USTC boekt aanzienlijke vooruitgang in kortegolf-infrarood-lidar met enkele foton

Het team van prof. Liang Wang aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van kortegolf infrarood single-photon LIDAR, dat werd ontwikkeld in samenwerking met Inquirer Quantum Co. Het onderzoeksteam heeft een all-weather , LIDAR-beeldvormingssysteem met grote scanhoek door gebruik te maken van een onafhankelijk ontwikkelde detectorchip met één foton, bijpassende uitleescircuits en te combineren met een LIDAR volledig uit vezels, wat een baanbrekende methode oplevert voor kortegolf-infrarood-enkele-fotonbeeldvorming en de voorbereiding van de kernchip, en de gerelateerde resultaten zijn samengevat in de titel "Single-photon Depth Imaging Using a single-photon detector chip". Photon Depth Imaging Using a Photodetector With a Wire-Bonding Quenching Resistor." De gerelateerde resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift op het gebied van detectoren, IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
Single-photon lidar-technologie speelt een sleutelrol bij teledetectie, autonoom rijden en UAV-navigatie. Door gebruik te maken van tijdsgecorreleerde single photon counting (TCSPC) is deze technologie in staat tot ultrahoge resolutie en langeafstandsdoeldetectie, wat een groot potentieel heeft en veel wordt gebruikt in het leger, de ruimtevaart, milieumonitoring en andere gebieden. Onder hen is LIDAR in de 1550 nm-band, die goede atmosferische transmissieprestaties heeft en veilig is voor het menselijk oog, de focus van het huidige onderzoek.
Het onderzoeksteam liet de InGaAs-detector voor één foton werken in de vrijlopende modus met betere opto-elektronische prestaties onder het geoptimaliseerde uitleescircuit door middel van de uitdovingsweerstand van gouddraadverbindingen tijdens het chipverpakkingsproces. De detectormodule met één foton bereikt een lage napulskans van 3,96% en een donkertelsnelheid van 0.9 KHz bij een bedrijfstemperatuur van 243 K en een dode tijd van 5 μs. Tegelijkertijd bereikt de module een diepteweergave van 3 km bij mistig weer met een laag pulslaservermogen (5 mW bij 40 KHz) in een LiDAR-systeem. Bovendien heeft het onderzoeksteam de volledige lokalisatie en onafhankelijke ontwikkeling gerealiseerd van de kernchip en het uitleescircuit van LIDAR naar het hele LIDAR-systeem, wat van groot belang is om de binnenlandse kortegolf-infrarood-langeafstands-enkel-foton LIDAR te promoten.

Figuur 1 Lidar-systeem met één foton en beeldresultaten
Prof. Liang Wang van de afdeling Optica en Optische Engineering, Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC), is de corresponderende auteur van het artikel, en Dr. Yingmei Liu, een promovendus, is de eerste auteur van het artikel. Dit onderzoek werd gefinancierd door het Departement Wetenschap en Technologie van de provincie Anhui, en ook ondersteund door de School of Physics van de University of Science and Technology of China (USTC), het 38e Research Institute of China Electronic Science and Technology Group (CESTG) , het Centrum voor Micro-Nano Onderzoek en Productie (CMSM) van USTC, en het Key Laboratory of Quantum Information (KLQI) van de Chinese Academie van Wetenschappen.