Разработан однофотонный лидар, обеспечивающий получение детальных 3D-изображений на расстоянии до 1 километра
Однофотонная времяпролетная система визуализации глубины использует время, необходимое лазерному импульсу для прохождения до точки на объекте и обратно для расчета расстояния до этого объекта. Эти измерения повторяются потом для других точек на объекте для получения трехмерной информации.
В новой системе используется сверхчувствительный детектор под названием «сверхпроводящий однофотонный детектор на нанопроводе» (SNSPD), разработанный исследовательскими группами Массачусетского технологического института и Лаборатории реактивного движения. SNSPD может обнаруживать один фотон света, а это значит, что для проведения измерений за очень короткое время и на больших расстояниях можно использовать лазеры с очень низкой мощностью, в том числе безопасные для глаз.
Для снижения уровня помех детектор был охлажден для температуры ниже 1 Кельвина в компактной криогенной системе. Затем инженеры соединили охлажденный SNSPD со специально разработанным однопиксельным сканирующим приемопередатчиком, работающим на длине волны 1550 нм. А также добавили передовое оборудование для хронометража, чтобы отсчитывать временные интервалы с точностью до одной триллионной секунды.
Изображение: Исследователи разработали однофотонную систему LiDAR с временем пролета, которая может создавать 3D-изображения объектов и лиц с высоким разрешением на расстоянии. На верхних изображениях показаны 3D-печатные колонны, снятые с расстояния 45 м при дневном свете. На нижних изображениях видно узнаваемое человеческое лицо на расстоянии 325 м. Источник: Aongus McCarthy, Университет Хериота-Уатта
«Все эти факторы обеспечивают повышенную гибкость в компромиссе между отстоянием, уровнями мощности лазера, временем получения данных и разрешением по глубине, —сказал Энгус Маккарти (на обложке) из Университета Хериот-Уатт (Шотландия). — Кроме того, поскольку детекторы SNSPD могут работать на более длинных волнах, чем 1550 нм, их конструкция открывает путь к разработке однофотонных лидаров для среднего инфракрасного диапазона, что приведет к улучшению визуализации сквозь туман, дым и другие помехи».
Испытания показали, что лидар регистрирует объекты на расстоянии 45, 325 и 1000 метров. Для оценки пространственного разрешения и разрешения по глубине ученые сканировали трехмерный объект. Система смогла различить детали размером 1 мм на расстоянии 45 и 325 м. Это примерно в десять раз превышает их собственный прошлый результат. Также они получили с этих же расстояний трехмерное изображение лица, использовав для этого безопасный для глаз лазер мощностью 3,5 мВт и минимальную обработку данных.
В дальнейшем исследователи планируют испытать лидар на дистанции до 10 км и в менее благоприятных атмосферных условиях.
Сообщение Разработан однофотонный лидар, обеспечивающий получение детальных 3D-изображений на расстоянии до 1 километра появились сначала на Время электроники.