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單光子探測器暗計數(shù)在激光遠(yuǎn)距測距的重要性

發(fā)布時間:2022-10-20 10:43:30 瀏覽量:4101 作者:James shi

摘要

激光測距技術(shù)在民用、軍事等方面均有廣泛應(yīng)用呛讲,遠(yuǎn)距離測距的需求也日益增加禾怠。對于超遠(yuǎn)距離(遠(yuǎn)距離)的激光測距研究中,超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)是不錯的選擇贝搁,它有著較低的暗計數(shù)吗氏,較高的全波段探測效率,較高的信噪比雷逆,當(dāng)回波率很低時弦讽,不會被較大的暗計數(shù)淹沒掉我們所需的回波信號導(dǎo)致無法進(jìn)行測距,可以非常清晰的接收到回波信號关面,是激光測距研究中的不二利器坦袍!

正文


單光子探測器暗計數(shù)在激光遠(yuǎn)距測距的重要性


激光測距技術(shù)在民用、軍事等方面均有廣泛應(yīng)用等太,遠(yuǎn)距離測距的需求也日益增加捂齐。下圖中給出了超導(dǎo)納米線光子探測器應(yīng)用于激光測距的基本原理圖。



激光器為1064 nm缩抡,回波經(jīng)透鏡奠宜、光纖耦合至單光子探測器,光路可調(diào)節(jié)耦合過程中存在的損耗瞻想。激光發(fā)射同時觸發(fā)計時压真,單光子探測器響應(yīng)回波光子以及聲光,結(jié)束計時蘑险,此周期為1ms滴肿。單脈沖回波光子數(shù)n0〉杵可由式得到:



為激光功率峰值泼差,Δt為激光脈沖寬度,D為接收孔徑呵俏,分別為反射/接收光學(xué)效率堆缘,p為目標(biāo)物反射率。


下圖為單光子探測器不同條件下的暗計數(shù)對信噪比(SNR)的影響普碎,橫軸為脈沖積累次數(shù), 縱軸為信噪比,可知吼肥,回波率  較高時(近距離),探測器暗計數(shù)對SNR的影響可以忽略麻车;回波率較低時(遠(yuǎn)距離)缀皱,較大的暗計數(shù)淹沒信號,無法進(jìn)行測距动猬。



暗計數(shù)(噪聲)是指除了信號光以外唆鸡,其他誤觸發(fā)引起的計數(shù),包括環(huán)境雜散光枣察、電噪聲等争占。環(huán)境雜散光可以通過前置濾波片等方法進(jìn)行人為消除,電噪聲這種設(shè)備自身的噪聲序目,無法進(jìn)行人為消除臂痕,只能依賴探測器本身性能。因此探測器自身的暗計數(shù)以及探測效率直接性的影響了是否能夠探測到并有效接收Z終光響應(yīng)脈沖的光子且不會被淹沒在噪聲中猿涨。


2001年俄羅斯莫斯科師范大學(xué) Gol’tsman小組利用5nm厚度的氮化鈮(NbN)薄膜制成的單根直納米線條成功實(shí)現(xiàn)了從可見光到近紅外光子的探測由此開啟了SNSPD研究的先河,而后握童,該小組成立的俄羅斯Scontel公司,二十多年來一直致力于超導(dǎo)納米線單光子探測器的研究叛赚,不斷地在技術(shù)上取得了新的突破澡绩。


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超導(dǎo)納米線單光子探測器的出現(xiàn)稽揭,促進(jìn)了量子信息、光電探測肥卡、超導(dǎo)電子學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展,其性能不斷提升并在地月光通信溪掀、量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)、激光測距等方面展示出較佳的性能步鉴。



SNSPD的強(qiáng)大一面是具有從可見光到中紅外的非常寬的光譜工作范圍揪胃,并且由正常狀態(tài)到超導(dǎo)態(tài)的過渡而獲得了前 所 未 有的速度。我們的探測器可以保持長時間的運(yùn)行氛琢,即7×24小時喊递,能夠有效的抵抗光學(xué)和電功率尖峰的損壞


俄羅斯Scontel公司推出的高效率超導(dǎo)納米線單光子探測器阳似,其在全波段內(nèi)達(dá)到高量子效率>90%骚勘,暗計數(shù)<10cps,同時計數(shù)率高達(dá)>70MHz撮奏,是目前市場上性能優(yōu)良的超導(dǎo)納米線單光子探測器的領(lǐng)頭羊调鲸。我們的超導(dǎo)納米線單光子探測器可提供多達(dá)16通道同時運(yùn)行,可提供閉環(huán)壓縮機(jī)制冷挽荡,不消耗液氦藐石,針對不同應(yīng)用提供匹配的產(chǎn)品,可多通道同時探測低成本升級定拟,且可以根據(jù)您的不同需求我們不僅有如下圖中探測性能的設(shè)備于微,還有多模大面積探測器、超低噪聲探測器青自、光子數(shù)分辨探測器供您選擇株依。



對于SNSPD的每一項參數(shù),如果您有非常嚴(yán)格的要求延窜,我們可為您進(jìn)行定制——探測效率可高達(dá)95%恋腕、暗計數(shù)可低至0.1cps(效率保持80%以上)、死時間低可至2ns逆瑞,時間抖動可低至20ps荠藤,Z大計數(shù)率可高達(dá)300-500M。上海昊量光電設(shè)備有限公司是俄羅斯Scontel公司在中國的Du家代理公司获高,對于SNSPD設(shè)備有著完善的產(chǎn)品安裝/培訓(xùn)/升級全程服務(wù)哈肖,為您的科研保駕護(hù)航!


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基于俄羅斯SCONTEL性能超群的超導(dǎo)納米線單光子探測器(SSPD)念秧,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)與光學(xué)工程系王雙教授(研究員)及其組員以及俄羅斯SCONTEL公司首席技術(shù)工程師Pavel和首席技術(shù)執(zhí)行官Alexander淤井,通力合作進(jìn)行了830公里光纖上的雙場量子密鑰分配研究(實(shí)驗(yàn)?zāi)P图拔恼骆溄尤缦聢D),證明了基于光纖的 QKD 可以實(shí)現(xiàn)超過 140 dB的通道損耗和 833.8 km 的距離,為進(jìn)一步延長傳輸距離提供了一種可能的方法币狠,并為更大范圍的 QKD 網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路游两。


在830公里光纖上的雙場量子密鑰分配-中科大.pdf



綜上,對于超遠(yuǎn)距離(遠(yuǎn)距離)的激光測距及其相關(guān)研究中漩绵,超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)無疑是不錯的選擇贱案!它有著較低的暗計數(shù),較高的全波段探測效率渐行,較高的信噪比,當(dāng)回波率很低時铸董,不會被較大的暗計數(shù)淹沒掉我們所需的回波信號導(dǎo)致無法進(jìn)行測距祟印,可以非常清晰的接收到回波信號,是激光測距研究及其相關(guān)研究中的不二利器粟害!


昊量光電作為俄羅斯Scontel在中國區(qū)域的代理商蕴忆,負(fù)責(zé)俄羅斯Scontel在中國的銷售、售后與技術(shù)支持工作悲幅,為國內(nèi)客戶提供穩(wěn)定良好的產(chǎn)品服務(wù)套鹅。對于單光子探測器有興趣或者任何問題,都?xì)g迎通過電話汰具、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系卓鹿。


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