USTC dosáhlo významného pokroku v oblasti krátkovlnného infračerveného jednofotonového lidaru

Tým profesora Lianga Wanga z University of Science and Technology of China (USTC) dosáhl významného pokroku v krátkovlnném infračerveném jednofotonovém LIDARu, který byl vyvinut ve spolupráci s Inquirer Quantum Co. Výzkumný tým vyvinul zařízení pro každé počasí , zobrazovací systém LIDAR s velkým snímacím úhlem pomocí nezávisle vyvinutého jednofotonového detekčního čipu, odpovídajících čtecích obvodů a v kombinaci s celovláknovým LIDARem, který poskytuje průkopnickou metodu pro krátkovlnné infračervené jednofotonové zobrazování a přípravu jeho jádrového čipu, a související výsledky jsou shrnuty v názvu "Zobrazení hloubky jednoho fotonu pomocí jednofotonového detektorového čipu". Photon Depth Imaging using a Photodetector with a Wire-Bonding Quenching Resistor." Související výsledky byly publikovány v renomovaném časopise v oboru detektorů IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
Jednofotonová lidarová technologie hraje klíčovou roli v dálkovém průzkumu Země, autonomním řízení a navigaci UAV. Díky využití časově korelovaného počítání jednotlivých fotonů (TCSPC) je tato technologie schopna detekce cílů s ultra vysokým rozlišením a dlouhým dosahem, což má velký potenciál a je široce používáno ve vojenství, letectví, monitorování životního prostředí a dalších oblastech. Mezi nimi LIDAR v pásmu 1550nm, který má dobrý přenosový výkon v atmosféře a je bezpečný pro lidské oči, je středem zájmu současného výzkumu.
Výzkumný tým zajistil, že jednofotonový detektor InGaAs pracuje ve volném režimu s lepším optoelektronickým výkonem pod optimalizovaným čtecím obvodem pomocí zhášecího odporu zlatého drátu během procesu balení čipu. Modul jednofotonového detektoru dosahuje nízké pravděpodobnosti následného pulsu 3,96 % a četnosti zatemnění 0,9 kHz při provozní teplotě 243 K a mrtvém čase 5 μs. Modul současně dosahuje hloubkového zobrazení 3 km v mlžném počasí s nízkým pulzním výkonem laseru (5 mW@40 kHz) v systému LiDAR. Výzkumný tým navíc realizoval úplnou lokalizaci a nezávislý vývoj od základního čipu a čtecího obvodu LIDAR po celý systém LIDAR, což má velký význam pro propagaci domácího krátkovlnného infračerveného dálkového jednofotonového LIDARu.

Obrázek 1 Jednofotonový lidarový systém a výsledky zobrazování
Prof. Liang Wang z katedry optiky a optického inženýrství, University of Science and Technology of China (USTC), je korespondentem tohoto článku a Dr. Yingmei Liu, PhD student, je prvním autorem tohoto článku. Tento výzkum byl financován Oddělením vědy a technologie provincie Anhui a také podporován Fyzikální školou Čínské univerzity vědy a technologie (USTC), 38. výzkumným ústavem čínské elektronické vědy a technologie (CESTG) , Center for Micro-Nano Research and Manufacturing (CMSM) USTC a Key Laboratory of Quantum Information (KLQI) Čínské akademie věd.