水中3Dイメージングは,複数イベントの時間からデジタルへの変換を備えた単光子雪崩ダイオード検出器配列を使用して行われます

科学分野:

• フォトニクスと光学工学
• 水中画像技術について
• 半導体検出器 マレー

背景:

• ぼんやりした水のような散らばった環境は,光学イメージングに課題をもたらす.
• 伝統的なLiDARシステムは,高いバックスキャタリングに苦しんでおり,深さと速度を制限しています.
• シングルフォトン・アヴァランチ・ダイオード (SPAD) 配列は,弱光検出に高い感度を提供します.

研究 の 目的:

• 挑戦的な水中環境のための高速3Dイメージングシステムを開発する.
• 散乱媒体の既存のLiDARシステムの限界を克服するために.
• 高反散条件下での単光子検出の効率を高めるために.

主な方法:

• CMOS技術を使用して製造されたシリコン単光子雪崩ダイオード (SPAD) 検出器配列 (64x32マクロピクセル).
• マクロピクセル毎のマルチイベントタイム・トゥ・デジタル・コンバーター (METDCs) の統合により,マルチフォトンのイベントを同時に取得できます.
• 選択的な光子検出のための時間ゲートモードでの時間相関単光子カウント (TCSPC).

主要な成果:

• シングルフォトンのLiDARシステムは,分散水タンクで最大6.2の衰弱長さの検出を達成しました.
• 高速3Dイメージングは,わずか1msの曝露時間で実証されました.
• マルチイベントのTDCアプローチにより,以前の比較可能なシステムよりも約50倍速く3D画像を取得することができました.

結論:

• 開発されたMETDCを備えた単光子LiDARシステムは,水中のぼんやりとした環境で迅速な3D画像撮影に非常に効果的です.
• この技術は,水中の光学画像の速度と効率を大幅に向上させます.
• このシステムは,以前のSPADベースのLiDARシステムよりも,困難な水域環境に対する大幅な改善を示しています.