Квантовмикровълнова оптичнатехнология
Микровълнова оптична технологиясе е превърнала в мощна област, съчетаваща предимствата на оптичната и микровълновата технология в обработката на сигнали, комуникацията, сензорите и други аспекти. Конвенционалните микровълнови фотонни системи обаче са изправени пред някои ключови ограничения, особено по отношение на честотната лента и чувствителността. За да преодолеят тези предизвикателства, изследователите започват да изследват квантовата микровълнова фотоника – вълнуваща нова област, която съчетава концепциите на квантовата технология с микровълновата фотоника.
Основи на квантовата микровълнова оптична технология
Ядрото на квантовата микровълнова оптична технология е да замени традиционните оптични...фотодетекторвмикровълнова фотонна връзкас високочувствителен фотодетектор за единични фотони. Това позволява на системата да работи при изключително ниски нива на оптична мощност, дори до нивото на единичните фотони, като същевременно потенциално увеличава честотната лента.
Типичните квантови микровълнови фотонни системи включват: 1. Източници на единични фотони (напр. отслабени лазери 2.Електрооптичен модулатор1. За кодиране на микровълнови/RF сигнали 2. Компонент за обработка на оптични сигнали 3. Детектори за единични фотони (напр. детектори за свръхпроводящи нанопроводници) 4. Електронни устройства за времезависимо броене на единични фотони (TCSPC)
Фигура 1 показва сравнението между традиционните микровълнови фотонни връзки и квантовите микровълнови фотонни връзки:
Ключовата разлика е използването на детектори за единични фотони и TCSPC модули вместо високоскоростни фотодиоди. Това позволява откриването на изключително слаби сигнали, като същевременно се надяваме, че ще разшири честотната лента отвъд границите на традиционните фотодетектори.
Схема за откриване на единични фотони
Схемата за детектиране на единични фотони е много важна за квантовите микровълнови фотонни системи. Принципът на работа е следният: 1. Периодичният тригерен сигнал, синхронизиран с измерения сигнал, се изпраща към TCSPC модула. 2. Детекторът на единични фотони извежда серия от импулси, които представляват детектираните фотони. 3. TCSPC модулът измерва времевата разлика между тригерния сигнал и всеки детектиран фотон. 4. След няколко тригерни цикъла се установява хистограма на времето за детектиране. 5. Хистограмата може да реконструира формата на вълната на оригиналния сигнал. Математически може да се покаже, че вероятността за детектиране на фотон в даден момент е пропорционална на оптичната мощност в този момент. Следователно, хистограмата на времето за детектиране може точно да представи формата на вълната на измерения сигнал.
Ключови предимства на квантовата микровълнова оптична технология
В сравнение с традиционните микровълнови оптични системи, квантовата микровълнова фотоника има няколко ключови предимства: 1. Ултрависока чувствителност: Открива изключително слаби сигнали до ниво единичен фотон. 2. Увеличаване на честотната лента: не е ограничена от честотната лента на фотодетектора, а се влияе само от времевото трептене на детектора за единичен фотон. 3. Подобрено предотвратяване на смущения: TCSPC реконструкцията може да филтрира сигнали, които не са заключени към спусъка. 4. По-нисък шум: Избягва шума, причинен от традиционното фотоелектрическо откриване и усилване.
Време на публикуване: 27 август 2024 г.