Квантнамикробрановата оптикатехнологија
Микробранова оптичка технологијастана моќна област, комбинирајќи ги предностите на оптичката и микробрановата технологија во обработката на сигнали, комуникацијата, сензорирањето и други аспекти. Сепак, конвенционалните микробранови фотонски системи се соочуваат со некои клучни ограничувања, особено во однос на пропусниот опсег и чувствителноста. За да ги надминат овие предизвици, истражувачите почнуваат да ја истражуваат квантната микробранова фотоника - возбудлива нова област што ги комбинира концептите на квантната технологија со микробрановата фотоника.
Основи на квантната микробранова оптичка технологија
Суштината на квантната микробранова оптичка технологија е да ја замени традиционалната оптичкафотодетекторвомикробранова фотонска врскасо фотодетектор со еден фотон со висока чувствителност. Ова му овозможува на системот да работи на екстремно ниски нивоа на оптичка моќност, дури и до ниво на еден фотон, а воедно потенцијално да го зголеми и пропусниот опсег.
Типичните квантни микробранови фотонски системи вклучуваат: 1. Извори со еден фотон (на пр., атенуирани ласери 2.Електрооптички модулаторза кодирање на микробранови/RF сигнали 3. Компонента за обработка на оптички сигнали 4. Детектори со единечен фотон (на пр. детектори со суперспроводливи наножици) 5. Електронски уреди за броење на единечен фотон (TCSPC) кои зависат од времето
Слика 1 ја покажува споредбата помеѓу традиционалните микробранови фотонски врски и квантните микробранови фотонски врски:
Клучната разлика е употребата на детектори со еден фотон и TCSPC модули наместо брзи фотодиоди. Ова овозможува детекција на екстремно слаби сигнали, а се надеваме дека пропусниот опсег ќе се помести надвор од границите на традиционалните фотодетектори.
Шема за детекција на еден фотон
Шемата за детекција на еден фотон е многу важна за квантните микробранови фотонски системи. Принципот на работа е следниов: 1. Периодичниот сигнал за активирање синхронизиран со измерениот сигнал се испраќа до TCSPC модулот. 2. Детекторот за еден фотон испраќа серија импулси што ги претставуваат детектираните фотони. 3. TCSPC модулот ја мери временската разлика помеѓу сигналот за активирање и секој детектиран фотон. 4. По неколку циклуси на активирање, се воспоставува хистограмот на времето на детекција. 5. Хистограмот може да го реконструира брановиот облик на оригиналниот сигнал. Математички, може да се покаже дека веројатноста за детекција на фотон во дадено време е пропорционална на оптичката моќност во тоа време. Затоа, хистограмот на времето на детекција може точно да го претстави брановиот облик на измерениот сигнал.
Клучни предности на квантната микробранова оптичка технологија
Во споредба со традиционалните микробранови оптички системи, квантната микробранова фотоника има неколку клучни предности: 1. Ултра висока чувствителност: Детектира екстремно слаби сигнали до ниво на еден фотон. 2. Зголемување на пропусниот опсег: не е ограничено од пропусниот опсег на фотодетекторот, туку е засегнато само од временскиот треперење на детекторот со еден фотон. 3. Подобрена анти-интерференција: TCSPC реконструкцијата може да ги филтрира сигналите што не се заклучени на активирањето. 4. Помал шум: Избегнувајте го шумот предизвикан од традиционалната фотоелектрична детекција и засилување.
Време на објавување: 27 август 2024 година