論文の概要: Quantum LiDAR with Frequency Modulated Continuous Wave

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.11590v1
• Date: Fri, 21 Jul 2023 13:54:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-24 12:25:18.647504
• Title: Quantum LiDAR with Frequency Modulated Continuous Wave
• Title（参考訳）: 周波数変調連続波を用いた量子LiDAR
• Authors: Ming-Da Huang, Zhan-Feng Jiang, Hong-Yi Chen, Ying Zuo, Xiao-Peng Hu, Hai-Dong Yuan, Li-Jian Zhang, Qi Qin
• Abstract要約: 絡み合ったパルス光は、レンジと速度を同時に評価するために、以前の量子LiDARアプローチで使用される。 本稿では、パルスではなく周波数変調連続波(FMCW)で動作する量子LiDARについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7393580877367047
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The range and speed of a moving object can be ascertained using the sensing technique known as light detection and ranging (LiDAR). It has recently been suggested that quantum LiDAR, which uses entangled states of light, can enhance the capabilities of LiDAR. Entangled pulsed light is used in prior quantum LiDAR approaches to assess both range and velocity at the same time using the pulses' time of flight and Doppler shift. The entangled pulsed light generation and detection, which are crucial for pulsed quantum LiDAR, are often inefficient. Here, we study a quantum LiDAR that operates on a frequency-modulated continuous wave (FMCW), as opposed to pulses. We first outline the design of the quantum FMCW LiDAR using entangled frequency-modulated photons in a Mach-Zehnder interferometer, and we demonstrate how it can increase accuracy and resolution for range and velocity measurements by $\sqrt{n}$ and $n$, respectively, with $n$ entangled photons. We also demonstrate that quantum FMCW LiDAR may perform simultaneous measurements of the range and velocity without the need for quantum pulsed compression, which is necessary in pulsed quantum LiDAR. Since the generation of entangled photons is the only inefficient nonlinear optical process needed, the quantum FMCW LiDAR is better suited for practical implementations. Additionally, most measurements in the quantum FMCW LiDAR can be carried out electronically by down-converting optical signal to microwave region.
• Abstract（参考訳）: 移動物体の範囲と速度は、光検出・測光(LiDAR)と呼ばれるセンシング技術を用いて確認することができる。 近年、光の絡み合った状態を利用する量子LiDARは、LiDARの能力を高めることが示唆されている。 絡み合ったパルス光は、以前の量子LiDARアプローチで、飛行時間とドップラーシフトを用いて、距離と速度の両方を同時に評価するために用いられる。 パルス量子ライダーにとって重要なエンタングルパルス光の発生と検出は、しばしば非効率である。 本稿では、パルスではなく周波数変調連続波(FMCW)で動作する量子LiDARについて検討する。 まず、Mach-Zehnder干渉計の周波数変調光子を用いた量子FMCW LiDARの設計について概説し、それぞれ$\sqrt{n}$と$n$$で、距離と速度の測定の精度と解像度を$n$で向上させることができることを示した。 また, 量子fmcwライダーは, パルス量子ライダーにおいて必要となる量子パルス圧縮を必要とせずに, 距離と速度を同時に測定できることを示した。 絡み合った光子の生成が唯一の非効率な非線形光学プロセスであるため、量子FMCW LiDARは実用的な実装に適している。 さらに、量子FMCW LiDARのほとんどの測定は、光信号をマイクロ波領域にダウンコンバートすることで電子的に行うことができる。

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