Single Photons - Expanding the Spectrum (SPEXS)
单光子 - 扩展光谱 (SPEXS)
基本信息
- 批准号:EP/S026428/1
- 负责人:
- 金额:$ 670.94万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:英国
- 起止时间:2020 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Single-photon counting - the ability to faithfully capture the single quantum of light - is a critical capability for a wide range of new low-light sensing applications and a host of emerging photonic quantum technologies. This proposed Programme Grant aims to significantly expand the operational region of single-photon detectors well beyond silicon's 1000nm wavelength limit into the short-wave infrared (SWIR) region of wavelengths between 1400nm to 3000nm, and part of the mid-wave infrared (MWIR) region between 3000nm and 5000nm. By scaling up SWIR and MWIR semiconductor and superconductor single-photon detectors to large area focal plane arrays, we will produce revolutionary new cameras with picosecond timing resolution which can be used, for example, to see though fog in automotive lidar scenarios, as well as allowing imaging and sensing in new applications in environmental monitoring, healthcare, and security and defence. The project will involve the design and fabrication of innovative new detector platforms of Ge-on-Si and III-V semiconductor detectors. The detectors are capable of single-photon sensitivity in the SWIR and MWIR regions, and will be fabricated in detector array format. We will also examine superconducting nanowires to expand their operation into the MWIR regions and fabricate arrayed detector configurations. A key part of the project is to integrate these arrayed detector technologies with read-out circuitry capable of rapid, low latency delivery of single-photon data. In addition, we will utilise micro-optic technology to optimise detection efficiency and demonstrate multiple wavelength filtering. The cameras will be designed for use in a range of applications areas, including lidar, where the time-of-flight of the return photons can be used for the measurement of distance. In arrayed detector format, we will make cameras from which we will demonstrate three-dimensional imaging at long distance, where the sensitivity and time-resolution will enhance imaging through dense fog and other obscurants. We will demonstrate our detector technologies in quantum cryptography applications, where encryption keys can be shared between two users. By sending data encoded in single-photons it is possible for the sender and receiver to share a secure, random key known only to them. The most critical component in this form of quantum communication is the single-photon detector - we will demonstrate the use of our detectors both in optical fibre and free-space quantum key distribution scenarios. Other emerging applications in spectroscopy and biophotonics will be demonstrated.
单光子计数 - 忠实地捕获单个量子的光的能力 - 对于广泛的新型低光传感应用和一系列新兴的光子量子技术来说,是关键能力。这项提出的计划赠款旨在显着扩展远远超出硅1000nm波长极限的单光子检测器的操作区域,以在1400nm至3000nm之间的短波红外(SWIR)区域,以及中波红外线(MWIR)区域的一部分之间的3000nm和3000nm和5000nm之间的区域。通过将SWIR和MWIR半导体和超导体单光子探测器扩展到大面积焦平面阵列,我们将生产具有Picsecond时序分辨率的革命性新相机,例如,可以使用,例如,在自动型lidar场景中看到雾中的雾气,并允许在新的范围内和守护中,并允许在新的范围内进行保障,并在新的环境中进行了保护,并在环境中进行了保护。该项目将涉及GEON-SI和III-V半导体探测器创新的新探测器平台的设计和制造。检测器能够在SWIR和MWIR区域中具有单光子灵敏度,并将以检测器阵列格式制造。我们还将检查超导纳米线以将其操作扩展到MWIR区域并制造阵列的检测器配置。该项目的关键部分是将这些阵列检测器技术与能够快速,低延迟传递的单光子数据的读出电路集成。此外,我们将利用微型技术来优化检测效率并展示多个波长滤波。这些摄像机将设计用于包括LiDAR在内的一系列应用区域中,其中返回光子的飞行时间可用于测量距离。在阵列的探测器格式中,我们将制作相机,从中我们将在长距离内展示三维成像,其中灵敏度和时间分辨率将通过致密的雾和其他晦涩的剂来增强成像。我们将在量子密码应用程序中演示我们的探测器技术,其中可以在两个用户之间共享加密密钥。通过在单光子中发送编码的数据,发件人和接收者只能共享一个安全的随机密钥。这种形式的量子通信中最关键的组件是单光子检测器 - 我们将在光纤和自由空间量子键分布方案中证明检测器的使用。将展示其他新兴应用在光谱和生物探测中的应用。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Bayesian Based Deep Unrolling Algorithm for Single-Photon Lidar Systems
- DOI:10.1109/jstsp.2022.3170228
- 发表时间:2022-01
- 期刊:
- 影响因子:7.5
- 作者:JaKeoung Koo;Abderrahim Halimi;S. Mclaughlin
- 通讯作者:JaKeoung Koo;Abderrahim Halimi;S. Mclaughlin
Robust and Guided Bayesian Reconstruction of Single-Photon 3D Lidar Data: Application to Multispectral and Underwater Imaging
- DOI:10.1109/tci.2021.3111572
- 发表时间:2021-01-01
- 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:Halimi, Abderrahim;Maccarone, Aurora;McLaughlin, Stephen
- 通讯作者:McLaughlin, Stephen
Fast Task-Based Adaptive Sampling for 3D Single-Photon Multispectral Lidar Data
- DOI:10.1109/tci.2022.3150974
- 发表时间:2021-09
- 期刊:
- 影响因子:5.4
- 作者:Mohamed Amir Alaa Belmekki;Rachael Tobin;G. Buller;S. Mclaughlin;Abderrahim Halimi
- 通讯作者:Mohamed Amir Alaa Belmekki;Rachael Tobin;G. Buller;S. Mclaughlin;Abderrahim Halimi
Single-photon detection for long-range imaging and sensing
- DOI:10.1364/optica.488853
- 发表时间:2023-09-20
- 期刊:
- 影响因子:10.4
- 作者:Hadfield, Robert H.;Leach, Jonathan;Buller, Gerald S.
- 通讯作者:Buller, Gerald S.
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- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Belmekki M
- 通讯作者:Belmekki M
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Ross Millar
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