Kwantummikrogolf optiesetegnologie
Mikrogolf optiese tegnologiehet 'n kragtige veld geword wat die voordele van optiese en mikrogolftegnologie in seinverwerking, kommunikasie, sensoriek en ander aspekte kombineer. Konvensionele mikrogolffotoniese stelsels staar egter 'n paar belangrike beperkings in die gesig, veral in terme van bandwydte en sensitiwiteit. Om hierdie uitdagings te oorkom, begin navorsers kwantummikrogolffotonika verken – 'n opwindende nuwe veld wat die konsepte van kwantumtegnologie met mikrogolffotonika kombineer.
Grondbeginsels van kwantummikrogolf-optiese tegnologie
Die kern van kwantummikrogolf-optiese tegnologie is om die tradisionele optiese te vervangfotodetektorin diemikrogolf foton skakelmet 'n enkelfoton-fotodetektor met hoë sensitiwiteit. Dit laat die stelsel toe om teen uiters lae optiese kragvlakke te werk, selfs tot op die enkelfotonvlak, terwyl dit ook die bandwydte moontlik verhoog.
Tipiese kwantummikrogolffotonstelsels sluit in: 1. Enkelfotonbronne (bv. verswakte lasers 2.Elektro-optiese modulatorvir die kodering van mikrogolf-/RF-seine 3. Optiese seinverwerkingskomponent 4. 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 hoëspoed-fotodiodes. Dit maak die opsporing van uiters swak seine moontlik, terwyl die bandwydte hopelik verder as die perke van tradisionele fotodetektors gestoot word.
Enkelfoton-opsporingskema
Die enkelfoton-deteksieskema is baie belangrik vir kwantummikrogolffotonstelsels. Die werkbeginsel is soos volg: 1. Die periodieke snellersein wat met die gemete sein gesinchroniseer is, word na die TCSPC-module gestuur. 2. Die enkelfotondetektor gee 'n reeks pulse uit wat die opgespoorde fotone verteenwoordig. 3. Die TCSPC-module meet die tydsverskil tussen die snellersein en elke opgespoorde 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 krag op daardie tydstip. Daarom kan die histogram van die opsporingstyd die golfvorm van die gemete sein akkuraat voorstel.
Belangrike voordele van kwantummikrogolf-optiese tegnologie
In vergelyking met tradisionele mikrogolf-optiese stelsels, het kwantummikrogolffotonika verskeie belangrike voordele: 1. Ultrahoë 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-interferensie: TCSPC-rekonstruksie kan seine uitfilter wat nie aan die sneller gekoppel is nie. 4. Laer geraas: Vermy die geraas wat deur tradisionele fotoëlektriese opsporing en versterking veroorsaak word.
Plasingstyd: 27 Augustus 2024