USTC czyni znaczący postęp w zakresie krótkofalowego lidara jednofotonowego w podczerwieni

Zespół prof. Liang Wanga z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC) poczynił znaczne postępy w zakresie krótkofalowego jednofotonowego LIDAR-u w podczerwieni, który został opracowany we współpracy z firmą Inquirer Quantum Co. Zespół badawczy opracował czujnik na każdą pogodę , system obrazowania LIDAR o dużym kącie skanowania, wykorzystujący niezależnie opracowany chip detektora pojedynczych fotonów, dopasowujący się do obwodów odczytowych i w połączeniu z całkowicie światłowodowym LIDAREM, zapewniający pionierską metodę obrazowania pojedynczych fotonów w podczerwieni krótkofalowej i przygotowania jego chipa rdzenia, a powiązane wyniki podsumowano w tytule „Obrazowanie głębi pojedynczego fotonu przy użyciu chipa detektora pojedynczego fotonu”. Obrazowanie głębi fotonów przy użyciu fotodetektora z rezystorem hartującym typu wire-bonding.” Wyniki badań opublikowano w renomowanym czasopiśmie z zakresu detektorów IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
Technologia lidarów jednofotonowych odgrywa kluczową rolę w teledetekcji, autonomicznej jeździe i nawigacji UAV. Dzięki wykorzystaniu skorelowanego w czasie zliczania pojedynczych fotonów (TCSPC) technologia ta umożliwia wykrywanie celów o bardzo wysokiej rozdzielczości i na duże odległości, co ma ogromny potencjał i jest szeroko stosowane w wojsku, lotnictwie, monitorowaniu środowiska i innych dziedzinach. Wśród nich przedmiotem aktualnych badań jest LIDAR w paśmie 1550 nm, który charakteryzuje się dobrą transmisją atmosferyczną i jest bezpieczny dla ludzkich oczu.
Zespół badawczy sprawił, że detektor pojedynczych fotonów InGaAs działał w trybie swobodnego działania z lepszą wydajnością optoelektroniczną w zoptymalizowanym obwodzie odczytu za pomocą rezystancji wygaszania wiązania złotego drutu podczas procesu pakowania chipów. Moduł detektora pojedynczych fotonów osiąga niskie prawdopodobieństwo wystąpienia impulsu wtórnego wynoszące 3,96% i częstotliwość zliczania ciemności wynoszącą 0,9 kHz w temperaturze roboczej 243 K i czasie martwym 5 μs. Jednocześnie moduł umożliwia obrazowanie głębokości 3 km przy mglistej pogodzie przy niskiej mocy lasera impulsowego (5 mW przy 40 kHz) w systemie LiDAR. Ponadto zespół badawczy zrealizował pełną lokalizację i niezależny rozwój od rdzenia chipa i obwodu odczytowego LIDAR do całego systemu LIDAR, co ma ogromne znaczenie w promowaniu krajowego jednofotonowego LIDAR dalekiego zasięgu o krótkim zasięgu w podczerwieni.

Rycina 1 System lidarowy jednofotonowy i wyniki obrazowania
Autorem korespondencyjnym artykułu jest prof. Liang Wang z Wydziału Optyki i Inżynierii Optycznej Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (USTC), a pierwszym autorem artykułu jest doktorantka Yingmei Liu. Badania te zostały sfinansowane przez Wydział Nauki i Technologii prowincji Anhui, a także przy wsparciu Szkoły Fizyki Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin (USTC), 38. Instytutu Badawczego Chińskiej Grupy Nauki i Technologii Elektronicznej (CESTG). , Centrum Badań i Produkcji Mikro-Nano (CMSM) USTC oraz Kluczowe Laboratorium Informacji Kwantowej (KLQI) Chińskiej Akademii Nauk.