Квантовиймікрохвильова оптичнатехнологія
Мікрохвильова оптична технологіястало потужним полем, поєднуючи переваги оптичної та мікрохвильової технології в обробці сигналів, комунікації, зондуванні та інших аспектах. Однак звичайні мікрохвильові фотонні системи стикаються з деякими ключовими обмеженнями, особливо з точки зору пропускної здатності та чутливості. Щоб подолати ці виклики, дослідники починають досліджувати квантову мікрохвильову фотоніку - нове захоплююче поле, яке поєднує поняття квантової технології з мікрохвильовою фотонікою.
Основи квантової мікрохвильової оптичної технології
Ядром квантової мікрохвильової оптичної технології є заміну традиційного оптичногофотодетекторуМікрохвильова фотонна посиланняз високочутливістю поодиноким фотонтоном фотоном. Це дозволяє системі працювати на надзвичайно низьких рівнях оптичної потужності, навіть до однофотонного рівня, а також потенційно збільшуючи пропускну здатність.
Типові квантові мікрохвильові фотонні системи включають: 1. Однофотонні джерела (наприклад, ослаблені лазери 2.Електрооптичний модуляторДля кодування мікрохвильової/RF -сигналів 3. Компонент обробки оптичної сигналу4. Одиничні детектори фотонів (наприклад, надпровідні нанопровідні детектори) 5.
На малюнку 1 показано порівняння між традиційними мікрохвильовими фотонними посиланнями та квантовими мікрохвильовими фотонними посиланнями:
Ключова відмінність-використання одиночних фотонних детекторів та модулів TCSPC замість високошвидкісних фотодіодів. Це дає змогу виявити надзвичайно слабкі сигнали, при цьому, сподіваємось, висунути пропускну здатність за межі традиційних фотодетекторів.
Схема виявлення одиничних фотонів
Схема виявлення одиничних фотонів дуже важлива для квантових мікрохвильових фотонних систем. Принцип роботи такий: 1. Періодичний тригерний сигнал, синхронізований з вимірюваним сигналом, надсилається до модуля TCSPC. 2. Одиночний детектор фотонів виводить серію імпульсів, які представляють виявлені фотони. 3. Модуль TCSPC вимірює різницю часу між тригерним сигналом і кожним виявленим фотоном. 4. Після декількох тригерних петлей встановлюється гістограма часу виявлення. 5. Гістограма може реконструювати форму хвилі вихідного сигналу. Математично можна показати, що ймовірність виявлення фотона в даний час пропорційна оптичній потужності на той час. Тому гістограма часу виявлення може точно представляти форму хвилі вимірюваного сигналу.
Основні переваги квантової мікрохвильової оптичної технології
Порівняно з традиційними мікрохвильовими оптичними системами, квантова мікрохвильова фотоніка має кілька ключових переваг: 1. Ультра-висока чутливість: виявляє надзвичайно слабкі сигнали до рівня одного фотона. 2. Збільшення пропускної здатності: не обмежуючись пропускною здатністю фотодетектора, який впливає лише на тремтіння часу одного фотонного детектора. 3. Посилена анти-інтерференція: Реконструкція TCSPC може відфільтрувати сигнали, які не заблоковані на тригер. 4. Нижній шум: Уникайте шуму, спричиненого традиційним фотоелектричним виявленням та посиленням.
Час посади: 27-2024 серпня