Kvantnomikrovalni optičkitehnologija
Mikrovalna optička tehnologijapostala je moćno polje, kombinujući prednosti optičke i mikrotalasne tehnologije u obradi signala, komunikaciji, senzorima i drugim aspektima. Međutim, konvencionalni mikrotalasni fotonski sistemi suočavaju se s nekim ključnim ograničenjima, posebno u pogledu propusnog opsega i osjetljivosti. Kako bi prevazišli ove izazove, istraživači počinju istraživati kvantnu mikrotalasnu fotoniku – uzbudljivo novo polje koje kombinuje koncepte kvantne tehnologije sa mikrotalasnom fotonikom.
Osnove kvantne mikrotalasne optičke tehnologije
Suština kvantne mikrotalasne optičke tehnologije je zamjena tradicionalne optičke tehnologije.fotodetektorumikrovalna fotonska vezasa visokoosjetljivim fotodetektorom jednog fotona. Ovo omogućava sistemu da radi na izuzetno niskim nivoima optičke snage, čak i do nivoa jednog fotona, a istovremeno potencijalno povećava propusni opseg.
Tipični kvantni mikrovalni fotonski sistemi uključuju: 1. Izvore pojedinačnih fotona (npr. oslabljene lasere 2.Elektrooptički modulatorza kodiranje mikrotalasnih/RF signala 3. Komponenta za optičku obradu signala 4. Detektori pojedinačnih fotona (npr. detektori superprovodljivih nanožica) 5. Elektronski uređaji za vremenski zavisno brojanje pojedinačnih fotona (TCSPC)
Slika 1 prikazuje poređenje između tradicionalnih mikrotalasnih fotonskih veza i kvantnih mikrotalasnih fotonskih veza:
Ključna razlika je upotreba detektora pojedinačnih fotona i TCSPC modula umjesto brzih fotodioda. Ovo omogućava detekciju izuzetno slabih signala, a nadamo se da će istovremeno proširiti propusni opseg izvan granica tradicionalnih fotodetektora.
Shema detekcije jednog fotona
Šema detekcije pojedinačnih fotona je veoma važna za kvantne mikrotalasne fotonske sisteme. Princip rada je sljedeći: 1. Periodični okidački signal sinhronizovan sa izmjerenim signalom šalje se TCSPC modulu. 2. Detektor pojedinačnih fotona emitira niz impulsa koji predstavljaju detektovane fotone. 3. TCSPC modul mjeri vremensku razliku između okidačkog signala i svakog detektovanog fotona. 4. Nakon nekoliko petlji okidanja, 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 tačno predstaviti talasni oblik izmjerenog signala.
Ključne prednosti kvantne mikrotalasne optičke tehnologije
U poređenju sa tradicionalnim mikrotalasnim optičkim sistemima, kvantna mikrotalasna fotonika ima nekoliko ključnih prednosti: 1. Ultra visoka osjetljivost: Detekuje izuzetno slabe signale sve do nivoa pojedinačnog fotona. 2. Povećanje propusnog opsega: nije ograničeno propusnim opsegom fotodetektora, već je pod uticajem samo vremenskog podrhtavanja detektora pojedinačnog fotona. 3. Poboljšana zaštita od interferencije: TCSPC rekonstrukcija može filtrirati signale koji nisu zaključani na okidač. 4. Niži šum: Izbjegava šum uzrokovan tradicionalnom fotoelektričnom detekcijom i pojačavanjem.
Vrijeme objave: 27. avg. 2024.