Kuantummikrodalga optikteknoloji
Mikrodalga optik teknolojisiOptik ve mikrodalga teknolojisinin sinyal işleme, iletişim, algılama ve diğer alanlardaki avantajlarını bir araya getiren güçlü bir alan haline gelmiştir. Ancak geleneksel mikrodalga fotonik sistemleri, özellikle bant genişliği ve hassasiyet açısından bazı temel sınırlamalarla karşı karşıyadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için araştırmacılar, kuantum teknolojisi kavramlarını mikrodalga fotonikle birleştiren heyecan verici yeni bir alan olan kuantum mikrodalga fotoniklerini keşfetmeye başlıyor.
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temelleri
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin özü, geleneksel optiklerin yerini almaktırfotodedektöriçindemikrodalga foton bağlantısıYüksek hassasiyetli tek foton fotodedektörlü. Bu, sistemin tek foton seviyesine kadar son derece düşük optik güç seviyelerinde çalışmasına olanak tanırken, aynı zamanda bant genişliğini de potansiyel olarak artırabilir.
Tipik kuantum mikrodalga foton sistemleri şunları içerir: 1. Tek foton kaynakları (örneğin, zayıflatılmış lazerler 2.Elektro-optik modülatörMikrodalga/RF sinyallerini kodlamak için 3. Optik sinyal işleme bileşeni 4. Tek foton dedektörleri (örneğin Süperiletken nanotel dedektörleri) 5. Zamana bağlı tek foton sayımı (TCSPC) elektronik cihazları
Şekil 1, geleneksel mikrodalga foton bağlantıları ile kuantum mikrodalga foton bağlantıları arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir:
Temel fark, yüksek hızlı fotodiyotlar yerine tek foton dedektörleri ve TCSPC modüllerinin kullanılmasıdır. Bu, son derece zayıf sinyallerin algılanmasını sağlarken, bant genişliğinin geleneksel fotodedektörlerin sınırlarının ötesine geçmesini umar.
Tek foton algılama şeması
Tek foton algılama şeması, kuantum mikrodalga foton sistemleri için çok önemlidir. Çalışma prensibi şu şekildedir: 1. Ölçülen sinyalle senkronize edilmiş periyodik tetikleme sinyali TCSPC modülüne gönderilir. 2. Tek foton dedektörü, tespit edilen fotonları temsil eden bir dizi darbe üretir. 3. TCSPC modülü, tetikleme sinyali ile tespit edilen her foton arasındaki zaman farkını ölçer. 4. Birkaç tetikleme döngüsünden sonra, tespit süresi histogramı oluşturulur. 5. Histogram, orijinal sinyalin dalga formunu yeniden oluşturabilir. Matematiksel olarak, belirli bir zamanda bir fotonun tespit edilme olasılığının o andaki optik güçle orantılı olduğu gösterilebilir. Bu nedenle, tespit süresi histogramı, ölçülen sinyalin dalga formunu doğru bir şekilde temsil edebilir.
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temel avantajları
Geleneksel mikrodalga optik sistemleriyle karşılaştırıldığında, kuantum mikrodalga fotonik teknolojisinin birkaç önemli avantajı vardır: 1. Ultra yüksek hassasiyet: Tek foton seviyesine kadar son derece zayıf sinyalleri algılar. 2. Bant genişliği artışı: Fotodetektörün bant genişliğiyle sınırlı değildir, yalnızca tek foton dedektörünün zamanlama titreşiminden etkilenir. 3. Gelişmiş girişim önleme: TCSPC yeniden yapılandırması, tetiğe kilitlenmemiş sinyalleri filtreleyebilir. 4. Daha düşük gürültü: Geleneksel fotoelektrik algılama ve amplifikasyonun neden olduğu gürültüyü önler.
Gönderi zamanı: 27 Ağustos 2024