Teknologi optik gelombang mikro kuantum

KuantumOptik gelombang mikroteknologi
Teknologi optik gelombang mikrotelah menjadi bidang yang kuat, menggabungkan kelebihan teknologi optik dan microwave dalam pemprosesan isyarat, komunikasi, penderiaan dan aspek lain. Walau bagaimanapun, sistem fotonik gelombang mikro konvensional menghadapi beberapa batasan utama, terutamanya dari segi lebar jalur dan kepekaan. Untuk mengatasi cabaran ini, para penyelidik mula meneroka fotonik gelombang mikro kuantum - bidang baru yang menarik yang menggabungkan konsep teknologi kuantum dengan fotonik gelombang mikro.

Asas teknologi optik gelombang mikro kuantum
Inti teknologi optik gelombang mikro kuantum adalah untuk menggantikan optik tradisionalPhotodetectordalamPautan foton gelombang mikrodengan photodetector foton tunggal sensitiviti tinggi. Ini membolehkan sistem beroperasi pada tahap kuasa optik yang sangat rendah, bahkan ke tahap foton tunggal, sementara juga berpotensi meningkatkan jalur lebar.
Sistem foton gelombang mikro kuantum tipikal termasuk: 1. Sumber-sumber foton tunggal (contohnya, laser dilemahkan 2.Modulator elektro-optikUntuk pengekodan isyarat gelombang mikro/RF 3. Komponen pemprosesan isyarat optik4. Pengesan foton tunggal (misalnya pengesan nanowire superconducting) 5. Peranti Elektronik Pengiraan Foton Tunggal (TCSPC)
Rajah 1 menunjukkan perbandingan antara pautan foton gelombang mikro tradisional dan pautan foton gelombang mikro kuantum:

Perbezaan utama ialah penggunaan pengesan foton tunggal dan modul TCSPC dan bukannya fotodiod berkelajuan tinggi. Ini membolehkan pengesanan isyarat yang sangat lemah, sementara diharapkan mendorong jalur lebar di luar batas fotodetektor tradisional.

Skim pengesanan foton tunggal
Skim pengesanan foton tunggal sangat penting untuk sistem foton gelombang mikro kuantum. Prinsip kerja adalah seperti berikut: 1. 2. Pengesan foton tunggal mengeluarkan satu siri denyutan yang mewakili foton yang dikesan. 3. Modul TCSPC mengukur perbezaan masa antara isyarat pencetus dan setiap foton yang dikesan. 4. Selepas beberapa gelung pencetus, histogram masa pengesanan ditubuhkan. 5. Histogram boleh membina semula bentuk gelombang isyarat asal. Oleh itu, histogram masa pengesanan dapat mewakili bentuk gelombang isyarat yang diukur dengan tepat.

Kelebihan utama teknologi optik gelombang mikro kuantum
Berbanding dengan sistem optik gelombang mikro tradisional, fotonik gelombang mikro kuantum mempunyai beberapa kelebihan utama: 1. Kepekaan Ultra-tinggi: Mengesan isyarat yang sangat lemah ke tahap foton tunggal. 2. Peningkatan jalur lebar: Tidak terhad oleh jalur lebar photodetector, hanya dipengaruhi oleh jitter masa pengesan foton tunggal. 3. Interferensi yang dipertingkatkan: Pembinaan semula TCSPC boleh menyaring isyarat yang tidak dikunci kepada pencetus. 4. Bunyi yang lebih rendah: Elakkan bunyi yang disebabkan oleh pengesanan dan penguatan fotoelektrik tradisional.