USTC macht bedeutende Fortschritte im Kurzwellen-Infrarot-Einzelphotonen-Lidar

Das Team von Prof. Liang Wang an der University of Science and Technology of China (USTC) hat erhebliche Fortschritte beim kurzwelligen Infrarot-Einzelphotonen-LIDAR gemacht, das in Zusammenarbeit mit Inquirer Quantum Co. entwickelt wurde. Das Forschungsteam hat ein Allwettergerät entwickelt , LIDAR-Bildgebungssystem mit großem Scanwinkel, das einen unabhängig entwickelten Einzelphotonen-Detektorchip, passende Ausleseschaltungen und die Kombination mit einem Vollfaser-LIDAR verwendet und so eine bahnbrechende Methode für die Kurzwellen-Infrarot-Einzelphotonenbildgebung und die Vorbereitung des Kernchips bietet, und die damit verbundenen Ergebnisse sind im Titel „Single-Photon Depth Imaging Using a Single-Photon Detector Chip“ zusammengefasst. Photon Depth Imaging Using a Photodetector With a Wire-Bonding Quenching Resistor.“ Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift auf dem Gebiet der Detektoren, IEEESensorsJournal, veröffentlicht. IEEESensorsJournal.
Die Einzelphotonen-Lidar-Technologie spielt eine Schlüsselrolle bei der Fernerkundung, dem autonomen Fahren und der UAV-Navigation. Durch die Nutzung der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung (TCSPC) ist diese Technologie in der Lage, Ziele mit ultrahoher Auflösung und großer Reichweite zu erkennen, was ein großes Potenzial hat und in den Bereichen Militär, Luft- und Raumfahrt, Umweltüberwachung und anderen Bereichen weit verbreitet ist. Unter ihnen steht LIDAR im 1550-nm-Band, das eine gute atmosphärische Übertragungsleistung aufweist und für das menschliche Auge sicher ist, im Mittelpunkt der aktuellen Forschung.
Das Forschungsteam sorgte dafür, dass der InGaAs-Einzelphotonendetektor im Freilaufmodus mit besserer optoelektronischer Leistung unter der optimierten Ausleseschaltung arbeitet, indem es den Löschwiderstand des Golddrahtbondens während des Chip-Packaging-Prozesses nutzte. Das Einzelphotonen-Detektormodul erreicht eine niedrige Nachimpulswahrscheinlichkeit von 3,96 % und eine Dunkelzählrate von 0,9 KHz bei einer Betriebstemperatur von 243 K und einer Totzeit von 5 μs. Gleichzeitig erreicht das Modul bei nebligem Wetter mit einer geringen Pulslaserleistung (5mW@40KHz) in einem LiDAR-System eine Tiefenabbildung von 3km. Darüber hinaus hat das Forschungsteam die vollständige Lokalisierung und unabhängige Entwicklung vom Kernchip und der Ausleseschaltung von LIDAR bis zum gesamten LIDAR-System realisiert, was für die Förderung des heimischen Kurzwellen-Infrarot-Langstrecken-Einzelphotonen-LIDAR von großer Bedeutung ist.

Abbildung 1 Einzelphotonen-Lidar-System und Bildgebungsergebnisse
Prof. Liang Wang vom Department of Optics and Optical Engineering der University of Science and Technology of China (USTC) ist der korrespondierende Autor des Artikels, und Dr. Yingmei Liu, ein Doktorand, ist der Erstautor des Artikels. Diese Forschung wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie der Provinz Anhui finanziert und auch von der Fakultät für Physik der Universität für Wissenschaft und Technologie von China (USTC) und dem 38. Forschungsinstitut der China Electronic Science and Technology Group (CESTG) unterstützt. , das Center for Micro-Nano Research and Manufacturing (CMSM) des USTC und das Key Laboratory of Quantum Information (KLQI) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.