Differential Absorption LiDAR measurements of CO2 using SNSPDs
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Differential absorption LiDAR mättningar av CO2 med SNSPDs (Swedish)
Abstract [en]
LiDAR, which stands for Light Detection and Ranging, serves as a remote measurementtechnique for studying atmospheric properties, such as gas and particle concentration, aswell as wind speed [23]. The detectors employed in such measurements play a crucial rolein determining factors such as resolution, maximum range, and acquisition time. SuperconductingNanowire Single Photon Detectors (SNSPDs) exhibit exceptional performance characteristics,including high detection efficiency, minimal timing jitter, low dead time, a high maximum countrate, and a high Signal-to-Noise Ratio (SNR) even in the infrared [7]. Consequently, SNSPDsemerge as promising candidates for enhancing the quality of LiDAR signals within the infraredrange. In this work, I study the absorption and broadening mechanism of CO2 spectral linesaround 2¹m. Furthermore, I measured a backscatter signal from water and candle vapors whilea measurement of backscatter light from CO2 gas is still to come. Lastly, I perform a LiDARmeasurement with a Newtonian telescope co-operating with SNSPDs, to build a 3D image of adepth target.
Abstract [sv]
LiDAR, som står för Light Detection and Ranging, fungerar som en fjärrmätningsmetod föratt studera atmosfärens egenskaper som gas- och partikel- koncentrationer eller vindhastighet[12]. Detektorerna spelar en avgörande roll för att bestämma faktorer som upplösning, maximalräckvidd och mätningstid. Supraledande Nanotråds Enstaka-Foton Detektorer (SNSPD) uppvisarexceptionella karakteristika, inklusive hög detektionseffektivitet, tidsupplösning, låg dödtid, högbandbredd och ett högt Signal-to-Noise-Ratio (SNR), även i det infraröda spektrumet [3]. Därförframstår SNSPD som lovande kandidat för att förbättra kvaliteten på LiDAR-signaler inom detinfraröda spektralområdet. I detta arbete studerar jag absorption samt breddningsmekanismenav CO2 spektra vid 2 ¹m våglängden. Vidare har jag mätt återkastningssignaler från vattenångoroch ljus rök. Mätningen av återkastningsljus från CO2-gas fortfarande är på gång. Slutligenvisar jag en LiDAR-mätning med hjälp av ett Newtonteleskop och SNSPD, och skapar en 3D-bildav ett kalibrerad objekt.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2024:363
Keywords [en]
Applied Physics, Quantum Technology, LiDAR, SNSPDs
Keywords [sv]
Tillämpad fysik, kvantteknologi, LiDAR, SNSPDs
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353691OAI: oai:DiVA.org:kth-353691DiVA, id: diva2:1900087
Subject / course
Physics
Educational program
Master of Science - Engineering Physics
Supervisors
Examiners
2024-09-232024-09-232024-09-23Bibliographically approved