2022 年度研究成果報告書

ドップラーLIDARのためのガイガーモードAPDを用いた高感度検出器の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	19K04437
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21030:計測工学関連
研究機関	国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
研究代表者	水野貴秀国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50270442)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	LIDAR / ドップラーLIDAR / ガイガーモード
研究成果の概要	本研究では，フォトンカウンティングが可能な高感度検出器Si-PMをドップラーLIDARに適用して高感度化をはかる手法を提案し，実験により実証した．私たちは，Si-PM検出器からの出力がフォトイベントの発生頻度が入力レベルと比例することに着目し，通常はPDが使用される連続波のドップラー周波数測定に対してSi-PM検出器を適用する方法を提案しました．実験では，直動システムを使用して0.3～0.8 m/sの等速直線運動を行うプリズムからのドップラー周波数をフォトイベントの発生頻度から測定することに成功し，当初の目的を達成した．
自由記述の分野	計測工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は，通常はPD等が用いられる連続波を使用したドップラーLIDAR (LIght Detection And Ranging) の検出器に，高感度なガイガーモードAPDを適用することによって，受信感度を2～3桁程度高めることである．複数のガイガーモードAPDをアレイ化して1素子にした高感度なフォトンカウンティングデバイス(Si-PM)の適用によって受信感度の改善をはかり，測距限界の延伸あるいは送信光源の省電力化が実現できる．現在、LIDARは自動車、ドローンなどの自動自律運転に重要なセンサーとされている中で、その実装に寄与する本研究は社会インフラの発展への貢献が期待できる。