Kvantinės mikrobangų optinės technologijos

KvantinisMikrobangų optinisTechnologija
Mikrobangų optinė technologijatapo galingu lauku, derindamas optinės ir mikrobangų technologijos pranašumus signalo apdorojime, ryšyje, jutikliuose ir kitais aspektais. Tačiau įprastos mikrobangų fotoninės sistemos susiduria su kai kuriais pagrindiniais apribojimais, ypač kalbant apie pralaidumą ir jautrumą. Norėdami įveikti šiuos iššūkius, tyrėjai pradeda tyrinėti kvantinės mikrobangų fotoniką - jaudinančią naują sritį, kurioje derinamos kvantinės technologijos koncepcijos su mikrobangų fotonika.

Kvantinės mikrobangų optinės technologijos pagrindai
Kvantinės mikrobangų optinės technologijos šerdis yra pakeisti tradicinį optinįfotodetektoriusįMikrobangų fotono jungtisSu didelio jautrumo pavienio fotono fotodetektoriumi. Tai leidžia sistemai veikti esant ypač žemam optinės galios lygiui, net iki vieno fotono lygio, kartu padidindamas pralaidumą.
Tipiškos kvantinės mikrobangų fotonų sistemos apima: 1. Vieno fotono šaltiniai (pvz., Sumažinti lazeriai 2.Elektro-optinis moduliatoriusMikrobangų/RF signalų kodavimui 3. Optinio signalo apdorojimo komponentas4. Vieno fotono detektoriai (pvz.
1 paveiksle parodytas tradicinių mikrobangų fotono jungčių ir kvantinės mikrobangų fotono jungčių palyginimas:

Pagrindinis skirtumas yra vieno fotono detektorių ir TCSPC modulių, o ne greitųjų fotodiodų, naudojimas. Tai leidžia aptikti ypač silpnus signalus, o tikimės, kad pralaidumas bus peržengtas tradicinių fotodetektorių ribomis.

Vieno fotono aptikimo schema
Vienos fotono aptikimo schema yra labai svarbi kvantinių mikrobangų fotonų sistemoms. Darbo principas yra toks: 1. Periodinis trigerio signalas, sinchronizuotas su išmatuotu signalu, siunčiamas į TCSPC modulį. 2. Vieno fotono detektorius išveda impulsų seriją, vaizduojančią aptiktus fotonus. 3. TCSPC modulis matuoja laiko skirtumą tarp trigerio signalo ir kiekvieno aptikto fotono. 4. Po kelių trigerio kilpų nustatoma aptikimo laiko histograma. 5. Histograma gali rekonstruoti pradinio signalo bangos formą.Mathemate, galima parodyti, kad tam tikru metu fotono aptikimo tikimybė yra proporcinga tuo metu optinei galiai. Todėl aptikimo laiko histograma gali tiksliai parodyti išmatuoto signalo bangos formą.

Pagrindiniai kvantinės mikrobangų optinės technologijos pranašumai
Palyginti su tradicinėmis mikrobangų optinėmis sistemomis, kvantinės mikrobangų krosnelės fotonika turi keletą pagrindinių pranašumų: 1. Ypatingas jautrumas: nustato ypač silpnus signalus iki vieno fotono lygio. 2. Pralaidumo padidėjimas: neapribotas fotodetektoriaus pralaidumas, kurį paveikė tik vieno fotono detektoriaus laiko virpėjimas. 3. Patobulinta anti-interferencija: TCSPC rekonstrukcija gali išfiltruoti signalus, kurie nėra užrakinti prie gaiduko. 4. Mažesnis triukšmas: Venkite triukšmo, kurį sukelia tradicinis fotoelektrinis aptikimas ir amplifikacija.