大きなFOVを持つ3D FMCWフラッシュLIDARでのコヒーレント検出:Part I - 画像平面のスペックルサイズ

科学分野:

• 光学とフォトニック
• LIDARテクノロジーは,LIDAR技術によるものです.
• 画像処理 画像処理

背景:

• スペックル粒子の大きさは,一貫したイメージングシステムにおける重要なパラメータです.
• 3Dフラッシュ周波数調節連続波 (FMCW) LIDARの性能を最適化するために,その角的依存性を理解することは極めて重要です.
• 以前の研究では,このようなシステムにおけるスペックルのアニゾトロプ的振る舞いを完全に特徴づけることができませんでした.

研究 の 目的:

• 3Dフラッシュ FMCW LIDARでスペックルの粒子の大きさの角的依存を理論的,数値的,実験的に調査する.
• 画像センサ平面における直角方向に沿ったスペックルサイズの異なったスケーリング行動を解明する.
• FMCWのLIDARシステムにおけるヘテロディン効率の改善のための基礎データを提供すること.

主な方法:

• 経験的仮説と数学的な推論に基づく理論的分析.
• マクスウェルの方程式のレイリー・ソマーフェルド・スマイトの解を用いた数値シミュレーション.
• 顕微鏡ベースの拡大戦略を用いた実験的検証で,35°までの観測角度で正確な測定を行いました.

主要な成果:

• 観測角度によるスペックル粒子の大きさのアニゾトロピックスケーリングが実証された.
• 横の斑点の大きさは,観測角度のコサイヌの逆立方体で増加します.
• 垂直のスペックルの大きさは,観測角度のコサイヌの逆の線形でスケールします.

結論:

• この研究は,3Dフラッシュ FMCW LIDARでスペックル粒子の大きさの角に依存したアニソトロピック性質を成功裏に予測し,検証しました.
• これらの発見は,異体効率に影響を与える要因についての重要な洞察を提供します.
• この研究は,ヘテロダインの効率性の影響に焦点を当てた第2部のための基礎を築く.