中远距离的激光测距技术一般采用脉冲飞行时间法,通过测量发射点与目标之间激光往返的时间,获得口标物距离信息。这种激光测距技术在激光雷达和工业测量等领域有广阔的应用。当采用单光子探测器探测回波信号,同时借助光子时间相关计数技术对回波时间进行测量,则系统的探测灵敏度提高至单光子极限,极大地提高了系统的工作距离。本文介绍了回波能量在少光子数水平的激光测距的研究工作,实现了基于光子数可分辨探测技术的激光测距实验。单光子探测器有效地提高了激光测距系统的探测灵敏度,但由于光子探测过程的非线性性,目前对于回波光子的探测采取数字式信号处理的方法,对于回波的强度信息需经一段时间累计测量后统计分析获得。我们采用光子数可分辨探测技术,直接探测回波光子数,实现了基于多像素光子计数器(MPPC)的激光测距系统。系统采用532nm调Q脉冲激光器,时间相关光子计数技术、以及光子数可分辨探测器,实现了～550ps时间分辨精度的光子飞行时间测量系统,结合数模转换模块实现了回波光子的直接量化测量。在2.5×103lx的太阳光照下,我们利用4.5μJ的激光单脉冲能量,通过调节光子探测阈值实现了对458m远目标物的户外测距。实验中将探测器阈值设置在5光子/脉冲水平,则系统误记数率从3.3×106次/秒降到了2.2×105次/秒,大幅度地降低由于背景光和暗噪声所造成的干扰。在实验室条件下,利用0.4nJ的激光单脉冲能量,对32米远的两个目标物实现了表面反射率辨别,为在少光子水平下远距目标特征识别提供了高灵敏的快速探测方法。光子数可分辨探测器使得激光测距系统不仅实现了对信号强度的探测,并且具备了单光子水平的的超高灵敏度。