USTC gjør betydelige fremskritt i kortbølget infrarød enkeltfoton-lidar

Prof. Liang Wangs team ved University of Science and Technology of China (USTC) har gjort betydelige fremskritt innen kortbølget infrarød enkeltfoton LIDAR, som ble utviklet i samarbeid med Inquirer Quantum Co. Forskerteamet har utviklet en allværs , LIDAR-bildesystem med stor skannevinkel ved å bruke en uavhengig utviklet enkeltfoton-detektorbrikke, matchende avlesningskretser, og kombinert med en helfiber-LIDAR, og gir en banebrytende metode for kortbølge infrarød enkeltfotonavbildning og dens kjernebrikkeforberedelse, og de relaterte resultatene er oppsummert i tittelen "Single-photon Depth Imaging Using a single-photon detector chip". Photon Depth Imaging ved bruk av en fotodetektor med en wire-bonding quenching resistor." De relaterte resultatene er publisert i det anerkjente tidsskriftet innen detektorer, IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
Enkeltfoton lidar-teknologi spiller en nøkkelrolle i fjernmåling, autonom kjøring og UAV-navigasjon. Ved å bruke tidskorrelert enkeltfotontelling (TCSPC), er denne teknologien i stand til ultrahøy oppløsning og langdistansemåldeteksjon, som har stort potensial og er mye brukt innen militær, romfart, miljøovervåking og andre felt. Blant dem er LIDAR i 1550nm-båndet, som har god atmosfærisk overføringsytelse og er trygt for menneskelige øyne, i fokus for nåværende forskning.
Forskerteamet fikk InGaAs-enkeltfotondetektoren til å fungere i frittløpsmodus med bedre optoelektronisk ytelse under den optimaliserte avlesningskretsen ved hjelp av slokkingsmotstand for gulltrådbinding under brikkepakkingsprosessen. Enkeltfotondetektormodulen oppnår en lav etterpulssannsynlighet på 3,96 % og en mørketellerhastighet på 0,9 KHz ved en driftstemperatur på 243 K og en dødtid på 5 μs. Samtidig oppnår modulen en dybdeavbildning på 3 km i tåkete vær med lav pulslasereffekt (5mW@40KHz) i et LiDAR-system. Videre har forskerteamet realisert den fulle lokaliseringen og den uavhengige utviklingen fra kjernebrikken og utlesningskretsen til LIDAR til hele LIDAR-systemet, noe som er av stor betydning for å fremme den innenlandske kortbølgede infrarøde langdistanse enkeltfoton LIDAR.

Figur 1. Enkeltfoton lidarsystem og bilderesultater
Prof. Liang Wang ved Institutt for optikk og optisk ingeniørvitenskap, University of Science and Technology of China (USTC), er den tilsvarende forfatteren av artikkelen, og Dr. Yingmei Liu, en doktorgradsstudent, er den første forfatteren av artikkelen. Denne forskningen ble finansiert av Institutt for vitenskap og teknologi i Anhui-provinsen, og også støttet av School of Physics ved University of Science and Technology of China (USTC), 38th Research Institute of China Electronic Science and Technology Group (CESTG) , Center for Micro-Nano Research and Manufacturing (CMSM) ved USTC, og Key Laboratory of Quantum Information (KLQI) ved det kinesiske vitenskapsakademiet.