Ποσοστόοπτικό φούρνο μικροκυμάτωντεχνολογία
Οπτική τεχνολογία μικροκυμάτωνέχει γίνει ένα ισχυρό πεδίο, συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας οπτικών και μικροκυμάτων στην επεξεργασία σήματος, την επικοινωνία, την αίσθηση και άλλες πτυχές. Ωστόσο, τα συμβατικά φωτονικά συστήματα μικροκυμάτων αντιμετωπίζουν ορισμένους βασικούς περιορισμούς, ειδικά όσον αφορά το εύρος ζώνης και την ευαισθησία. Για να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις, οι ερευνητές αρχίζουν να εξερευνούν την κβαντική φωτονική μικροκυμάτων – ένα συναρπαστικό νέο πεδίο που συνδυάζει τις έννοιες της κβαντικής τεχνολογίας με τη φωτονική μικροκυμάτων.
Βασικές αρχές της οπτικής τεχνολογίας κβαντικών μικροκυμάτων
Ο πυρήνας της κβαντικής οπτικής τεχνολογίας μικροκυμάτων είναι να αντικαταστήσει την παραδοσιακή οπτικήφωτοανιχνευτήςστοσύνδεση φωτονίων μικροκυμάτωνμε φωτοανιχνευτή μεμονωμένων φωτονίων υψηλής ευαισθησίας. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να λειτουργεί σε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα οπτικής ισχύος, ακόμη και στο επίπεδο ενός φωτονίου, ενώ δυνητικά αυξάνει το εύρος ζώνης.
Τα τυπικά συστήματα φωτονίων κβαντικών μικροκυμάτων περιλαμβάνουν: 1. Πηγές ενός φωτονίου (π.χ. εξασθενημένα λέιζερ 2.Ηλεκτροοπτικός διαμορφωτήςγια κωδικοποίηση σημάτων μικροκυμάτων/RF 3. Εξάρτημα επεξεργασίας οπτικού σήματος4. Ανιχνευτές μονού φωτονίου (π.χ. υπεραγώγιμοι ανιχνευτές νανοσύρματος) 5. Ηλεκτρονικές συσκευές μέτρησης μονού φωτονίου (TCSPC)
Το Σχήμα 1 δείχνει τη σύγκριση μεταξύ των παραδοσιακών ζεύξεων φωτονίων μικροκυμάτων και των κβαντικών ζεύξεων φωτονίων μικροκυμάτων:
Η βασική διαφορά είναι η χρήση ανιχνευτών μεμονωμένων φωτονίων και μονάδων TCSPC αντί για φωτοδιόδους υψηλής ταχύτητας. Αυτό επιτρέπει την ανίχνευση εξαιρετικά αδύναμων σημάτων, ενώ ελπίζουμε ότι ωθεί το εύρος ζώνης πέρα από τα όρια των παραδοσιακών φωτοανιχνευτών.
Σχέδιο ανίχνευσης ενός φωτονίου
Το σχήμα ανίχνευσης ενός φωτονίου είναι πολύ σημαντικό για τα συστήματα κβαντικών μικροκυμάτων φωτονίων. Η αρχή λειτουργίας είναι η εξής: 1. Το περιοδικό σήμα ενεργοποίησης συγχρονισμένο με το μετρούμενο σήμα αποστέλλεται στη μονάδα TCSPC. 2. Ο ανιχνευτής ενός φωτονίου εξάγει μια σειρά παλμών που αντιπροσωπεύουν τα φωτόνια που ανιχνεύθηκαν. 3. Η μονάδα TCSPC μετρά τη διαφορά χρόνου μεταξύ του σήματος ενεργοποίησης και κάθε φωτονίου που ανιχνεύεται. 4. Μετά από αρκετούς βρόχους ενεργοποίησης, καθιερώνεται το ιστόγραμμα χρόνου ανίχνευσης. 5. Το ιστόγραμμα μπορεί να ανακατασκευάσει την κυματομορφή του αρχικού σήματος. Μαθηματικά, μπορεί να αποδειχθεί ότι η πιθανότητα ανίχνευσης ενός φωτονίου σε μια δεδομένη στιγμή είναι ανάλογη με την οπτική ισχύ εκείνη τη στιγμή. Επομένως, το ιστόγραμμα του χρόνου ανίχνευσης μπορεί να αναπαραστήσει με ακρίβεια την κυματομορφή του μετρούμενου σήματος.
Βασικά πλεονεκτήματα της κβαντικής οπτικής τεχνολογίας μικροκυμάτων
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά οπτικά συστήματα μικροκυμάτων, η κβαντική φωτονική μικροκυμάτων έχει πολλά βασικά πλεονεκτήματα: 1. Εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία: Ανιχνεύει εξαιρετικά αδύναμα σήματα μέχρι το επίπεδο ενός φωτονίου. 2. Αύξηση εύρους ζώνης: δεν περιορίζεται από το εύρος ζώνης του φωτοανιχνευτή, επηρεάζεται μόνο από το τρεμόπαιγμα χρονισμού του ανιχνευτή μονού φωτονίου. 3. Βελτιωμένη κατά των παρεμβολών: Η ανακατασκευή TCSPC μπορεί να φιλτράρει σήματα που δεν είναι κλειδωμένα στη σκανδάλη. 4. Χαμηλότερος θόρυβος: Αποφύγετε τον θόρυβο που προκαλείται από την παραδοσιακή φωτοηλεκτρική ανίχνευση και ενίσχυση.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-27-2024