Teknoloġija ottika quantum microwave

Quantummicrowave ottiċiteknoloġija
Teknoloġija ottika microwavesaret qasam b'saħħtu, li jgħaqqad il-vantaġġi tat-teknoloġija ottika u microwave fl-ipproċessar tas-sinjali, komunikazzjoni, sensing u aspetti oħra. Madankollu, sistemi fotoniċi microwave konvenzjonali jiffaċċjaw xi limitazzjonijiet ewlenin, speċjalment f'termini ta 'faxxa tal-frekwenza u sensittività. Biex jegħlbu dawn l-isfidi, ir-riċerkaturi qed jibdew jesploraw il-fotonika tal-microwave quantum - qasam ġdid eċċitanti li jgħaqqad il-kunċetti tat-teknoloġija quantum mal-fotonika tal-microwave.

Fundamenti tat-teknoloġija ottika quantum microwave
Il-qalba tat-teknoloġija ottika quantum microwave hija li tissostitwixxi l-ottika tradizzjonalifotodetectorfil-link tal-foton microwaveb'fotodetettur ta' foton wieħed ta' sensittività għolja. Dan jippermetti lis-sistema topera f'livelli ta 'qawwa ottika estremament baxxi, anke sal-livell ta' foton wieħed, filwaqt li potenzjalment iżżid il-bandwidth.
Sistemi tipiċi ta' foton microwave quantum jinkludu: 1. Sorsi ta' foton wieħed (eż, lejżers attenwati 2.Modulatur elettro-ottikugħall-kodifikazzjoni tas-sinjali microwave/RF 3. Komponent tal-ipproċessar tas-sinjal ottiku4. Ditekters ta' fotoni wieħed (eż. ditekters nanowire superkondutturi) 5. Apparat elettroniku ta' Għadd ta' fotoni wieħed li jiddependi mill-ħin (TCSPC)
Il-Figura 1 turi t-tqabbil bejn ir-rabtiet tal-foton microwave tradizzjonali u l-links tal-fotoni tal-microwave quantum:

Id-differenza ewlenija hija l-użu ta 'ditekters ta' foton wieħed u moduli TCSPC minflok photodiodes ta 'veloċità għolja. Dan jippermetti l-iskoperta ta 'sinjali estremament dgħajfa, filwaqt li nisperaw li timbotta l-bandwidth lil hinn mil-limiti ta' fotodetectors tradizzjonali.

Skema ta' skoperta ta' foton wieħed
L-iskema ta 'detezzjoni ta' foton wieħed hija importanti ħafna għal sistemi ta 'fotoni quantum microwave. Il-prinċipju tax-xogħol huwa kif ġej: 1. Is-sinjal tal-grillu perjodiku sinkronizzat mas-sinjal imkejjel jintbagħat lill-modulu TCSPC. 2. Id-ditekter tal-foton wieħed joħroġ serje ta 'impulsi li jirrappreżentaw il-fotoni misjuba. 3. Il-modulu TCSPC ikejjel id-differenza fil-ħin bejn is-sinjal tal-grillu u kull foton misjub. 4. Wara diversi trigger loops, tiġi stabbilita l-istogramma tal-ħin tas-sejbien. 5. L-istogramma tista 'tibni mill-ġdid il-forma tal-mewġ tas-sinjal oriġinali.Matematikament, jista' jintwera li l-probabbiltà li tiskopri foton f'ħin partikolari hija proporzjonali għall-qawwa ottika f'dak iż-żmien. Għalhekk, l-istogramma tal-ħin ta 'skoperta tista' tirrappreżenta b'mod preċiż il-forma tal-mewġ tas-sinjal imkejjel.

Vantaġġi ewlenin tat-teknoloġija ottika quantum microwave
Meta mqabbel ma 'sistemi ottiċi microwave tradizzjonali, il-fotonika tal-microwave quantum għandha bosta vantaġġi ewlenin: 1. Sensittività ultra-għolja: Tiskopri sinjali estremament dgħajfa sal-livell ta' foton wieħed. 2. Żieda tal-bandwidth: mhux limitata mill-bandwidth tal-photodetector, affettwata biss mill-jitter tal-ħin tad-ditekter tal-foton wieħed. 3. Kontra l-interferenza mtejba: Ir-rikostruzzjoni ta 'TCSPC tista' tiffiltra sinjali li mhumiex imsakkra mal-grillu. 4. Ħsejjes aktar baxxi: Evita l-istorbju ikkawżat minn skoperta u amplifikazzjoni fotoelettrika tradizzjonali.