KwantOptyczne mikrofalowetechnologia
Technologia optyczna mikrofalowastał się potężnym dziedziną, łącząc zalety technologii optycznej i mikrofalowej w przetwarzaniu sygnału, komunikacji, wykryciu i innych aspektach. Jednak konwencjonalne systemy fotoniczne mikrofalowe napotykają pewne kluczowe ograniczenia, szczególnie pod względem przepustowości i wrażliwości. Aby przezwyciężyć te wyzwania, naukowcy zaczynają badać fotonikę mikrofalową kwantową - ekscytującą nową dziedzinę, która łączy pojęcia technologii kwantowej z fotoniką mikrofalową.
Podstawy technologii optycznej mikrofalowej kwantowej
Rdzeniem technologii optycznej mikrofalowej kwantowej jest zastąpienie tradycyjnego optycznegofotodetektorwLink do fotonów mikrofalowychz wysokim wrażliwości na fotodetektor fotonu. Pozwala to systemowi działać na bardzo niskich poziomach mocy optycznej, nawet do poziomu jednoosotonu, a także potencjalnie zwiększając przepustowość.
Typowe kwantowe systemy fotonów mikrofalowych obejmują: 1. Źródła pojedynczego fotonu (np. Lasery z tłumieniem 2.Modulator elektrooptycznyDo kodowania sygnałów mikrofalowych/RF 3. Optyczny komponent przetwarzania sygnału 4. Detektory pojedynczych fotonów (np. Detektory nanoprzewodowe) 5. Urządzenia elektroniczne zliczania pojedynczych fotonów (TCSPC)
Rycina 1 pokazuje porównanie tradycyjnych łączy fotonów mikrofalowych a łączami fotonów mikrofalowych kwantowych:
Kluczową różnicą jest użycie detektorów pojedynczych fotonów i modułów TCSPC zamiast szybkich fotodiod. Umożliwia to wykrycie niezwykle słabych sygnałów, a mam nadzieję, że przesuwa przepustowość poza granice tradycyjnych fotodetektorów.
Schemat wykrywania pojedynczego fotonu
Schemat wykrywania pojedynczego fotonu jest bardzo ważny w przypadku systemów fotonów mikrofalowych kwantowych. Zasada pracy jest następująca: 1. Okresowy sygnał wyzwalacza zsynchronizowany z zmierzonym sygnałem jest wysyłany do modułu TCSPC. 2. Detektor pojedynczych fotonów wyświetla serię impulsów reprezentujących wykryte fotony. 3. Moduł TCSPC mierzy różnicę czasu między sygnałem wyzwalającym a każdym wykrytym fotonem. 4. Po kilku pętlach spustowych ustalono histogram czasu wykrywania. 5. Histogram może zrekonstruować przebieg oryginalnego sygnału. Matematycznie można wykazać, że prawdopodobieństwo wykrycia fotonu w danym czasie jest proporcjonalne do mocy optycznej w tym czasie. Dlatego histogram czasu wykrywania może dokładnie przedstawić przebieg zmierzonego sygnału.
Kluczowe zalety technologii optycznej mikrofalowej kwantowej
W porównaniu z tradycyjnymi systemami optycznymi mikrofalowymi, kwantowe fotoniki mikrofalowe ma kilka kluczowych zalet: 1. Ultra-wysoka czułość: wykrywa wyjątkowo słabe sygnały do poziomu pojedynczego fotonu. 2. Wzrost przepustowości: nie ograniczona przepustowością fotodetektora, dotkniętą jedynie drganiem czasowym detektora pojedynczego fotonu. 3. Zwiększone anty-interferencje: Rekonstrukcja TCSPC może odfiltrować sygnały, które nie są zablokowane do spustu. 4. Niższy hałas: Unikaj hałasu spowodowanego tradycyjnym wykrywaniem i wzmocnieniem fotoelektrycznym.
Czas postu: 27-2024