Κβαντική οπτική τεχνολογία μικροκυμάτων

Ποσοστόμικροκύματα οπτικότεχνολογία
Οπτική τεχνολογία μικροκυμάτωνέχει γίνει ένα ισχυρό πεδίο, συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας οπτικών και μικροκυμάτων στην επεξεργασία σήματος, την επικοινωνία, την ανίχνευση και άλλες πτυχές. Ωστόσο, τα συμβατικά φωτονικά συστήματα μικροκυμάτων αντιμετωπίζουν ορισμένους βασικούς περιορισμούς, ειδικά όσον αφορά το εύρος ζώνης και την ευαισθησία. Για να ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, οι ερευνητές αρχίζουν να διερευνούν την κβαντική φωτονική μικροκυμάτων - ένα συναρπαστικό νέο πεδίο που συνδυάζει τις έννοιες της κβαντικής τεχνολογίας με τη φωτονική των μικροκυμάτων.

Βασικές αρχές της κβαντικής οπτικής τεχνολογίας μικροκυμάτων
Ο πυρήνας της κβαντικής οπτικής τεχνολογίας μικροκυμάτων είναι να αντικαταστήσει το παραδοσιακό οπτικόφωτοανιχνευτήςστοΣύνδεσμος φωτονίων μικροκυμάτωνμε φωτοανιχνευτή μονής ευαισθησίας με υψηλή ευαισθησία. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να λειτουργεί σε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα οπτικής ισχύος, ακόμη και μέχρι το επίπεδο ενός φωτονίου, ενώ παράλληλα αυξάνει το εύρος ζώνης.
Τα τυπικά κβαντικά συστήματα φωτονίων μικροκυμάτων περιλαμβάνουν: 1.Ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτήςγια την κωδικοποίηση σήματα μικροκυμάτων/RF 3. Ανιχνευτές μεμονωμένων φωτονίων (π.χ. υπεραγωγικοί ανιχνευτές nanowire) 5.
Το σχήμα 1 δείχνει τη σύγκριση μεταξύ των παραδοσιακών συνδέσεων φωτονίων μικροκυμάτων και των συνδέσεων φωτονίων κβαντικού μικροκυμάτων:

Η βασική διαφορά είναι η χρήση μονών ανιχνευτών φωτονίων και μονάδων TCSPC αντί για φωτοδίξεις υψηλής ταχύτητας. Αυτό επιτρέπει την ανίχνευση εξαιρετικά αδύναμων σημάτων, ενώ ελπίζουμε να ωθήσει το εύρος ζώνης πέρα ​​από τα όρια των παραδοσιακών φωτοανιχνευτών.

Σχέδιο ανίχνευσης φωτονίων
Το σύστημα ανίχνευσης μεμονωμένων φωτονίων είναι πολύ σημαντικό για τα συστήματα φωτονίων κβαντικού μικροκυμάτων. Η αρχή λειτουργίας έχει ως εξής: 1. Το περιοδικό σήμα ενεργοποίησης που συγχρονίζεται με το μετρούμενο σήμα αποστέλλεται στη μονάδα TCSPC. 2. Ο ενιαίος ανιχνευτής φωτονίων εξάγει μια σειρά παλμών που αντιπροσωπεύουν τα ανιχνευόμενα φωτόνια. 3. Η μονάδα TCSPC μετρά τη διαφορά χρόνου μεταξύ του σήματος ενεργοποίησης και κάθε ανιχνευμένου φωτονίου. 4. Μετά από αρκετούς βρόχους ενεργοποίησης, δημιουργείται το ιστόγραμμα χρόνου ανίχνευσης. 5. Το ιστόγραμμα μπορεί να ανακατασκευάσει την κυματομορφή του αρχικού σήματος. Μαθηματικά, μπορεί να αποδειχθεί ότι η πιθανότητα ανίχνευσης φωτονίου σε δεδομένη χρονική στιγμή είναι ανάλογη με την οπτική ισχύ εκείνη τη στιγμή. Επομένως, το ιστόγραμμα του χρόνου ανίχνευσης μπορεί να αντιπροσωπεύει 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 αρκετά βασικά πλεονεκτήματα: 1. 2. Αύξηση εύρους ζώνης: Δεν περιορίζεται από το εύρος ζώνης του φωτοανιχνευτή, που επηρεάζεται μόνο από το jitter χρονισμού του ανιχνευτή ενός φωτονίου. 3. Ενισχυμένη αντι-παρέμβαση: Η ανασυγκρότηση TCSPC μπορεί να φιλτράρει σήματα που δεν είναι κλειδωμένα στη σκανδάλη. 4. Κάτω θόρυβος: Αποφύγετε τον θόρυβο που προκαλείται από την παραδοσιακή φωτοηλεκτρική ανίχνευση και ενίσχυση.