論文の概要: Multi-photon enhanced resolution for Superconducting Nanowire Single-Photon Detector-based Time-of-Flight lidar systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.15349v1
- Date: Wed, 19 Mar 2025 15:47:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:22:06.105513
- Title: Multi-photon enhanced resolution for Superconducting Nanowire Single-Photon Detector-based Time-of-Flight lidar systems
- Title（参考訳）: ナノワイヤ単光子検出器を用いた飛行時間ライダーシステムの多光子高分解能化
- Authors: Adrian S. Abazi, Roland Jaha, Connor A. Graham-Scott, Wolfram H. P. Pernice, Carsten Schuck,
- Abstract要約: 本稿では,導波管集積型SNSPDを用いたライダーシステムについて報告する。
単発計測では、低光子数に対して21$,$psの飛行時間信号のジッタが原因でミリモードの分解能が得られた。
マルチショット計測では、0.75$,$mmのサブミリレンジ精度を発見し、スキャン対象のさらなる表面情報を明らかにする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Superconducting nanowire single photon detectors (SNSPDs) emerged in the last decade as a disruptive technology that features performance characteristics, such as high sensitivity, dynamic range and temporal accuracy, which are ideally suited for light detection and ranging (lidar) applications. Here, we report a time-of-flight (TOF) lidar system based on waveguide-integrated SNSPDs that excels in temporal accuracy, which translates into high range resolution. For single-shot measurements, we find resolution in the millimeter regime, resulting from the jitter of the time-of-flight signal of 21$\,$ps for low photon numbers. We further decrease this signal jitter to 11$\,$ps by driving the SNSPD into a multiphoton detection regime, utilizing laser pulses of higher intensity, thus improving range resolution. For multi-shot measurements we find sub-millimeter range-accuracy of 0.75$\,$mm and reveal additional surface information of scanned objects by visualizing the number of reflected photons and their temporal spread with the acquired range data in a combined representation. Our realization of a lidar receiver exploits favorable timing accuracy of waveguide-integrated SNSPDs and extends their operation to the multiphoton regime, which benefits a wide range of remote sensing applications.
- Abstract（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、光検出や測光(ライダー)用途に適した高感度、ダイナミックレンジ、時間精度などの性能特性を特徴とする破壊的技術として、過去10年間に登場した。
本稿では,光導波路統合型SNSPDを用いた飛行時間(TOF)ライダーシステムについて報告する。
単発測定では、低光子数に対して21$\,$psの飛行時間信号のジッタが原因でミリモードの分解能が得られた。
我々はさらに、この信号ジッタを、高強度のレーザーパルスを利用して、SNSPDを多光子検出系に駆動することで、11$\,$psに減らし、レンジ分解能を向上させる。
マルチショット計測では、0.75$\,$mmのサブミリ範囲精度を求め、反射光子の個数と、取得した範囲データとの時間的拡散を複合表現で可視化することにより、スキャン対象のさらなる表面情報を明らかにする。
ライダーレシーバの実現は、導波管集積型SNSPDの良好なタイミング精度を活用し、その動作を多光子系に拡張することで、広範囲のリモートセンシングアプリケーションに有効である。
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