Kvantummikrohullámú optikai technológia

Kvantummikrohullámú optikaitechnológia
Mikrohullámú optikai technológiaErőteljes mezővé vált, amely kombinálja az optikai és mikrohullámú technológia előnyeit a jelfeldolgozás, a kommunikáció, az érzékelés és más szempontok szempontjából. A hagyományos mikrohullámú fotonikus rendszerek azonban néhány kulcsfontosságú korlátozással néznek szembe, különösen a sávszélesség és az érzékenység szempontjából. E kihívások leküzdése érdekében a kutatók elkezdenek feltárni a kvantummikrohullámú fotonikát - egy izgalmas új mezőt, amely ötvözi a kvantumtechnika fogalmait a mikrohullámú fotonikával.

A kvantummikrohullámú optikai technológia alapjai
A kvantummikrohullámú optikai technológia magja a hagyományos optikai helyettesítésefotodetektoramikrohullámú fotonkapcsolatnagy érzékenységű egy foton fotodetektorral. Ez lehetővé teszi a rendszer számára, hogy rendkívül alacsony optikai teljesítményszinten működjön, még az egyfoton szintjéig is, miközben potenciálisan növeli a sávszélességet.
A tipikus kvantummikrohullámú fotonrendszerek a következők: 1. Egy fotonos források (pl. Csökkent lézerek 2.Elektrooptikus modulátorMikrohullámú/RF jelek kódolásához 3. Optikai jelfeldolgozó komponens4. Egyetlen fotondetektorok (pl. Nanowire detektorok szupravezető) 5. Időfüggő egy fotonszámláló (TCSPC) elektronikus eszközök
Az 1. ábra a hagyományos mikrohullámú foton összeköttetések és a kvantummikrohullámú foton összeköttetések összehasonlítását mutatja:

A legfontosabb különbség az egyetlen fotondetektor és a TCSPC modulok használata a nagysebességű fotodiódok helyett. Ez lehetővé teszi a rendkívül gyenge jelek kimutatását, miközben remélhetőleg a sávszélességet a hagyományos fotodetektorok határain túlmutatja.

Egyetlen fotondetektálási séma
Az egyetlen fotondetektálási séma nagyon fontos a kvantummikrohullámú fotonrendszereknél. A munka elv a következő: 1. A mért jelgel szinkronizált periódusos indítójelet a TCSPC modulra küldjük. 2. 3. A TCSPC modul méri a trigger jel és az egyes észlelt fotonok közötti időbeli különbséget. 4. Több kiváltó hurok után a detektálási idő hisztogramja van. 5. A hisztogram rekonstruálhatja az eredeti jel hullámformáját. Matematikusan megmutatható, hogy a foton egy adott időpontban történő észlelésének valószínűsége arányos az optikai erővel. Ezért a detektálási idő hisztogramja pontosan ábrázolhatja a mért jel hullámformáját.

A kvantummikrohullámú optikai technológia legfontosabb előnyei
A hagyományos mikrohullámú optikai rendszerekhez képest a kvantummikrohullámú fotonikának számos kulcsfontosságú előnye van: 1. ultra-magas érzékenység: A rendkívül gyenge jeleket az egyetlen fotonszintre detektálja. 2. sávszélesség -növekedés: A fotodetektor sávszélessége nem korlátozódik, amelyet csak az egyetlen fotondetektor időzítési ránca érint. 3. Fokozott anti-interferencia: A TCSPC rekonstrukció kiszűrheti azokat a jeleket, amelyek nem vannak rögzítve a triggerhez. 4. Alacsonyabb zaj: Kerülje a hagyományos fotoelektromos észlelés és amplifikáció által okozott zajt.