Kvantmikrolaine optilinetehnoloogia
Mikrolaine optiline tehnoloogiaon muutunud võimsaks valdkonnaks, mis ühendab optilise ja mikrolainetehnoloogia eelised signaalitöötluses, kommunikatsioonis, sensorites ja muudes aspektides. Tavapärastel mikrolainefotoonikasüsteemidel on aga mõned olulised piirangud, eriti ribalaiuse ja tundlikkuse osas. Nende väljakutsete ületamiseks hakkavad teadlased uurima kvantmikrolainefotoonikat – põnevat uut valdkonda, mis ühendab kvanttehnoloogia ja mikrolainefotoonika kontseptsioonid.
Kvantmikrolaine optilise tehnoloogia põhitõed
Kvantmikrolaine optilise tehnoloogia tuum on traditsioonilise optilise asendaminefotodetektorseesmikrolaine footoni lüli...kõrge tundlikkusega üksikfootoni fotodetektoriga. See võimaldab süsteemil töötada äärmiselt madala optilise võimsuse tasemel, isegi üksikfootoni tasemel, suurendades samal ajal potentsiaalselt ribalaiust.
Tüüpiliste kvantmikrolaine-footonsüsteemide hulka kuuluvad: 1. Üksikfootoniallikad (nt nõrgestatud laserid 2.Elektrooptiline modulaatormikrolaine-/RF-signaalide kodeerimiseks 3. Optiline signaalitöötluskomponent 4. Üksikfootonite detektorid (nt ülijuhtivad nanotraatdetektorid) 5. Ajast sõltuvad üksikfootonite loendamise (TCSPC) elektroonilised seadmed
Joonis 1 näitab traditsiooniliste mikrolaine-footonlinkide ja kvantmikrolaine-footonlinkide võrdlust:
Peamine erinevus seisneb üksikute footonite detektorite ja TCSPC-moodulite kasutamises kiirete fotodioodide asemel. See võimaldab tuvastada äärmiselt nõrku signaale, loodetavasti nihutades ribalaiust traditsiooniliste fotodetektorite piiridest kaugemale.
Üksiku footoni tuvastamise skeem
Üksiku footoni detekteerimise skeem on kvantmikrolaine-footonsüsteemide jaoks väga oluline. Tööpõhimõte on järgmine: 1. Mõõdetud signaaliga sünkroniseeritud perioodiline päästiksignaal saadetakse TCSPC moodulisse. 2. Üksiku footoni detektor väljastab impulsside seeria, mis esindab tuvastatud footoneid. 3. TCSPC moodul mõõdab päästiksignaali ja iga tuvastatud footoni vahelist ajavahet. 4. Pärast mitut päästiktsüklit luuakse detekteerimisaja histogramm. 5. Histogramm suudab rekonstrueerida algse signaali lainekuju. Matemaatiliselt saab näidata, et footoni tuvastamise tõenäosus antud ajahetkel on võrdeline optilise võimsusega sel ajahetkel. Seega saab detekteerimisaja histogramm täpselt esitada mõõdetud signaali lainekuju.
Kvantmikrolaine optilise tehnoloogia peamised eelised
Võrreldes traditsiooniliste mikrolaine-optiliste süsteemidega on kvantmikrolaine-fotonikal mitu olulist eelist: 1. Ülikõrge tundlikkus: tuvastab äärmiselt nõrku signaale kuni üksiku footoni tasemeni. 2. Ribalaiuse suurenemine: ei ole piiratud fotodetektori ribalaiusega, seda mõjutab ainult üksiku footoni detektori ajastusvärin. 3. Täiustatud häiretevastane kaitse: TCSPC rekonstrueerimine suudab välja filtreerida signaale, mis ei ole päästiku külge lukustatud. 4. Madalam müra: väldib traditsioonilise fotoelektrilise tuvastamise ja võimendamise põhjustatud müra.
Postituse aeg: 27. august 2024