Kuantum mikrodalga optik teknolojisi

KuantumMikrodalga Optikteknoloji
Mikrodalga Optik Teknolojisioptik ve mikrodalga teknolojisinin sinyal işleme, iletişim, algılama ve diğer yönlerde avantajlarını birleştiren güçlü bir alan haline geldi. Bununla birlikte, geleneksel mikrodalga fotonik sistemler, özellikle bant genişliği ve hassasiyet açısından bazı temel sınırlamalarla karşı karşıyadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için araştırmacılar, kuantum teknolojisi kavramlarını mikrodalga fotoniklerle birleştiren heyecan verici yeni bir alan olan Quantum mikrodalga fotoniklerini keşfetmeye başlıyor.

Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temelleri
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin çekirdeği, geleneksel optikin yerini almaktır.fotodetektöriçindeMikrodalga Foton BağlantısıYüksek hassasiyetli tek foton fotodetektör ile. Bu, sistemin tek foton seviyesine kadar bile son derece düşük optik güç seviyelerinde çalışmasını sağlarken, aynı zamanda potansiyel olarak bant genişliğini arttırır.
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 bileşeni4. Tek foton dedektörleri (örn. Süper iletken nanotel dedektörleri) 5. Zamana Bağlı Tek Foton Sayım (TCSPC) Elektronik Cihazlar
Şekil 1, geleneksel mikrodalga foton bağlantıları ve kuantum mikrodalga foton bağlantıları arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir:

Temel fark, yüksek hızlı fotodiyotlar yerine tek foton dedektörlerinin ve TCSPC modüllerinin kullanılmasıdır. Bu, son derece zayıf sinyallerin tespitini sağlarken, umarım bant genişliğini geleneksel fotodetektörlerin sınırlarının ötesine iter.

Tek foton algılama şeması
Tek foton algılama şeması, kuantum mikrodalga foton sistemleri için çok önemlidir. Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: 1. Ölçülen sinyal ile senkronize edilen periyodik tetik sinyali TCSPC modülüne gönderilir. 2. Tek foton dedektörü, tespit edilen fotonları temsil eden bir dizi darbe çıkarır. 3. TCSPC modülü, tetik sinyali ile tespit edilen her foton arasındaki zaman farkını ölçer. 4. Birkaç tetikleme döngüsünden sonra, algılama süresi histogramı oluşturulur. 5. Histogram, orijinal sinyalin dalga formunu yeniden yapılandırabilir.Matematik olarak, belirli bir zamanda bir fotonu tespit etme olasılığının o zaman optik güç ile orantılı olduğu gösterilebilir. Bu nedenle, algılama süresinin histogramı, ölçülen sinyalin dalga formunu doğru bir şekilde temsil edebilir.

Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temel avantajları
Geleneksel mikrodalga optik sistemlerle karşılaştırıldığında, kuantum mikrodalga fotonikler birkaç temel avantajı vardır: 1. Ultra yüksek duyarlılık: Tek foton seviyesine kadar son derece zayıf sinyalleri tespit eder. 2. Bant genişliği artışı: fotodetektörün bant genişliği ile sınırlı değildir, sadece tek foton dedektörünün zamanlama titreşiminden etkilenir. 3. Geliştirilmiş anti-etkileşim: TCSPC rekonstrüksiyonu tetikleyiciye kilitlenmeyen sinyalleri filtreleyebilir. 4. Daha düşük gürültü: Geleneksel fotoelektrik algılama ve amplifikasyondan kaynaklanan gürültüyü önleyin.