USTC עושה התקדמות משמעותית ב-Ledar אינפרא אדום חד פוטון עם גלים קצרים

הצוות של פרופ' ליאנג וואנג באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC) עשה התקדמות משמעותית בתחום ה-LIDAR עם גלים קצרים אינפרא אדום חד פוטון, אשר פותח בשיתוף פעולה עם Inquirer Quantum Co. צוות המחקר פיתח כל מזג אוויר , מערכת הדמיה LIDAR בזווית סריקה גדולה על ידי שימוש בשבב גלאי פוטון בודד שפותח באופן עצמאי, התאמת מעגלי קריאה ושילוב עם LIDAR הכולל סיבים, המספקת שיטה חלוצית להדמיית אינפרא אדום חד-פוטון בגלים קצרים והכנת שבב הליבה שלו, והתוצאות הקשורות מתמצות בכותרת "הדמיית עומק חד פוטון באמצעות שבב גלאי פוטון בודד". הדמיית עומק פוטון באמצעות Photodetector עם Wire-Bonding Quenching Resistor." התוצאות הקשורות פורסמו בכתב העת הנודע בתחום הגלאים, IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
טכנולוגיית לידאר חד-פוטון ממלאת תפקיד מפתח בחישה מרחוק, נהיגה אוטונומית וניווט מל"טים. על ידי שימוש בספירת פוטונים בודדים בקורלציה בזמן (TCSPC), טכנולוגיה זו מסוגלת לזיהוי מטרות ברזולוציה גבוהה במיוחד וטווח ארוך, שיש לו פוטנציאל רב ונמצא בשימוש נרחב בצבא, תעופה וחלל, ניטור סביבתי ועוד. ביניהם, LIDAR ברצועת 1550nm, בעלת ביצועי שידור אטמוספריים טובים ובטוחה לעיניים אנושיות, היא מוקד המחקר הנוכחי.
צוות המחקר גרם לגלאי הפוטון הבודד InGaAs לעבוד במצב ריצה חופשית עם ביצועים אופטו-אלקטרוניים טובים יותר תחת מעגל הקריאה האופטימלי, באמצעות התנגדות לכיבוי חוטי זהב במהלך תהליך אריזת השבבים. מודול גלאי הפוטון היחיד משיג הסתברות לאחר-פולס נמוכה של 3.96% וקצב ספירת כהות של 0.9 KHz בטמפרטורת פעולה של 243 K וזמן מת של 5 μs. במקביל, המודול משיג הדמיית עומק של 3 ק"מ במזג אוויר ערפילי עם הספק לייזר דופק נמוך (5mW@40KHz) במערכת LiDAR. יתרה מכך, צוות המחקר הבין את הלוקליזציה המלאה והפיתוח העצמאי משבב הליבה ומעגל הקריאה של LIDAR ועד למערכת LIDAR כולה, שיש לו משמעות רבה לקידום ה-LIDAR המקומי, בעל גלים קצרים אינפרא אדום חד-פוטונים לטווח ארוך.

איור 1 איור 1. מערכת לידר חד-פוטון ותוצאות הדמיה
פרופ' ליאנג וואנג מהמחלקה לאופטיקה והנדסה אופטית, אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC), הוא הכותב המקביל של המאמר, וד"ר ינגמי ליו, סטודנט לדוקטורט, הוא המחבר הראשון של המאמר. מחקר זה מומן על ידי המחלקה למדע וטכנולוגיה של מחוז אנהוי, וכן נתמך על ידי בית הספר לפיזיקה של אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC), מכון המחקר ה-38 של סין אלקטרונית למדע וטכנולוגיה (CESTG) , המרכז למחקר וייצור מיקרו-ננו (CMSM) של USTC, והמעבדה המרכזית למידע קוונטי (KLQI) של האקדמיה הסינית למדעים.