据麦姆斯咨询报道，近期，赫瑞瓦特大学（Heriot-Watt University）牵头的一个项目开发出一种超低时间抖动的超导纳米线单光子探测器，旨在提高激光雷达（LiDAR）系统的性能。这种单光子探测器可以生成高分辨率三维图像，其效率是类似激光雷达系统的两倍，图像分辨率至少高出10倍。相关研究成果以“High-resolution long-distance depth imaging LiDAR with ultra-low timing jitter superconducting nanowire single-photon detectors”为题发表于Optica期刊。
赫瑞瓦特大学之前的研究包括在2023年演示了能够在水下运行的单光子探测方案，该方案专门用于解决水下环境中固有的散射和失真问题。
本次最新的研究工作特别关注采用超导纳米线单光子探测器（SNSPD）提升激光雷达的性能。这项新研究采用了麻省理工学院（MIT）和美国宇航局喷气推进实验室开发的 SNSPD，使用时需要冷却至272摄氏度或1开尔文，从而变成超导状态，用于探测光子。
在试验中，新的1550nm激光雷达平台安装在赫瑞瓦特实验室的屋顶上，瞄准45米和325米外的目标。除了一些建筑特征和3D打印的参考板外，该平台还瞄准站在相同位置的项目团队成员。
对325米外的真人大小的聚苯乙烯头部和研究论文合著者Gregor Taylor进行深度扫描成像
结果表明，在45米和325米的距离下，激光雷达系统在光天化日下测量参考板和人头上的1毫米深度特征时，可以清晰地分辨出来。测量到的每像素采集时间在0.25到1毫秒之间。
该激光雷达系统可以用于距离最远1公里的面部和人类活动识别应用。但更远的距离也是可能的：理论上，该激光雷达系统的照明点在10公里的距离处直径可达150毫米，这将允许在中等程度的大气湍流中识别远处的车辆类型。
由于只需要几十个目标返回的光子就可能到达SNSPD形成高分辨率深度图像，因此该平台还可以改善杂波、障碍物周围或浑浊介质中的场景成像。
“我们可以在10公里外识别出车辆类型，无论是汽车、货车还是坦克。”赫瑞瓦特大学光子学和量子科学研究所（IPAQS）Aongus McCarthy评论道，“我们的研究结果表明，这种激光雷达系统具有巨大的潜力，可以在白天或黑暗条件下从远距离构建详细的高分辨率3D场景图像。因此，从安全和防御的角度来看，有许多潜在的应用。”
论文链接：
https://doi.org/10.1364/OPTICA.544877
