光子计数技术提升远程激光雷达性能：100km测距与小型化

本文主要探讨了基于光子计数技术的远程测距激光雷达的发展和应用。传统的远距离测距激光雷达，如100公里级别的设备，为了达到这样的测距范围，通常采用低重复频率的高能量激光器配合大型望远镜。然而，这种设计方法带来了显著的体积、重量和功耗问题，限制了其在便携性和能源效率方面的优化。 光子计数技术的引入则为解决这些问题提供了新的可能。光子计数技术通过直接测量到达传感器的单个光子，提高了系统对微弱信号的敏感度，从而允许使用更小的能量激光器和接收口径更小的望远镜。这不仅降低了系统的尺寸和重量，还显著减少了能耗，使之更适合于远程小目标探测任务。 文章详细介绍了所设计的新型激光雷达系统，它采用了盖格模式的雪崩光电二极管（APD）来实现光子计数，进一步实现了系统的紧凑和轻量化。这种设计使得系统能够在双程大气透射率仅为0.25的恶劣环境下，仍能对有效反射面积为6平方米、反射率为0.1的小目标进行精确测距，最远可达100公里，并且具有较高的距离分辨率，达到6米。 此外，论文中还涵盖了系统的设计原理、组成部分，以及实际实验的结果验证。实验结果显示，这种基于光子计数的激光雷达在性能上已经达到了很高的标准，证明了其在远程测距和小目标检测方面的巨大潜力。 这篇文章提供了一个创新的解决方案，展示了如何利用光子计数技术优化远程激光雷达的设计，以满足长距离、小目标探测的需求，同时兼顾了系统的便携性、功耗和性能。这在未来的遥感、导航和军事应用中具有重要的意义。