【儀表網 研發快訊】中國科學技術大學王亮教授團隊和問天量子有限公司合作研發的短波紅外單光子激光雷達取得重大進展。研究團隊通過全自主研發的單光子探測器芯片，匹配讀出電路，結合全光纖激光雷達，開發了全天候、大掃描角度的激光雷達成像系統，為短波紅外單光子成像及其核心芯片制備提供了開創性的方法，相關成果以“Single-Photon Depth Imaging Using a Photodetector With a Wire-Bonding Quenching Resistor.”為題，發表在探測器領域的知名期刊IEEESensorsJournal上。
 

　　單光子激光雷達技術在遙感、自動駕駛、無人機導航等領域中扮演著關鍵角色。該技術利用時間相關單光子計數技術(TCSPC)，能夠實現超高分辨率和長距離目標探測，具有巨大的潛力，在軍事、航空航天、環境監測等領域中得到廣泛應用。其中，大氣傳輸性能好、人眼安全的1550nm波段的激光雷達更是目前研究的重點。
 

　　研究團隊在芯片封裝過程中通過金絲鍵合淬滅電阻的方式，使得InGaAs單光子探測器在優化過的讀出電路下，以較為良好的光電性能工作在自由運行模式。該單光子探測模塊在243K工作溫度以及5μs死時間下，實現了3.96%的低后脈沖概率以及0.9KHz的暗計數率。同時，該模塊在激光雷達系統中，以較低的脈沖激光功率(5mW@40KHz)實現了在霧天3km的深度成像。并且研究團隊實現了從激光雷達的核心芯片、讀出電路，到整個激光雷達系統的全國產化自主開發，對推動國內短波紅外遠距離單光子激光雷達有著重要的意義。
 

圖1 單光子激光雷達系統以及成像結果
 

　　中國科學技術大學光學與光學工程系王亮教授為該論文的通訊作者，博士研究生劉英見為該論文的第一作者。本項研究得到安徽省科技廳的資助，也得到了中國科大物理學院、中國電子科技集團第38研究所、中國科大微納研究與制造中心、中國科學院量子信息重點實驗室的支持。(物理學院、科研部)