Квантнимикроталасни оптичкитехнологија
Микроталасна оптичка технологијапостала је моћна област, комбинујући предности оптичке и микроталасне технологије у обради сигнала, комуникацији, сензорима и другим аспектима. Међутим, конвенционални микроталасни фотонски системи се суочавају са неким кључним ограничењима, посебно у погледу пропусног опсега и осетљивости. Да би превазишли ове изазове, истраживачи почињу да истражују квантну микроталасну фотонику – узбудљиво ново поље које комбинује концепте квантне технологије са микроталасном фотоником.
Основе квантне микроталасне оптичке технологије
Суштина квантне микроталасне оптичке технологије је да замени традиционалну оптичку технологијуфотодетекторумикроталасна фотонска везаса високоосетљивим фотодетектором са једним фотоном. Ово омогућава систему да ради на изузетно ниским нивоима оптичке снаге, чак и до нивоа једног фотона, а истовремено потенцијално повећава пропусни опсег.
Типични квантни микроталасни фотонски системи укључују: 1. Изворе једног фотона (нпр. ослабљене ласере 2.Електрооптички модулаторза кодирање микроталасних/РФ сигнала 3. Компонента за оптичку обраду сигнала 4. Детектори појединачних фотона (нпр. детектори суперпроводних наножица) 5. Електронски уређаји са временски зависним бројањем појединачних фотона (TCSPC)
Слика 1 приказује поређење између традиционалних микроталасних фотонских веза и квантних микроталасних фотонских веза:
Кључна разлика је употреба детектора једног фотона и TCSPC модула уместо брзих фотодиода. Ово омогућава детекцију изузетно слабих сигнала, уз надање да ће пропусни опсег померити границе традиционалних фотодетектора.
Шема детекције једног фотона
Шема детекције једног фотона је веома важна за квантне микроталасне фотонске системе. Принцип рада је следећи: 1. Периодични сигнал окидача синхронизован са измереним сигналом шаље се TCSPC модулу. 2. Детектор једног фотона емитује низ импулса који представљају детектоване фотоне. 3. TCSPC модул мери временску разлику између сигнала окидача и сваког детектованог фотона. 4. Након неколико петљи окидача, успоставља се хистограм времена детекције. 5. Хистограм може реконструисати таласни облик оригиналног сигнала. Математички се може показати да је вероватноћа детекције фотона у датом тренутку пропорционална оптичкој снази у том тренутку. Стога, хистограм времена детекције може тачно представити таласни облик измереног сигнала.
Кључне предности квантне микроталасне оптичке технологије
У поређењу са традиционалним микроталасним оптичким системима, квантна микроталасна фотоника има неколико кључних предности: 1. Ултрависока осетљивост: Детектује изузетно слабе сигнале до нивоа једног фотона. 2. Повећање пропусног опсега: није ограничено пропусним опсегом фотодетектора, већ је погођено само временским подрхтавањем детектора једног фотона. 3. Побољшана заштита од сметњи: TCSPC реконструкција може филтрирати сигнале који нису закључани на окидач. 4. Нижи ниво шума: Избегава се шум изазван традиционалном фотоелектричном детекцијом и појачавањем.
Време објаве: 27. август 2024.