Tehnologie optică cu microunde cuantică

CuanticMicrounde optictehnologie
Tehnologie optică cu microundea devenit un domeniu puternic, combinând avantajele tehnologiei optice și cu microunde în procesarea semnalului, comunicarea, senzorul și alte aspecte. Cu toate acestea, sistemele fotonice convenționale cu microunde se confruntă cu unele limitări cheie, în special în ceea ce privește lățimea de bandă și sensibilitatea. Pentru a depăși aceste provocări, cercetătorii încep să exploreze fotonica cuantică cu microunde - un domeniu nou interesant care combină conceptele tehnologiei cuantice cu fotonica cu microunde.

Fundamentele tehnologiei optice cuantice cu microunde
Nucleul tehnologiei optice cuantice cu microunde este de a înlocui optic tradiționalfotodetectorînLink foton cu microundecu un fotodetector cu un singur fotoni de înaltă sensibilitate. Acest lucru permite sistemului să funcționeze la niveluri optice extrem de scăzute, chiar și până la nivelul unui singur fotoni, în timp ce potențial crescând lățimea de bandă.
Sistemele tipice cu cuantic cu microunde cuantice includ: 1. Surse monologice (de exemplu, lasere atenuate 2.Modulator electro-opticPentru codificarea semnalelor cu microunde/RF 3. Componenta de procesare a semnalului optic4. Detectoare de fotoni singuri (de exemplu, detectoare de nanofire superconductoare) 5. Dispozitive electronice de dependență de fotoni dependenți de timp (TCSPC)
Figura 1 prezintă comparația dintre legăturile tradiționale de fotoni cu microunde și legăturile cu cuantic cu microunde:

Diferența cheie este utilizarea detectoarelor de fotoni unice și a modulelor TCSPC în loc de fotodiode de mare viteză. Acest lucru permite detectarea semnalelor extrem de slabe, în timp ce sperăm să împingem lățimea de bandă dincolo de limitele fotodetectoarelor tradiționale.

Schema de detectare a fotonului unic
Schema de detectare a fotonului unic este foarte importantă pentru sistemele cu cuantic cu microunde. Principiul de lucru este următorul: 1. Semnalul de declanșare periodică sincronizat cu semnalul măsurat este trimis la modulul TCSPC. 2. Detector unic de fotoni produce o serie de impulsuri care reprezintă fotonii detectați. 3. Modulul TCSPC măsoară diferența de timp între semnalul de declanșare și fiecare foton detectat. 4. După mai multe bucle de declanșare, se stabilește histograma timpului de detectare. 5. Histograma poate reconstrui forma de undă a semnalului inițial. Mathematic, se poate demonstra că probabilitatea de a detecta un foton la un moment dat este proporțională cu puterea optică la acel moment. Prin urmare, histograma timpului de detectare poate reprezenta cu exactitate forma de undă a semnalului măsurat.

Avantajele cheie ale tehnologiei optice cuantice cu microunde
În comparație cu sistemele optice tradiționale cu microunde, fotonica cuantică cu microunde are mai multe avantaje cheie: 1. Sensibilitate ultra-ridicată: detectează semnale extrem de slabe până la nivelul fototonului unic. 2. Creșterea lățimii de bandă: fără a fi limitată de lățimea de bandă a fotodetectorului, afectată doar de bruiajul de sincronizare al detectorului unic de fotoni. 3.. Anti-interferență îmbunătățită: Reconstrucția TCSPC poate filtra semnale care nu sunt blocate la declanșator. 4. Zgomot mai mic: Evitați zgomotul cauzat de detectarea și amplificarea tradițională fotoelectrică.