Kvantovýmikrovlnný optickýtechnológia
Mikrovlnná optická technológiasa stala výkonným poľom, ktoré kombinuje výhody optickej a mikrovlnnej technológie pri spracovaní signálu, komunikácii, snímaní a ďalších aspektoch. Konvenčné mikrovlnné fotonické systémy však čelia niektorým kľúčovým obmedzeniam, najmä pokiaľ ide o šírku pásma a citlivosť. Na prekonanie týchto problémov vedci začínajú skúmať kvantové mikrovlnné fotoniky - vzrušujúce nové pole, ktoré kombinuje koncepty kvantovej technológie s mikrovlnnou fotonikou.
Základy kvantovej mikrovlnnej optickej technológie
Jadrom kvantovej mikrovlnnej optickej technológie je nahradiť tradičnú optickú technológiufotodetektorvmikrovlnný fotónový odkazs vysoko citlivou fotónovou fotodetektorom. To umožňuje systému pracovať pri extrémne nízkych úrovniach optického výkonu, dokonca až do úrovne s jedným fotónom, pričom sa tiež potenciálne zvyšuje.
Typické kvantové mikrovlnné fotónové systémy zahŕňajú: 1. Zdroje jednej fotónov (napr. Attenuované lasery 2.Elektromoptický modulátorPre kódovanie signálov mikrovlnných/RF 3. Optický komponent spracovania signálu4. Elektronické zariadenia s jedným fotónom (napr. Detektory supravodivých nanovlákt
Obrázok 1 zobrazuje porovnanie tradičných mikrovlnných fotónových prepojení a kvantovými mikrovlnnými fotónovými odkazmi:
Kľúčovým rozdielom je použitie detektorov s jedným fotónom a modulov TCSPC namiesto vysokorýchlostných fotodiód. To umožňuje detekciu extrémne slabých signálov, pričom dúfajme, že posúva šírku pásma za hranicami tradičných fotodetektorov.
Schéma detekcie jednej fotónu
Schéma detekcie jednej fotónu je veľmi dôležitá pre kvantové mikrovlnné fotónové systémy. Pracovný princíp je nasledujúci: 1. Periodický spúšťací signál synchronizovaný s nameraným signálom sa odošle do modulu TCSPC. 2. Jeden detektor fotónu výstupuje séria impulzov, ktoré predstavujú detegované fotóny. 3. Modul TCSPC meria časový rozdiel medzi spúšťacím signálom a každým detegovaným fotónom. 4. Po niekoľkých spúšťacích slučkách je stanovený histogram detekcie času. 5. Histogram môže rekonštruovať priebeh pôvodného signálu. Matematicky sa dá ukázať, že pravdepodobnosť detekcie fotónu v danom čase je v tom čase úmerná optickej sile. Preto histogram času detekcie môže presne predstavovať vlnový tvar nameraného signálu.
Kľúčové výhody kvantovej mikrovlnnej optickej technológie
V porovnaní s tradičnými mikrovlnnými optickými systémami má kvantová mikrovlnná fotonika niekoľko kľúčových výhod: 1. Ultra vysoká citlivosť: detekuje extrémne slabé signály až po jedinú hladinu fotónov. 2. Zvýšenie šírky pásma: neobmedzuje sa šírkou pásma fotodetektora, ktorá je ovplyvnená iba časovacím jitterom jedného fotónového detektora. 3. Vylepšená anti-interferencia: Rekonštrukcia TCSPC môže odfiltrovať signály, ktoré nie sú uzamknuté do spúšťača. 4. Nižší hluk: Vyhnite sa hluku spôsobeným tradičnou fotoelektrickou detekciou a zosilnením.
Čas príspevku: august-27-2024