Kvantummikrohullámú optikaitechnológia
Mikrohullámú optikai technológiaerős területté vált, amely egyesíti az optikai és mikrohullámú technológia előnyeit a jelfeldolgozás, a kommunikáció, az érzékelés és egyéb szempontok terén. A hagyományos mikrohullámú fotonikus rendszerek azonban néhány kulcsfontosságú korláttal szembesülnek, különösen a sávszélesség és az érzékenység tekintetében. E kihívások leküzdése érdekében a kutatók elkezdik felfedezni a kvantummikrohullámú fotonikát – egy izgalmas új területet, amely ötvözi a kvantumtechnológia és a mikrohullámú fotonika fogalmait.
A kvantummikrohullámú optikai technológia alapjai
A kvantummikrohullámú optikai technológia lényege a hagyományos optikai technológia felváltásafotodetektoramikrohullámú foton linknagy érzékenységű egyfotonos fotodetektorral. Ez lehetővé teszi, hogy a rendszer rendkívül alacsony optikai teljesítményszinten működjön, akár az egyfoton szintig is, miközben potenciálisan növeli a sávszélességet.
A tipikus kvantum-mikrohullámú fotonrendszerek a következők: 1. Egyfotonos források (pl. csillapított lézerek 2.Elektro-optikai modulátormikrohullámú/RF jelek kódolására 3. Optikai jelfeldolgozó komponens4. Egyfoton detektorok (pl. szupravezető nanovezetékes detektorok) 5. Időfüggő egyfotonszámláló (TCSPC) elektronikus eszközök
Az 1. ábra a hagyományos mikrohullámú fotonkapcsolatok és a kvantummikrohullámú fotonkapcsolatok összehasonlítását mutatja:
A legfontosabb különbség az egyfoton detektorok és a TCSPC modulok használata a nagy sebességű fotodiódák helyett. Ez lehetővé teszi a rendkívül gyenge jelek észlelését, miközben remélhetőleg túllépi a sávszélességet a hagyományos fotodetektorok határain.
Egyfoton érzékelési séma
Az egyfotonos detektálási séma nagyon fontos a kvantummikrohullámú fotonrendszerek számára. A működési elv a következő: 1. A mért jellel szinkronizált periodikus trigger jelet elküldjük a TCSPC modulhoz. 2. Az egyfoton detektor impulzussorozatot ad ki, amely a detektált fotonokat reprezentálja. 3. A TCSPC modul méri a triggerjel és az egyes észlelt fotonok közötti időkülönbséget. 4. Több trigger hurok után létrejön az észlelési idő hisztogramja. 5. A hisztogram képes rekonstruálni az eredeti jel hullámformáját. Matematikailag kimutatható, hogy egy adott időpontban egy foton észlelésének valószínűsége arányos az akkori optikai teljesítménnyel. Ezért a detektálási idő hisztogramja pontosan képes reprezentálni a mért jel hullámformáját.
A kvantummikrohullámú optikai technológia legfontosabb előnyei
A hagyományos mikrohullámú optikai rendszerekkel összehasonlítva a kvantum-mikrohullámú fotonikának számos kulcsfontosságú előnye van: 1. Ultra-nagy érzékenység: A rendkívül gyenge jeleket az egyetlen foton szintjéig érzékeli. 2. Sávszélesség növelése: nem korlátozza a fotodetektor sávszélessége, csak az egyetlen foton detektor időzítési jittere befolyásolja. 3. Továbbfejlesztett anti-interferencia: A TCSPC rekonstrukció kiszűrheti azokat a jeleket, amelyek nincsenek a triggerhez rögzítve. 4. Alacsonyabb zaj: Kerülje el a hagyományos fotoelektromos érzékelés és erősítés okozta zajt.
Feladás időpontja: 2024. augusztus 27