Kvantsmikroviļņu optiskaistehnoloģija
Mikroviļņu optiskā tehnoloģijair kļuvis par jaudīgu lauku, apvienojot optiskās un mikroviļņu tehnoloģijas priekšrocības signālu apstrādē, komunikācijā, sensorī un citos aspektos. Tomēr parastās mikroviļņu fotoniskās sistēmas saskaras ar dažiem galvenajiem ierobežojumiem, īpaši attiecībā uz joslas platumu un jutīgumu. Lai pārvarētu šos izaicinājumus, pētnieki sāk izpētīt kvantu mikroviļņu fotoniku - aizraujošu jaunu lauku, kas apvieno kvantu tehnoloģijas jēdzienus ar mikroviļņu fotoniku.
Kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas pamati
Kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas kodols ir nomainīt tradicionālo optiskofotodetektorsparmikroviļņu fotona saitear augstas jutības vienas fotona fotodetektoru. Tas ļauj sistēmai darboties ārkārtīgi zemā optiskās jaudas līmenī, pat līdz viena fotona līmenim, vienlaikus potenciāli palielinot joslas platumu.
Tipiskas kvantu mikroviļņu fotonu sistēmas ietver: 1. viena fotona avotus (piemēram, novājinātus lāzerus 2.Elektrooptiskais modulatorsMikroviļņu/RF signālu kodēšanai. Optiskā signāla apstrādes komponents4. Atsevišķi fotonu detektori (piemēram, supervadīšanas nanodruļu detektori) 5. Atkarīgas no laika atkarīgas vienas fotonu skaitīšanas (TCSPC) elektroniskās ierīces
1. attēlā parādīts tradicionālo mikroviļņu fotonu saites un kvantu mikroviļņu fotonu saites salīdzinājums:
Galvenā atšķirība ir atsevišķu fotonu detektoru un TCSPC moduļu izmantošana ātrgaitas fotodiodes vietā. Tas ļauj atklāt ārkārtīgi vāju signālus, vienlaikus cerams, ka joslas platums pārsniedz tradicionālo fotodetektoru robežas.
Viena fotonu noteikšanas shēma
Viena fotonu noteikšanas shēma ir ļoti svarīga kvantu mikroviļņu fotonu sistēmām. Darba princips ir šāds: 1. Periodiskais sprūda signāls, kas sinhronizēts ar izmērīto signālu, tiek nosūtīts uz TCSPC moduli. 2. Viena fotona detektors izvada virkni impulsu, kas attēlo atklātos fotonus. 3. TCSPC modulis mēra laika starpību starp sprūda signālu un katru atklāto fotonu. 4. Pēc vairākām sprūda cilpām tiek izveidota noteikšanas laika histogramma. 5. Histogramma var rekonstruēt sākotnējā signāla viļņu formu. Matemātiski var parādīt, ka varbūtība noteikt fotonu noteiktā laikā ir proporcionāla optiskajai jaudai tajā laikā. Tāpēc noteikšanas laika histogramma var precīzi attēlot izmērītā signāla viļņu formu.
Kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas galvenās priekšrocības
Salīdzinot ar tradicionālajām mikroviļņu optiskajām sistēmām, kvantu mikroviļņu fotonikai ir vairākas galvenās priekšrocības: 1. Ultra-augsta jutība: atklāj īpaši vājus signālus līdz viena fotona līmenim. 2. joslas platuma pieaugums: neierobežots ar fotodetektora joslas platumu, kuru ietekmē tikai viena fotona detektora laika satricinājums. 3. Paaugstināta pretkomateriāla konference: TCSPC rekonstrukcija var izfiltrēt signālus, kas nav bloķēti sprūda. 4. Zemāks troksnis: izvairieties no trokšņa, ko izraisa tradicionālā fotoelektriskā noteikšana un pastiprināšana.
Pasta laiks: 27.-2024. Augusts