Kvantsmikroviļņu optiskātehnoloģija
Mikroviļņu optiskā tehnoloģijair kļuvusi par spēcīgu jomu, kas apvieno optisko un mikroviļņu tehnoloģiju priekšrocības signālu apstrādē, komunikācijā, uztveršanā un citos aspektos. Tomēr parastajām mikroviļņu fotoniskajām sistēmām ir daži galvenie ierobežojumi, jo īpaši attiecībā uz joslas platumu un jutību. Lai pārvarētu šos izaicinājumus, pētnieki sāk pētīt kvantu mikroviļņu fotoniku - aizraujošu jaunu jomu, kas apvieno kvantu tehnoloģijas koncepcijas ar mikroviļņu fotoniku.
Kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas pamati
Kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas pamatā ir tradicionālās optiskās tehnoloģijas aizstāšanafotodetektorssadaļāmikroviļņu fotonu saitear augstas jutības viena 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 ir: 1. Viena fotona avoti (piemēram, novājinātie lāzeri; 2.Elektrooptiskais modulatorsmikroviļņu/RF signālu kodēšanai 3. Optiskā signāla apstrādes sastāvdaļa4. Viena fotona detektori (piemēram, supravadoši nanovadu detektori) 5. No laika atkarīgas viena fotonu skaitīšanas (TCSPC) elektroniskās ierīces
1. attēlā parādīts salīdzinājums starp tradicionālajām mikroviļņu fotonu saitēm un kvantu mikroviļņu fotonu saitēm:
Galvenā atšķirība ir viena fotona detektoru un TCSPC moduļu izmantošana ātrgaitas fotodiožu vietā. Tas ļauj noteikt ārkārtīgi vājus signālus, vienlaikus cerams, ka joslas platums pārsniedz tradicionālo fotodetektoru robežas.
Viena fotona noteikšanas shēma
Viena fotona noteikšanas shēma ir ļoti svarīga kvantu mikroviļņu fotonu sistēmām. Darbības princips ir šāds: 1. Periodiskais trigera 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 brīdī. Tāpēc noteikšanas laika histogramma var precīzi attēlot izmērītā signāla viļņu formu.
Galvenās kvantu mikroviļņu optiskās tehnoloģijas priekšrocības
Salīdzinot ar tradicionālajām mikroviļņu optiskajām sistēmām, kvantu mikroviļņu fotonikai ir vairākas galvenās priekšrocības: 1. Īpaši augsta jutība: nosaka ārkārtīgi vājus signālus līdz pat viena fotona līmenim. 2. Joslas platuma palielināšana: neierobežo fotodetektora joslas platums, to ietekmē tikai viena fotona detektora laika nervozitāte. 3. Uzlabota prettraucējumu novēršana: TCSPC rekonstrukcija var filtrēt signālus, kas nav bloķēti sprūdam. 4. Zemāks troksnis: izvairieties no trokšņa, ko rada tradicionālā fotoelektriskā noteikšana un pastiprināšana.
Publicēšanas laiks: 27. augusts 2024