Kuantummikrodalga optikteknoloji
Mikrodalga optik teknolojisisinyal işleme, iletişim, algılama ve diğer yönlerde optik ve mikrodalga teknolojisinin avantajlarını birleştiren güçlü bir alan haline geldi. Ancak geleneksel mikrodalga fotonik sistemleri, özellikle bant genişliği ve hassasiyet açısından bazı önemli sınırlamalarla karşı karşıyadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için araştırmacılar, kuantum teknolojisi kavramlarını mikrodalga fotoniği ile birleştiren heyecan verici yeni bir alan olan kuantum mikrodalga fotoniğini keşfetmeye başlıyor.
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temelleri
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin özü, geleneksel optiklerin yerini almaktır.fotodetektöriçindemikrodalga foton bağlantısıyüksek hassasiyetli tek fotonlu fotodetektör ile. Bu, sistemin son derece düşük optik güç seviyelerinde, hatta tek foton seviyesine kadar çalışmasına olanak tanırken aynı zamanda potansiyel olarak bant genişliğini de 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 (örneğin Süperiletken nanotel dedektörleri) 5. Zamana bağlı tek foton Sayma (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 dedektörlerinin ve TCSPC modüllerinin kullanılmasıdır. Bu, bant genişliğini geleneksel fotodetektörlerin sınırlarının ötesine taşırken son derece zayıf sinyallerin tespit edilmesini sağlar.
Tek foton algılama şeması
Tek foton algılama şeması kuantum mikrodalga foton sistemleri için çok önemlidir. Çalışma prensibi şu şekildedir: 1. Ölçülen sinyal ile senkronize edilen 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 algılama süresi histogramı oluşturulur. 5. Histogram, orijinal sinyalin dalga biçimini yeniden oluşturabilir. Matematiksel olarak, belirli bir zamanda bir fotonun tespit edilme olasılığının, o andaki optik güçle orantılı olduğu gösterilebilir. Bu nedenle algılama süresinin histogramı, ölçülen sinyalin dalga biçimini doğru bir şekilde temsil edebilir.
Kuantum mikrodalga optik teknolojisinin temel avantajları
Geleneksel mikrodalga optik sistemleriyle karşılaştırıldığında, kuantum mikrodalga fotoniğinin birkaç temel avantajı vardır: 1. Ultra yüksek hassasiyet: Tek foton seviyesine kadar son derece zayıf sinyalleri algılar. 2. Bant genişliği artışı: fotodetektörün bant genişliği ile sınırlı değildir, yalnızca tek foton dedektörünün zamanlama titreşiminden etkilenir. 3. Gelişmiş anti-parazit: TCSPC yeniden yapılandırması, tetikleyiciye kilitlenmeyen sinyalleri filtreleyebilir. 4. Daha düşük gürültü: Geleneksel fotoelektrik algılama ve amplifikasyonun neden olduğu gürültüden kaçının.
Gönderim zamanı: Ağu-27-2024