Kwantumoptiese mikrogolftegnologie
Mikrogolf optiese tegnologiehet 'n kragtige veld geword wat die voordele van optiese en mikrogolftegnologie in seinverwerking, kommunikasie, sensing en ander aspekte kombineer. Konvensionele mikrogolffotoniese stelsels het egter 'n paar sleutelbeperkings, veral in terme van bandwydte en sensitiwiteit. Om hierdie uitdagings te oorkom, begin navorsers kwantummikrogolffotonika ondersoek - 'n opwindende nuwe veld wat die konsepte van kwantumtegnologie met mikrogolffotonika kombineer.
Grondbeginsels van kwantum mikrogolf optiese tegnologie
Die kern van kwantummikrogolf optiese tegnologie is om die tradisionele optiese te vervangfotodetektorin diemikrogolf foton skakelmet 'n hoë-sensitiwiteit enkelfoton fotodetektor. Dit laat die stelsel toe om teen uiters lae optiese kragvlakke te werk, selfs tot op die enkelfotonvlak, terwyl dit ook moontlik die bandwydte verhoog.
Tipiese kwantummikrogolffotonstelsels sluit in: 1. Enkelfotonbronne (bv. verswakte lasers 2.Elektro-optiese modulatorvir die enkodering van mikrogolf/RF-seine 3. Optiese seinverwerkingskomponent4. Enkelfotondetektors (bv. Supergeleidende nanodraaddetektors) 5. Tydafhanklike enkelfotontelling (TCSPC) elektroniese toestelle
Figuur 1 toon die vergelyking tussen tradisionele mikrogolffotonskakels en kwantummikrogolffotonskakels:
Die belangrikste verskil is die gebruik van enkelfotondetektors en TCSPC-modules in plaas van hoëspoedfotodiodes. Dit maak die opsporing van uiters swak seine moontlik, terwyl hopelik die bandwydte verby die grense van tradisionele fotodetektors stoot.
Enkelfotonopsporingskema
Die enkelfotonopsporingskema is baie belangrik vir kwantummikrogolffotonstelsels. Die werksbeginsel is soos volg: 1. Die periodieke snellersein wat met die gemete sein gesinchroniseer is, word na die TCSPC-module gestuur. 2. Die enkelfotondetektor voer 'n reeks pulse uit wat die gedetecteerde fotone verteenwoordig. 3. Die TCSPC-module meet die tydsverskil tussen die snellersein en elke bespeurde foton. 4. Na verskeie snellerlusse word die opsporingstydhistogram vasgestel. 5. Die histogram kan die golfvorm van die oorspronklike sein rekonstrueer.Wiskundig kan aangetoon word dat die waarskynlikheid om 'n foton op 'n gegewe tydstip op te spoor eweredig is aan die optiese drywing op daardie tydstip. Daarom kan die histogram van die opsporingstyd die golfvorm van die gemete sein akkuraat voorstel.
Sleutelvoordele van optiese tegnologie vir kwantummikrogolf
In vergelyking met tradisionele mikrogolf optiese stelsels, het kwantum mikrogolf fotonika verskeie sleutel voordele: 1. Ultra-hoë sensitiwiteit: Bespeur uiters swak seine tot op die enkelfotonvlak. 2. Bandwydtetoename: nie beperk deur die bandwydte van die fotodetektor nie, slegs beïnvloed deur die tydsberekening van die enkelfotondetektor. 3. Verbeterde anti-inmenging: TCSPC-rekonstruksie kan seine uitfiltreer wat nie aan die sneller gesluit is nie. 4. Laer geraas: Vermy die geraas wat veroorsaak word deur tradisionele foto-elektriese opsporing en versterking.
Postyd: Aug-27-2024