Photon Absorption Spectroscopy CAmera for Leaks (PASCAL)
泄漏光子吸收光谱相机 (PASCAL)
基本信息
- 批准号:10032539
- 负责人:
- 金额:$ 48.12万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Collaborative R&D
- 财政年份:2022
- 资助国家:英国
- 起止时间:2022 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
For the UK to reach a net-zero carbon economy, the regulation and limitation of greenhouse gas (GHG) emissions needs to rapidly expand. Natural gas is fast becoming our most dominant fossil fuel and industrial leaks are now a leading source of GHG emissions. Industry majors have committed to expanding emissions monitoring, but the technologies currently available are expensive, labour intensive, and inaccurate. Quantum Gas Imaging (QGI), invented by QLM, is an emerging technology that uses non-cryogenic Shortwave Infrared (SWIR) Single-Photon Avalanche Detectors (SPADs) to demonstrate innovative and highly sensitive long-range, single-photon lidar gas imagers that locate and measure invisible gases including methane, CO2 and more.The current generation of the QGI camera uses mechanical scanning to analyse an area with a single sensor. This limits the data acquisition rate, thus prohibiting fast mobile deployment, in the interest of maintaining the sensitivity and spatial resolution necessary. Commerical-off-the-shelf (COTS) SPAD arrays can allow for non-mechanical scanning, but current readout electronics are limited in throughput to allow for such developments. SWIR SPAD array readouts, such as these, require high-speed data acquisition. When combined with the flexibility of Field-Programmable Gate-Array (FPGA) technology, this is going to be a key enabling technology for all other photonic 2nd generation quantum technologies based on single-photon quantum optics research, including free-space quantum telecommunications, photonic quantum processors, and lidar.In this project, QLM Technology will develop a non-mechanical scanning QGI camera that exploits SPAD arrays and their high throughput capabilities to achieve state-of-the-art acquisition rates, sensitivity, and large detector dynamic range. Aston University will develop the advanced signal processing algorithm required to achieve high speed real-time Time to Digital Converter (TDC) and Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) on FPGAs and utilises multi-photon information for the formation of the correlations. RedWave will build the electronics platform to incorporate the advanced high speed time tagging capability into new standalone products, which can be applied in other fields for the 2nd generation quantum technology used in life science and free-space communications, thanks to the flexibility of the FPGA based system.
英国要实现净零碳经济,需要迅速扩大对温室气体(GHG)排放的监管和限制。天然气正迅速成为我们最主要的化石燃料,工业泄漏现在是温室气体排放的主要来源。行业巨头已致力于扩大排放监测,但目前可用的技术价格昂贵、劳动密集型且不准确。量子气体成像 (QGI) 是由 QLM 发明的一项新兴技术,它使用非低温短波红外 (SWIR) 单光子雪崩探测器 (SPAD) 来展示创新且高灵敏度的远程单光子激光雷达气体成像仪定位和测量不可见气体,包括甲烷、二氧化碳等。最新一代的 QGI 相机使用机械扫描,通过单个传感器分析某个区域。这限制了数据采集速率,从而阻碍了快速移动部署,以维持必要的灵敏度和空间分辨率。商用现成 (COTS) SPAD 阵列可以实现非机械扫描,但当前的读出电子设备的吞吐量有限,无法实现此类开发。诸如此类的 SWIR SPAD 阵列读数需要高速数据采集。当与现场可编程门阵列(FPGA)技术的灵活性相结合时,这将成为基于单光子量子光学研究的所有其他光子第二代量子技术的关键使能技术,包括自由空间量子电信、在这个项目中,QLM Technology 将开发一种非机械扫描 QGI 相机,利用 SPAD 阵列及其高吞吐量能力来实现最先进的采集率、灵敏度和大探测器动态 范围。阿斯顿大学将开发在 FPGA 上实现高速实时时间数字转换器 (TDC) 和时间相关单光子计数 (TCSPC) 所需的先进信号处理算法,并利用多光子信息形成相关性。 RedWave将构建电子平台,将先进的高速时间标记功能融入新的独立产品中,凭借FPGA的灵活性,该产品可应用于生命科学和自由空间通信中使用的第二代量子技术的其他领域为基础的系统。
项目成果
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专利数量(0)
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