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用于激光雷达应用的模式选择性上转换检测。

Mode selective up-conversion detection for LIDAR applications.

作者信息

Shahverdi Amin, Sua Yong Meng, Dickson Ivan, Garikapati Malvika, Huang Yu-Ping

出版信息

Opt Express. 2018 Jun 11;26(12):15914-15923. doi: 10.1364/OE.26.015914.

DOI:10.1364/OE.26.015914
PMID:30114845
Abstract

We study mode selective up-conversion detection as a viable approach to improving signal-to-noise and ranging resolution in LIDAR applications. It involves pumping a nonlinear waveguide at the edge of phase matching with picosecond pulses, so that only the backscattered signal photons in a single or few desirable time-frequency modes are efficiently up-converted while the broadband background noise in all other modes is rejected. We demonstrate a 41-dB increase in the signal-to-noise ratio for single-photon counting compared to that of direct detection using a commercial InGaAs single-photon detector, while achieving sub-millimeter ranging resolution with few detected photons. The proposed technique implies new LIDAR capabilities for ranging and imaging.

摘要

我们研究模式选择性上转换检测,将其作为一种在激光雷达应用中提高信噪比和测距分辨率的可行方法。它涉及用皮秒脉冲在相位匹配边缘泵浦非线性波导,这样只有单个或少数几个所需时频模式中的后向散射信号光子能被有效地进行上转换,而所有其他模式中的宽带背景噪声则被抑制。与使用商用铟镓砷单光子探测器的直接检测相比,我们在单光子计数方面实现了信噪比提高41分贝,同时利用少量检测到的光子实现了亚毫米级的测距分辨率。所提出的技术意味着激光雷达在测距和成像方面有了新的能力。

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