Integrierte Quantenentfernungsmessung

Die Entfernungsmessung ist eine Teildisziplin in der Wissenschaft der Metrologie. Wie schon aus dem Name erkennbar, wird dabei die Entfernung zwischen einem Beobachter und einem Objekt bestimmt. Oft wird dies durch eine sogenannte Time-Of-Flight Messung erreicht, wobei das Objekt mit einer Reihe von Pulsen aus elektromagnetischer Strahlung beleu chtet wird. Kehrt diese Strahlung nach einer Reflektion am Objekt zurück, kann die Zeit die seit dem Aussenden verstrichen ist gemessen werden. DieseZeitmessungkann, zusammen mit der Lichtgeschwindigkeit, dazu benützt werden die Entfernung zwischen Beobachter und Objekt zu berechnen. Dies ist ein etabliertes Prinzip und wird auch im Radar- und eng verwandtem Lidar- Verfahren verwendet, wo elektromagnetische Strahlung aus dem Mikrowellen- bzw. optischen Band genutzt wird. Solche Entfernungsmessungen finden breite Anwendung im Bauwesen, bei der Strafverfolgung aber auch in der Rüstungsindustrie. Moderne Entfernungsmesser nutzen helles Licht um ein Objekt zu beleuchten, was dazu führt, dass das gemessene Objekt bzw. Subjekt leicht feststellen kann, dass es gerade überwacht wird. Das ist wie wenn man nachts eine Taschenlampe verwendet. Trägt man die Taschenlampe selbst ist man bedeutend leichter zu finden als derjenige der keine trägt. Unser Projekt, wurde aus den Arbeiten zur Quantenbeleuchtung (Quanten Illumination) inspiriert und verfolgt das Ziel die Entfernung mit einer Quantenlichtquelle zu messen. Dabei bauen wir auf unseren vorherigen Arbeiten zur parametrischen Fluoreszenz in Aluminiumgalliumarsenid auf. Licht das durch parametrische Fluoreszenz generiert wird ist nicht nur stark gedämpft, sondern auch durch seine speziellen Quanteneigenschaften perfekt davor geschützt, entdeckt zu werden. In diesem Projekt wollen wir dieses Licht aus unseren chip-basierten Fluoreszenzquellen nutzen, um einen getarnten Entfernungsmesser in einer integrierten Plattform zu demonstrieren.

Die Entfernungsmessung ist eine Teildisziplin in der Wissenschaft der Metrologie. Wie schon aus dem Namen erkennbar, wird dabei die Entfernung zwischen einem Beobachter und einem Objekt bestimmt. Oft wird dies durch eine sogenannte Laufzeitmessung erreicht, wobei das Objekt mit einer Reihe von Pulsen aus elektromagnetischer Strahlung beleuchtet wird. Kehrt diese Strahlung nach einer Reflexion am Objekt zurück, kann die Zeit die seit dem Aussenden verstrichen ist gemessen werden. Diese Zeitmessung kann, zusammen mit der Lichtgeschwindigkeit, dazu benützt werden die Entfernung zwischen Beobachter und Objekt zu berechnen. Dies ist ein etabliertes Prinzip und wird auch im Radar- und eng verwandten Lidar-Verfahren verwendet, wo elektromagnetische Strahlung aus dem Mikrowellen- bzw. optischen Band genutzt wird. Solche Entfernungsmessungen finden breite Anwendung im Bauwesen, bei der Strafverfolgung aber auch für Verteidigungszwecke. Moderne Entfernungsmesser nutzen helles Licht um ein Objekt zu beleuchten, was dazu führt, dass das gemessene Objekt bzw. Subjekt leicht feststellen kann, dass es gerade überwacht wird. Das ist wie wenn man nachts eine Taschenlampe verwendet. Trägt man die Taschenlampe selbst ist man bedeutend leichter zu finden als derjenige der keine trägt. Unser Projekt, wurde durch Arbeiten zur "Quantenbeleuchtung" inspiriert und verfolgte das Ziel die Entfernung mit einer Quantenlichtquelle zu messen. Dabei bauten wir auf unseren vorherigen Arbeiten zur parametrischen Fluoreszenz in Aluminiumgalliumarsenid auf. Licht das durch parametrische Fluoreszenz generiert wird ist nicht nur stark gedämpft, sondern auch durch seine speziellen Quanteneigenschaften perfekt davor geschützt, entdeckt zu werden. In diesem Projekt ist es uns gelungen mit diesem Licht einen gut getarnten Entfernungsmesser mit guter Genauigkeit zu demonstrieren. Die Ergebnisse wurden in mehreren Publikationen veröffentlicht und bei vielen Konferenzen präsentiert. Dieses Verfahren und diese Quellen können weiter in Richtung Anwendung verfeinert werden.