LiDAR de fotodetención de alta resolución en el infrarrojo medio

Área de la Ciencia:

• Física
• Ingeniería Óptica
• Fotónica

Sus antecedentes:

• La detección de fotones únicos en el infrarrojo medio (MIR) es crucial para aplicaciones como comunicaciones, detección, astronomía y biomedicina.
• El recuento de fotones únicos en tiempo correlacionado directamente en el MIR ha sido un obstáculo tecnológico importante.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un sistema LiDAR de escaneo de un solo píxel que opera en el MIR a nivel de fotón único.
• Lograr una resolución de profundidad submilimétrica para LiDAR MIR utilizando detectores de fotón único de nanocable superconductor (SNSPD) avanzados.

Principales métodos:

• Se utilizó un detector de fotones único de nanocable superconductor (SNSPD) de tungsteno silicio (WSi) con impedancia adaptada y diferencial, optimizado para longitudes de onda MIR.
• Se empleó una fuente láser de oscilador paramétrico óptico (OPO) que opera a 3500 nm.
• Se implementó una configuración LiDAR de escaneo de un solo píxel para la perfilación de profundidad.

Principales resultados:

• Se logró una resolución de profundidad submilimétrica en el régimen de fotón único a 3500 nm.
• Se demostró la capacidad del detector para resolver características finas a una distancia de 100 mm.
• Se caracterizó la fotorrespuesta dependiente de la longitud de onda y la fluctuación temporal de 1550 nm a 5438 nm.

Conclusiones:

• El sistema LiDAR MIR desarrollado exhibe operación de banda ancha, alto rendimiento temporal y sensibilidad de fotón único.
• Este trabajo destaca el potencial del recuento de fotones únicos en tiempo correlacionado MIR habilitado por SNSPDs para aplicaciones avanzadas.