Kvantnimikrovalna optičkatehnologija
Mikrovalna optička tehnologijaje postalo snažno polje, kombinirajući prednosti optičke i mikrovalne tehnologije u obradi signala, komunikaciji, senzorima i drugim aspektima. Međutim, konvencionalni mikrovalni fotonski sustavi suočavaju se s nekim ključnim ograničenjima, posebno u pogledu propusnosti i osjetljivosti. Kako bi prevladali te izazove, istraživači počinju istraživati kvantnu mikrovalnu fotoniku – uzbudljivo novo polje koje kombinira koncepte kvantne tehnologije s mikrovalnom fotonikom.
Osnove kvantne mikrovalne optičke tehnologije
Srž kvantne mikrovalne optičke tehnologije je zamijeniti tradicionalnu optičkufotodetektorumikrovalna fotonska vezas visokoosjetljivim jednofotonskim fotodetektorom. Ovo omogućuje sustavu da radi na ekstremno niskim razinama optičke snage, čak do razine jednog fotona, dok također potencijalno povećava propusnost.
Tipični kvantni mikrovalni fotonski sustavi uključuju: 1. Izvore jednog fotona (npr. prigušeni laseri 2.Elektrooptički modulatorza kodiranje mikrovalnih/RF signala 3. Komponenta za obradu optičkih signala4. Detektori jednog fotona (npr. detektori supravodljivih nanožica) 5. Elektronički uređaji s vremenski ovisnim brojanjem jednog fotona (TCSPC)
Slika 1 prikazuje usporedbu između tradicionalnih mikrovalnih fotonskih veza i kvantnih mikrovalnih fotonskih veza:
Ključna razlika je korištenje jednofotonskih detektora i TCSPC modula umjesto fotodioda velike brzine. To omogućuje detekciju izuzetno slabih signala, dok se, nadamo se, širi propusnost izvan granica tradicionalnih fotodetektora.
Shema detekcije jednog fotona
Shema detekcije jednog fotona vrlo je važna za kvantne mikrovalne fotonske sustave. Princip rada je sljedeći: 1. Periodični okidački signal sinkroniziran s izmjerenim signalom šalje se TCSPC modulu. 2. Detektor jednog fotona emitira niz impulsa koji predstavljaju detektirane fotone. 3. TCSPC modul mjeri vremensku razliku između signala okidača i svakog detektiranog fotona. 4. Nakon nekoliko petlji okidača uspostavlja se histogram vremena detekcije. 5. Histogram može rekonstruirati valni oblik izvornog signala. Matematički se može pokazati da je vjerojatnost detekcije fotona u danom trenutku proporcionalna optičkoj snazi u tom trenutku. Stoga histogram vremena detekcije može točno prikazati valni oblik izmjerenog signala.
Ključne prednosti kvantne mikrovalne optičke tehnologije
U usporedbi s tradicionalnim mikrovalnim optičkim sustavima, kvantna mikrovalna fotonika ima nekoliko ključnih prednosti: 1. Ultra-visoka osjetljivost: detektira izuzetno slabe signale do razine jednog fotona. 2. Povećanje propusnosti: nije ograničeno propusnošću fotodetektora, na njega utječe samo vremensko podrhtavanje detektora jednog fotona. 3. Poboljšana zaštita od smetnji: TCSPC rekonstrukcija može filtrirati signale koji nisu zaključani na okidač. 4. Niži šum: Izbjegavajte šum koji uzrokuje tradicionalna fotoelektrična detekcija i pojačanje.
Vrijeme objave: 27. kolovoza 2024