Kvanttimikroaaltouunitekniikka
Mikroaaltouuni optinen tekniikkasiitä on tullut tehokas kenttä, jossa yhdistyvät optisen ja mikroaaltoteknologian edut signaalinkäsittelyssä, viestinnässä, tunnistuksessa ja muissa näkökohdissa. Tavanomaisissa mikroaaltouunissa fotoniset järjestelmät kohtaavat kuitenkin joitain keskeisiä rajoituksia, etenkin kaistanleveyden ja herkkyyden suhteen. Näiden haasteiden ratkaisemiseksi tutkijat alkavat tutkia kvanttimikroaaltofotoniikkaa - jännittävä uusi kenttä, joka yhdistää kvanttitekniikan käsitteet mikroaaltofotoniikan kanssa.
Kvantimikroaaltouunin optisen tekniikan perusteet
Quantum Microwave -optisen tekniikan ydin on korvata perinteinen optinenfotodetektorisiinämikroaaltouunifotonilinkkierittäin herkällä yksittäisellä fotonilla valodetektorilla. Tämän avulla järjestelmä voi toimia erittäin alhaisella optisella tehotasolla, jopa yhden fotonin tasoon asti, samalla kun se mahdollisesti lisää kaistanleveyttä.
Tyypillisiä kvantimikroaaltofotonijärjestelmiä ovat: 1. yksifotoniset lähteet (esim. Vaimennettu laserit 2.Elektro-optinen modulaattoriMikroaalto-/RF -signaalien koodaamiseksi 3. Optisen signaalinkäsittelykomponentti4. Yksittäiset fotoninilmaisimet (esim. Suprajohtavat nanojohtoilmaisimet) 5. ajasta riippuvat yksittäiset fotonien laskenta (TCSPC) elektroniset laitteet
Kuvio 1 esittää vertailun perinteisten mikroaaltofotonilinkkien ja kvanttimikroaaltofotonilinkkien välillä:
Tärkein ero on yksittäisten fotoninilmaisimien ja TCSPC-moduulien käyttö nopean fotodiodien sijasta. Tämä mahdollistaa erittäin heikkojen signaalien havaitsemisen, samalla kun toivottavasti työntää kaistanleveyttä perinteisten fotodeektorien rajojen ulkopuolelle.
Yksi fotonin havaitsemisjärjestelmä
Yksittäinen fotonin havaitsemisjärjestelmä on erittäin tärkeä kvanttimikroaaltofotonijärjestelmille. Työperiaate on seuraava: 1. Mitatun signaalin kanssa synkronoitu jaksollinen liipaisussignaali lähetetään TCSPC -moduuliin. 2. Yksittäinen fotonilatektori tuottaa sarjan pulsseja, jotka edustavat havaittuja fotoneja. 3. TCSPC -moduuli mittaa liipaisimen signaalin ja kunkin havaitun fotonin välisen aikaeron. 4. Useiden liipaisimen silmukoiden jälkeen havaitsemisajan histogrammi on muodostettu. 5. Histogrammi voi rekonstruoida alkuperäisen signaalin aaltomuodon. Matemaattisesti voidaan osoittaa, että fotonin havaitsemisen todennäköisyys tietyllä hetkellä on verrannollinen optiseen tehon tuolloin. Siksi havaitsemisajan histogrammi voi edustaa tarkasti mitatun signaalin aaltomuotoa.
Kvantimikroaaltouunin optisen tekniikan keskeiset edut
Verrattuna perinteisiin mikroaalto-optisiin järjestelmiin, kvantti-mikroaaltofotoniikassa on useita keskeisiä etuja: 1. erittäin korkea herkkyys: havaitsee erittäin heikot signaalit yhden fotonitasoon. 2. kaistanleveyden kasvu: Ei rajoiteta valodetektorin kaistanleveys, johon vain yksi fotonin ilmaisimen ajoitusväiri vaikuttaa. 3. Parannettu häiriöiden vastainen: TCSPC-rekonstruointi voi suodattaa signaalit, joita ei ole lukittu liipaisimeen. 4. Alempi kohina: Vältä perinteisen fotoelektrisen havaitsemisen ja monistumisen aiheuttamaa melua.
Viestin aika: elokuu-27-2024