Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
ru en
Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
Товар добавлен в корзину
Перейти в корзину
Квантовые технологии

Решения для создания однофотонной LiDAR-системы

Описание
Компоненты

Однофотонный LiDAR обеспечивает наиболее эффективный подход к быстрому 3D-картированию с высоким разрешением. Для таких лидаров требуется только один детектируемый фотон на одно измерение дальности, в отличие от сотен или тысяч обнаружаемых фотонов при измерении дальности в традиционных LiDAR-системах.

Более высокая эффективность однофотонных лидаров даёт больше возможностей для трёхмерного картографирования за счёт:

  • большей полосы обзора;
  • лучшего пространственного разрешения;
  • меньшего времени сбора данных;
  • большей плотности возвращаемых значений дальности.

В однофотонных LiDAR-системах чувствительность к одиночным фотонам сочетается с фотоприёмниками, имеющими время восстановления чувствительности в наносекунды и работающими в условиях солнечной засветки. За счёт этих преимуществ и использования длин волн из NIR-диапазона лидары способны проводить измерения сквозь квазипрозрачные препятствия, такие как растительность, туман, тонкие облака, дымки и другие. Кроме того, при использовании в качестве рабочей длины волны зеленого (~532 нм) лазера появляются дополнительные возможности для подводных измерений (батиметрия).

Таким образом, системы LiDAR, помимо прочего, могут использоваться в таких ответственных приложениях, как:

  • оптическое зондирование и картография;
  • автоматика и беспилотные системы;
  • мониторинг газов;
  • охрана периметра.

1.png

Схема устройства LiDAR-системы на компонентах IDQuantique


Системы LiDAR вычисляют расстояние, используя измерение времени пролёта света:


2.png

3.jpg

Принципиальное устройство LiDAR-системы



0.png

01.png

Пример работы LiDAR на компонентах IDQ в реальных условиях: а) Условия проведения эксперимента в видимом диапазоне; б) Результаты проведения измерений в условиях тумана при разных мощностях

Импульсные лазеры
Детекторы одиночных фотонов
Контроллер

Импульсные лазеры

Для генерации коротких и достаточно мощных оптических сигналов в LiDAR-системах используют импульсные лазерные модули. Это могут быть как компонентные решения, так и модульные изделия.

На что обращать внимание при выборе импульсных лазеров для LiDAR?

В первую очередь это:

  • Центральная длина волны

  • Частота следования оптических импульсов

  • Средняя мощность

  • Длительность импульсов

  • Уровень интеграции (OEM или Benchtop)


Подходящие решения
1-removebg-preview.png
Пикосекундный лазер ID 3000 Центральная длина волны:
375 - 1550 нм
Частота следования импульсов:
CW - 40 МГц
Средняя мощность:
0.02 - 1 мВт
Длительность импульсов:
30 - 110 пс
OEM и Benchtop
2-removebg-preview.png Эрбиевый волоконный лазер, модульное исполнение Центральная длина волны:
1560 нм
Частота следования импульсов:
40 - 80 МГц
Средняя мощность:
2 - 200 мВт
Длительность импульсов:
350 - 1000 фс
OEM
 3-removebg-preview.png Безопасный для глаз лазер с модуляцией добротности DPQ Центральная длина волны:
1535 нм
Частота следования импульсов:
10, 100, 1000 Гц
Средняя мощность:
0.4 - 40 мВт
Длительность импульсов:
4 нс
OEM
4-removebg-preview.png Импульсный Nd: YAG-лазер серии AURORA 1.57 OPO Центральная длина волны:
1570 нм
Частота следования импульсов:
CW - 40 МГц
Средняя мощность:
1 - 5 мВт
Длительность импульсов:
10 - 12 нс
Benchtop
5-removebg-preview (1).png
Волоконно-эрбиевый лазер с короткой длительностью импульса Центральная длина волны:
1540 - 1565 нм
Частота следования импульсов:
1 - 3000 кГц
Средняя мощность:
1.5 Вт
Длительность импульсов:
0.5 - 250 нс
OEM
6-removebg-preview.png
905 нм лазерный модуль с высокой мощностью для LiDAR Центральная длина волны:
905±10 нм
Частота следования импульсов:
100 кГц
Средняя мощность:
400 мВт
Длительность импульсов:
5 нс
OEM


Детекторы одиночных фотонов

Для регистрации одиночных фотонов той или иной поляризации необходимы детекторы одиночных фотонов. В основе таких детекторов лежат лавинные фотодиоды, оптимизированные для работы в режиме Гейгера (SPADы). Принцип их работы заключается в регистрации образующегося электронного лавинного пробоя из-за инициировавшего этот пробой поглощённого фотона.

Детекторы одиночных фотонов бывают как на видимый диапазон (материал Si), так и на ближний ИК (материал InGaAs или сверхпроводящие нанопроволоки SNSPD).


На что обращать внимание при выборе детекторов для приёма одиночных фотонов? В первую очередь это:

  • Диапазон рабочих длин волн
  • Квантовая эффективность
  • Частота темнового счёта
  • Режим работы (стробируемый/gated/синхронный или free-running/асинхронный)
  • Тип детекторы (компонент или модуль)

Также имеет смысл обратить внимание на дополнительные опции:

  • Тип оптического ввода (волоконный или free-space)
  • Возможность регулирования квантовой эффективности и/или частоты темнового счёта
  • Частота стробирования (при наличии данной функции)


Подходящие решения
1.png

SPAD с ТЕС (Mini Flat type)

Диапазон длин волн 1100-1600 нм

Квантовая эффективность до 70%

Частота темнового счета 500/2000 Гц

1.png

SPAD с TEC (6 pin TO-8)

 Диапазон длин волн 1100-1600 нм

Квантовая эффективность до 70%

Частота темнового счета 500/2000 Гц 
3-removebg-preview.png

SPAD без TEC (6 pin TO-46)

 Диапазон длин волн 1100-1600 нм

Квантовая эффективность до 70%

Частота темнового счета 2 кГц
 PQW20A_L-removebg-preview.png Детектор фотонов IDQube  Диапазон длин волн 900-1700 нм Квантовая эффективность до 25% Частота темнового счёта от 800 Гц
 6.png  Детектор фотонов ID120 Диапазон длин волн 350-1000 нм Квантовая эффективность до 80%  Частота темнового счёта < 200 Гц
 4-removebg-preview.png Многопиксельный фотонный счетчик MPPC серии S13360-X050VE

Диапазон длин волн 320-900 нм

Квантовая эффективность до 40%

Частота темнового счёта 500 кГц

 5-removebg-preview.png

Фотодиод APD0200-17-C

Диапазон длин волн 950-1650 нм

Чувствительность до 9 А/Вт

Темновой ток 5-50 нА



Контроллер

Управление импульсным лазером, а также приём выходных импульсов с детекторов осуществляет специальная синхронизирующая платформа ID900.

Данный контроллер имеет 4 входа/выхода и способен увеличивать это количество посредством параллельного включения этих платформ. В отличие от многих других подобных устройств, синхронизатор ID900 осуществляет обработку поступивших в него данных, что позволяет использовать его в LiDAR-системах без дополнительного вычислительного оборудования.

Ключевые особенности:

  • Предобработка данных

  • Гибкая конфигурация и возможность модернизации версии

  • Гистограммирование, временные метки, генерация задержек и паттернов

  • Высокоскоростной счёт (1 ГГц)

  • Синхронизация устройств до 64 каналов

  • 4 входных (от -3 В до +3 В с шагом 1 мВ) и 4 выходных канала (NIM + LVTTL)

  • Джиттер до 8 пс (RMS)

  • Быстрая передача данных на ПК  (100 МГц/с)

  • Язык программирования: LabView, Python, Matlab, C/C++

Подходящие решения
Вам также понадобятся:
Различная оптика
Пассивные волоконные компоненты
Волоконно-оптические переключатели
Оптические аттенюаторы
Оптические фильтры
Связаться с инженером Бесплатный звонок