Kvantinėmikrobangų optinėtechnologija
Mikrobangų optinė technologijatapo galinga sritimi, apjungiančia optinių ir mikrobangų technologijų pranašumus signalų apdorojimo, ryšio, jutimo ir kitais aspektais. Tačiau įprastos mikrobangų fotoninės sistemos susiduria su tam tikrais pagrindiniais apribojimais, ypač pralaidumo ir jautrumo atžvilgiu. Siekdami įveikti šiuos iššūkius, mokslininkai pradeda tyrinėti kvantinę mikrobangų fotoniką – įdomią naują sritį, kurioje kvantinės technologijos sąvokos derinamos su mikrobangų fotonika.
Kvantinės mikrobangų optinės technologijos pagrindai
Kvantinės mikrobangų optinės technologijos esmė yra pakeisti tradicinę optinęfotodetektoriumiesančiamemikrobangų fotonų nuorodasu didelio jautrumo vieno fotono fotodetektoriumi. Tai leidžia sistemai veikti esant itin mažam optinės galios lygiui, net iki vieno fotono lygio, kartu padidinant pralaidumą.
Į tipines kvantines mikrobangų fotonų sistemas įeina: 1. Vieno fotono šaltiniai (pvz., susilpninti lazeriai 2.Elektrooptinis moduliatoriusmikrobangų/RF signalų kodavimui 3. Optinis signalų apdorojimo komponentas4. Vieno fotono detektoriai (pvz., superlaidūs nanolaidiniai detektoriai) 5. Nuo laiko priklausomi vieno fotono skaičiavimo (TCSPC) elektroniniai prietaisai
1 paveiksle parodytas tradicinių mikrobangų fotonų jungčių ir kvantinių mikrobangų fotonų jungčių palyginimas:
Pagrindinis skirtumas yra vieno fotono detektorių ir TCSPC modulių naudojimas vietoj didelės spartos fotodiodų. Tai leidžia aptikti itin silpnus signalus ir, tikiuosi, prailgins pralaidumą už tradicinių fotodetektorių ribų.
Vieno fotono aptikimo schema
Vieno fotono aptikimo schema yra labai svarbi kvantinėms mikrobangų fotonų sistemoms. Veikimo principas yra toks: 1. Periodinis trigerio signalas, sinchronizuotas su matuojamu signalu, siunčiamas į TCSPC modulį. 2. Vieno fotono detektorius išveda impulsų seriją, atspindinčią aptiktus fotonus. 3. TCSPC modulis matuoja laiko skirtumą tarp trigerio signalo ir kiekvieno aptikto fotono. 4. Po kelių paleidimo kilpų nustatoma aptikimo laiko histograma. 5. Histograma gali atkurti pradinio signalo bangos formą.Matematiškai galima parodyti, kad tikimybė aptikti fotoną tam tikru metu yra proporcinga optinei galiai tuo metu. Todėl aptikimo laiko histograma gali tiksliai parodyti išmatuoto signalo bangos formą.
Pagrindiniai kvantinės mikrobangų optinės technologijos pranašumai
Palyginti su tradicinėmis mikrobangų optinėmis sistemomis, kvantinė mikrobangų fotonika turi keletą pagrindinių privalumų: 1. Itin didelis jautrumas: aptinka itin silpnus signalus iki vieno fotono lygio. 2. Pralaidumo padidėjimas: neribojamas fotodetektoriaus pralaidumo, veikia tik vieno fotono detektoriaus laiko virpėjimas. 3. Patobulinta apsauga nuo trukdžių: TCSPC rekonstrukcija gali išfiltruoti signalus, kurie nėra užrakinti prie gaiduko. 4. Mažesnis triukšmas: venkite triukšmo, kurį sukelia tradicinis fotoelektrinis aptikimas ir stiprinimas.
Paskelbimo laikas: 2024-08-27