Single-Photon LIDAR Exploiting Pulsed, Continuous, and Chaotic Illumination
Tid: To 2025-06-05 kl 10.00
Plats: Q2, Malvinas väg 10, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fysik, Optik och fotonik
Respondent: Theodor Staffas , Quantum and Nanostructure Physics, KTH, QNP
Opponent: Professor Gerald Buller, Heriot-Watt university
Handledare: Val Zwiller, Tillämpad fysik; Ali W. Elshaari, Tillämpad fysik
QC 2025-05-06
Abstract
Light Detection and Ranging (LIDAR) är en kritisk teknologi i vårt moderna sammhälle med multipla applikationer inom många branscher. Alltifrån tunga industrier som tillverkning och gruvdrift till telekommunikation och autonoma fordon förlitar sig på LIDAR. Utöver detta har LIDAR utvecklats till ett kritiskt vetenskapligt verktyg som har haft stor påverkan inom bland annat arkeologi och atmosfäriska mätningar.
I grunden består LIDAR av tre grundläggande komponenter: en ljuskälla,ett optiskt system, och en detektor. Källan genererar den optiska sonderingssignalen, det optiska systemet riktar sonden mot målet och samlar in den återkommande signalen, och detektorn registrerar den återkommande signalen för vidare analys för att bestämma avståndet till målet (andra variabler så som hastighet och reflektivitet kan också utvinnas beroende på LIDAR systemet). Denna avhandling fokuserar främst på källan och detektorerna och uforskar olika metodologier och applikationer av LIDAR, i synnerhet i sammanhanget av enkel-foton detektorer.
Denna avhandling inleds med en översikt av LIDAR:s historiska utveckling och dess naturliga utveckling mot att inkludera en-foton-känsliga detektorer för att förbättra prestanda. De underliggade principerna för de mest vanliga enkel-foton detektorerna undersöks och jämförs med en detaljerad disskusionom hur deras prestanda och praktiska begränsningar påverkar LIDARsystemets funktionalitet och design.
Följande detta utforskar vi tre fundamentalt annorlunda typer av ljuskällor som används för LIDAR – pulsade, kontinuerliga, och kaotiska. Driftprincipernaför de olika LIDAR metoderna beskrivs, inklusive hur avståndsinformation är kodad i varje typ av sond samt motsvarande analys som krävs för dess extraktion. Utöver detta diskuteras även LIDAR-metodernas styrkor och begränsningar.