单光子探测器的脉冲后校正用于1064nm的气溶激光器

科学领域:

• 光子学和光学传感器
• 大气科学与遥感技术

背景情况:

• 单光子雪崩二极管 (Si-SPAD) 是1064nm气溶激光雷达系统的关键探测器.
• Si-SPAD容易出现脉冲后误数,这会影响定量测量的准确性.
• 超导纳米线单光子探测器 (SNSPD) 提供高量子效率和最小的余脉冲,呈现出一种潜在的替代方案.

研究的目的:

• 量化比较Si-SPAD和SNSPD在1064nm气溶激光雷达系统中的信号质量.
• 调查Si-SPAD脉冲后误数对气溶光学性质检测的影响.
• 开发和验证一种算法,用于纠正激光雷达数据中的后脉冲错误.

主要方法:

• 一个激光雷达系统设计了50:50光纤光束分割器,用于同时采集Si-SPAD和SNSPD信号.
• 脉冲后误数的概率密度函数是通过测量来自硬目标的计数来确定的.
• 基于特征的脉冲后行为,开发了一种脉冲后校正算法.

主要成果:

• 实验结果证实Si-SPAD中存在显著的后脉冲误数,影响了量化气溶光学特性检索.
• 成功计算了后脉冲的概率密度函数.
• 在实验条件下,开发的脉冲后校正算法在回散系数 (β) 中的误差在实验条件下减少了约25%.

结论:

• SNSPDs可以作为1064nm气溶激光器的可靠参考探测器.
• 在定量气溶激光雷达测量中,Si-SPAD后脉冲引入了显著的错误.
• 开发的校正算法有效地减轻了脉冲后误差,提高了回散系数估计的准确性.