Een onderzoeksteam onder leiding van professor Pan Jianwei en professor Xu Feihu van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China heeft 3D-beeldvorming met één foton over 200 km bereikt met behulp van zeer efficiënte optische apparaten en een nieuwe ruisonderdrukkingstechniek. die door de recensent werd becommentarieerd als een bijna "heldhaftige" poging tot lidar-beeldvorming met één foton op zeer lange afstanden.

Lidar-beeldvormingstechnologie heeft de afgelopen jaren zeer nauwkeurige 3D-beeldvorming van doelscènes mogelijk gemaakt. Lidar voor beeldvorming met één foton is een ideale technologie voor optische beeldvorming op afstand met een gevoeligheid op één fotonniveau en een resolutie van picoseconden, toch wordt het beeldbereik ervan strikt beperkt door het kwadratisch afnemende aantal fotonen dat terugkaatst.

Onderzoekers optimaliseerden eerst de optica van de zendontvanger. De opstelling van het lidar-systeem heeft een coaxiaal scanontwerp aangenomen voor de optische paden voor zenden en ontvangen, die de zend- en ontvangstvlekken nauwkeuriger kan uitlijnen en beeldvorming met een hogere resolutie kan bereiken in vergelijking met traditionele methoden.

Om een ​​zwak echosignaal te onderscheiden van sterk achtergrondgeluid, het team ontwikkelde een single-photon lawinediodedetector (SPAD) met een detectie-efficiëntie van 19,3% en een lage donkere telsnelheid (0,1 kHz). Verder, onderzoekers hebben hun telescoop gecoat om een ​​hoge transmissie bij 1550 nm te bereiken. Al deze verbeteringen zorgden voor een hogere inzamelingsefficiëntie dan voorheen.

Onderzoekers hebben ook een efficiënte temporele filtertechniek aangenomen voor ruisonderdrukking. De techniek kan het totale aantal ruisfotonentellingen verminderen tot ongeveer 0,4 KHz, die minstens 50 keer kleiner is dan eerder werk.

Experimentresultaten toonden aan dat het systeem nauwkeurige 3D-beeldvorming kan bereiken tot 201,5 km met gevoeligheid voor één foton.

Dit werk zou verbeterde methoden kunnen bieden voor energiezuinige, single-photon lidar voor actieve beeldvorming en detectie met hoge resolutie over grote afstanden en opent een nieuwe weg voor de toepassing van doelherkenning op lange afstand en aardobservatie.