以未来天基态势感知对远距离空间目标高灵敏度探测与精细三维成像的潜在需求为出发点，开展以光子灵敏探测器为核心的光子计数激光三维成像系统及关键技术研究。提出了一种基于自主研制的交叉延迟线位敏阳极微通道板探测器的光子计数激光三维成像技术。首先介绍了该技术的基本原理，并从全链路建模与成像仿真特性分析的角度对其空间应用的潜力进行了研究；之后探讨了多域联合三维超分辨重建提升系统时空分辨能力的可行性；最后研制了基于交叉延迟线位敏阳极微通道板探测器的光子计数激光三维成像原理样机，在6.8 m距离处实现了距离分辨率优于5 mm的三维成像效果，证明了该技术方法的有效性。