KvantumMikrovlnná troubatechnologie
Optická technologie mikrovlnné troubyse stal výkonným polem a kombinoval výhody optické a mikrovlnné technologie při zpracování signálu, komunikaci, snímání a dalších aspektech. Konvenční mikrovlnné fotonické systémy však čelí některým klíčovým omezením, zejména z hlediska šířky pásma a citlivosti. K překonání těchto výzev začínají vědci zkoumat kvantovou mikrovlnnou fotoniku - vzrušující nové pole, které kombinuje koncepty kvantové technologie s mikrovlnnou fotonikou.
Základy kvantové mikrovlnné optické technologie
Jádrem kvantové mikrovlnné optické technologie je nahradit tradiční optickoufotodetektorvmikrovlnný fotons vysokou citlivostí single fotonní fotodetektor. To umožňuje, aby systém fungoval při extrémně nízkých optických úrovních výkonu, dokonce až na úroveň s jedním fotononem a zároveň potenciálně zvyšuje šířku pásma.
Mezi typické kvantové mikrovlnné fotonové systémy patří: 1. zdroje s jedním fototonem (např. Attenuované lasery 2.Elektrooptický modulátorpro kódování signálů mikrovlnné trouby/RF 3. Komponenta zpracování optického signálu4. Jednotlivé fotonové detektory (např. Supravodivé detektory nanowire) 5. Časově závislá na počítači s jedním fotonem (TCSPC) elektronická zařízení
Obrázek 1 ukazuje srovnání mezi tradičními mikrovlnnými fotonovými vazbami a kvantovými mikrovlnnými fotonovými vazbami:
Klíčovým rozdílem je použití jednotlivých fotonových detektorů a TCSPC modulů namísto vysokorychlostních fotodiodů. To umožňuje detekci extrémně slabých signálů a snad tlačí šířku pásma za hranice tradičních fotodetektorů.
Schéma detekce jediného fotonu
Schéma detekce fotonů je velmi důležité pro kvantové mikrovlnné fotonové systémy. Pracovní princip je následující: 1. periodický spouštěcí signál synchronizovaný s naměřeným signálem je odeslán do modulu TCSPC. 2. Jediný fotonový detektor vydává řadu impulsů, které představují detekované fotony. 3. Modul TCSPC měří časový rozdíl mezi spouštěcím signálem a každý detekovaný foton. 4. Po několika spouštěcích smyčkách je vytvořen histogram detekce času. 5. Histogram může rekonstruovat tvar vlny původního signálu. Histogram doby detekce proto může přesně přesně představovat průběh naměřeného signálu.
Klíčové výhody kvantové mikrovlnné optické technologie
Ve srovnání s tradičními mikrovlnnými optickými systémy má kvantová mikrovlnná fotonika několik klíčových výhod: 1. ultra vysoká citlivost: detekuje extrémně slabé signály dolů na úroveň jediného fotonu. 2. Zvýšení šířky pásma: Neomezena šířkou pásma fotodetektoru, postižená pouze časovacím chvěním jediného fotonového detektoru. 3. Vylepšená anti-interference: Rekonstrukce TCSPC může odfiltrovat signály, které nejsou uzamčeny do spouštěče. 4. nižší šum: Vyvarujte se šumu způsobeného tradiční fotoelektrickou detekcí a zesílením.
Čas příspěvku: 27. srpna-2024