USTC تحقق تقدمًا كبيرًا في جهاز Lidar أحادي الفوتون بالأشعة تحت الحمراء ذو ​​الموجة القصيرة

حقق فريق البروفيسور ليانغ وانغ في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) تقدمًا كبيرًا في جهاز LIDAR أحادي الفوتون بالأشعة تحت الحمراء ذو ​​الموجة القصيرة، والذي تم تطويره بالتعاون مع شركة Inquirer Quantum Co. وقد طور فريق البحث نظامًا مناسبًا لجميع الأحوال الجوية. ، نظام تصوير LIDAR ذو زاوية مسح كبيرة باستخدام شريحة كاشف أحادية الفوتون تم تطويرها بشكل مستقل، ودوائر القراءة المطابقة، والدمج مع LIDAR من الألياف بالكامل، مما يوفر طريقة رائدة للتصوير أحادي الفوتون بالأشعة تحت الحمراء على الموجة القصيرة وإعداد الرقاقة الأساسية الخاصة به، ويتم تلخيص النتائج ذات الصلة في عنوان "تصوير عمق الفوتون الفردي باستخدام شريحة كاشف أحادية الفوتون". تصوير عمق الفوتون باستخدام كاشف ضوئي مزود بمقاوم إخماد ربط الأسلاك." وقد تم نشر النتائج ذات الصلة في المجلة الشهيرة في مجال أجهزة الكشف، IEEESensorsJournal. IEEESensorsJournal.
تلعب تقنية ليدار أحادية الفوتون دورًا رئيسيًا في الاستشعار عن بعد، والقيادة الذاتية، والملاحة بالطائرات بدون طيار. ومن خلال استخدام حساب الفوتون الفردي المرتبط بالوقت (TCSPC)، فإن هذه التكنولوجيا قادرة على تحقيق دقة عالية للغاية واكتشاف الأهداف بعيدة المدى، وهو ما يتمتع بإمكانات كبيرة ويستخدم على نطاق واسع في المجالات العسكرية والفضاءية والمراقبة البيئية وغيرها من المجالات. من بينها، LIDAR في نطاق 1550 نانومتر، والذي يتمتع بأداء جيد في الإرسال الجوي وآمن للعين البشرية، هو محور البحث الحالي.
جعل فريق البحث كاشف InGaAs أحادي الفوتون يعمل في وضع التشغيل الحر مع أداء إلكتروني ضوئي أفضل في ظل دائرة القراءة المحسنة عن طريق مقاومة التبريد لربط الأسلاك الذهبية أثناء عملية تعبئة الرقاقة. تحقق وحدة كاشف الفوتون الفردي احتمالًا منخفضًا بعد النبض بنسبة 3.96% ومعدل تعداد داكن قدره 0.9 كيلو هرتز عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 243 كلفن ووقت ميت يبلغ 5 ميكروثانية. وفي الوقت نفسه، تحقق الوحدة تصويرًا عميقًا يصل إلى 3 كيلومترات في الطقس الضبابي باستخدام طاقة ليزر منخفضة النبض (5 ميجاوات عند 40 كيلو هرتز) في نظام LiDAR. علاوة على ذلك، حقق فريق البحث التوطين الكامل والتطوير المستقل من الشريحة الأساسية ودائرة القراءة لـ LIDAR إلى نظام LIDAR بأكمله، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتعزيز LIDAR المحلي طويل المدى أحادي الفوتون بالأشعة تحت الحمراء قصير الموجة.

الشكل 1: نظام ليدار أحادي الفوتون ونتائج التصوير
البروفيسور ليانغ وانغ من قسم البصريات والهندسة البصرية، جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC)، هو المؤلف المقابل لهذه الورقة، والدكتور ينغمي ليو، طالب الدكتوراه، هو المؤلف الأول لهذه الورقة. تم تمويل هذا البحث من قبل قسم العلوم والتكنولوجيا بمقاطعة آنهوي، وبدعم أيضًا من كلية الفيزياء بجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين (USTC)، ومعهد الأبحاث الثامن والثلاثين التابع لمجموعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية الصينية (CESTG). ومركز أبحاث وتصنيع النانو الصغير (CMSM) التابع لـ USTC، والمختبر الرئيسي للمعلومات الكمومية (KLQI) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم.