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Draper高速单光子探测器获专利 将显著提升激光雷达的遥感能力

西门子新闻内容   查阅次数:6096   更新时间: 2020-03-17 17:08

3 月 17 日讯,据悉,美国 Draper 公司开发的新型单光子探测器已获得专利,该产品可以吸收和探测单个光子,并能在 1 纳秒的时间内刷新探测下一个光子,这项技术将显著提升激光雷达的遥感能力。

Draper 位于马萨诸塞州剑桥市,其工程师团队开发的新型单光子探测器有望超越现有技术,大幅提升探测范围与成像分辨率,为自动驾驶汽车和其它应用领域带来福音。该探测器使用锗硅光电二极管,具有极低的暗计数率,时间分辨率在 1 纳秒以内。据悉,该专利发明人分别为:Steven Spector、Robin Dawson、Michael Moebius 和 Ben Lane。

这款新型单光子探测器是同类产品中首个可以配置成多个 SpD 阵列的单光子探测器,能从可见光到红外光的超宽波长范围内以高时间分辨率、高速、高效地探测单个光子。

“传感器需要非常高效地探测光线,但在激光雷达等应用中,通常会受到激光功率的限制。”团队主要成员 Spector 说道,“因此,如果想从场景中的不同物体获取更多信息,需要使用能够探测单个光子的最高效的探测器,从而识别特定目标物体。”

Draper 开发的新一代单光子探测器速度更快、更高效,它可以吸收和探测单个光子,并在 1 纳秒的时间内刷新探测下一个光子。工程师将系统设计成光电二极管阵列,并将其与单电子双极雪崩晶体管耦合,该晶体管可将入射的光子转换为可探测到的强电流。

Spector 称:“这款单光子探测器的新功能将使许多行业和研究领域受益。”他补充道,其它应用领域主要包括量子通信、监控、生物科学、成像和夜间作业等。

Draper 的这项新产品加强了其不断扩充的自动驾驶汽车与系统的产品组合。这些产品组合包括:Draper ApEX 陀螺仪,一种可以提供厘米级精度定位的微机电系统陀螺仪;Draper 全天候 Hemera 激光雷达技术,一种能够穿透浓雾的全天候探测技术,并可与大多数激光雷达系统兼容;以及 Draper 采用 MEMS 光束转向技术的片上激光雷达,可以创建汽车周围环境的 3D 点云图。

研究人员开发用于健康监测的可穿戴式气体传感器

宾夕法尼亚州立大学的研究人员和东北大学的研究人员宣布,他们已经开发出一种高灵敏度、可穿戴的气体传感器,用于环境和人类健康监测。研究人员认为,这种可穿戴传感器可能很快就会投入市场。这种新型传感器改进了现有的可穿戴式传感器,由于其自加热机制,因此增强了灵敏度。

自加热机制允许快速恢复和重用可穿戴传感器。研究人员指出,这种类型的其他设备需要外部加热器,并且需要在洁净室条件下进行昂贵且耗时的光刻工艺来生产,而该项目的科学家们使用激光对一种据说与石墨烯类似的多孔单行纳米材料进行了光刻,大大降低成本。

该材料被用于制造可以检测气体,生物分子的传感器,并且将来将能够检测化学物质。该设备的非感应部分使用一系列涂有银的蛇形线。在银上施加电流会局部加热传感器的气体感应区域,从而无需单独的加热器。蜿蜒的线条使可穿戴式传感器像弹簧一样伸展,以适应身体曲线。

科学家说,美国国防威胁生产局对可穿戴式传感器感兴趣,该传感器可检测可能损害神经或肺部的化学和生物制剂。一家医疗设备公司也正在与该团队合作,以扩大生产规模,以进行患者健康监测,包括检测人体中的气态生物标志物,以及对可能影响肺部的污染物进行环境检测。该小组目前正在努力创建高密度阵列,并改善信号,使传感器更具选择性。