Kvantna mikrovalna optička tehnologija

Quantummikrovalna optičkatehnologije
Mikrovalna optička tehnologijaje postala moćno polje, kombinujući prednosti optičke i mikrotalasne tehnologije u obradi signala, komunikaciji, sensingu i drugim aspektima. Međutim, konvencionalni mikrotalasni fotonski sistemi suočavaju se s nekim ključnim ograničenjima, posebno u pogledu propusnosti i osjetljivosti. Da bi prevazišli ove izazove, istraživači počinju da istražuju kvantnu mikrotalasnu fotoniku – uzbudljivo novo polje koje kombinuje koncepte kvantne tehnologije sa mikrotalasnom fotonikom.

Osnove kvantne mikrotalasne optičke tehnologije
Srž kvantne mikrovalne optičke tehnologije je zamijeniti tradicionalnu optičkufotodetektorumikrovalna fotonska vezasa visokoosjetljivim fotodetektorom jednog fotona. Ovo omogućava sistemu da radi na ekstremno niskim nivoima optičke snage, čak i do nivoa jednog fotona, uz potencijalno povećanje propusnog opsega.
Tipični kvantni mikrotalasni fotonski sistemi uključuju: 1. Jednofotonske izvore (npr. oslabljeni laseri 2.Elektro-optički modulatorza kodiranje mikrotalasnih/RF signala 3. Komponenta za optičku obradu signala4. Detektori pojedinačnih fotona (npr. detektori superprovodnih nanožica) 5. Vremenski zavisni elektronski uređaji za brojanje pojedinačnih fotona (TCSPC)
Slika 1 prikazuje poređenje između tradicionalnih mikrovalnih fotonskih veza i kvantnih mikrovalnih fotonskih veza:

Ključna razlika je upotreba detektora pojedinačnih fotona i TCSPC modula umjesto brzih fotodioda. Ovo omogućava detekciju izuzetno slabih signala, dok se, nadamo se, širi propusni opseg izvan granica tradicionalnih fotodetektora.

Šema detekcije jednog fotona
Šema detekcije jednog fotona je veoma važna za kvantne mikrotalasne fotonske sisteme. Princip rada je sljedeći: 1. Periodični okidač sinkroniziran sa izmjerenim signalom šalje se TCSPC modulu. 2. Jedan detektor fotona daje niz impulsa koji predstavljaju detektovane fotone. 3. TCSPC modul mjeri vremensku razliku između signala okidača i svakog detektovanog fotona. 4. Nakon nekoliko petlji okidača, uspostavlja se histogram vremena detekcije. 5. Histogram može rekonstruisati talasni oblik originalnog signala. Matematički se može pokazati da je verovatnoća detekcije fotona u datom trenutku proporcionalna optičkoj snazi ​​u tom trenutku. Stoga, histogram vremena detekcije može precizno predstaviti valni oblik izmjerenog signala.

Ključne prednosti kvantne mikrovalne optičke tehnologije
U poređenju sa tradicionalnim mikrotalasnim optičkim sistemima, kvantna mikrotalasna fotonika ima nekoliko ključnih prednosti: 1. Ultra-visoka osetljivost: detektuje izuzetno slabe signale do nivoa jednog fotona. 2. Povećanje propusnog opsega: nije ograničeno propusnim opsegom fotodetektora, na njega utiče samo vremenski podrhtavanje detektora jednog fotona. 3. Poboljšana zaštita od smetnji: TCSPC rekonstrukcija može filtrirati signale koji nisu zaključani na okidaču. 4. Manji šum: Izbjegnite buku uzrokovanu tradicionalnom fotoelektričnom detekcijom i pojačanjem.