人员采用光频梳拍频锁定技术，实现探测激光在百纳米光谱范围内的精确波长锁定；研制了高效率、低噪声、大面元的超导纳米线单光子探测器，提高激光雷达探测信噪比，不再依赖提高激光器功率和扩大望远镜面积；提出实时补偿技术，通过高速切换、交替发射探测激光和参考激光，实时校正大气气溶胶变化、湍流影响望远镜接收效率、出射激光功率漂移、探测器效率变化等因素。经过多项核心技术攻关，研究人员终于实现了有距离分辨的大气光谱分析。 
　　这项技术已经有多种应用，包括监测温室气体、监测大气原位化学反应和同位素、预警易燃易爆和有毒气体的泄露等。在试验中，研究人员使用这一分析技术进行水平扫描，成功遥感检测到了百平方公里范围的CO2浓度。在我国提出“双碳”目标之后，开展碳交易、减少碳排放的任务越来越重。这项新技术能够为碳源碳汇的监测和核算提供新手段，从而实现碳中和提供新的技术支持。