Квантавымікрахвалевая аптычнаятэхналогіі
Мікрахвалевая аптычная тэхналогіястала магутнай галіной, якая спалучае перавагі аптычных і мікрахвалевых тэхналогій у апрацоўцы сігналаў, сувязі, датчыках і іншых аспектах. Аднак традыцыйныя мікрахвалевыя фатонныя сістэмы сутыкаюцца з некаторымі ключавымі абмежаваннямі, асабліва з пункту гледжання прапускной здольнасці і адчувальнасці. Каб пераадолець гэтыя праблемы, даследчыкі пачынаюць даследаваць квантавую мікрахвалевую фатоніку — новую захапляльную галіну, якая спалучае канцэпцыі квантавай тэхналогіі з мікрахвалевай фатонікай.
Асновы квантавай мікрахвалевай аптычнай тэхналогіі
Аснова квантавай мікрахвалевай аптычнай тэхналогіі заключаецца ў замене традыцыйнай аптычнайфотадэтэктарумікрахвалевая фатонная сувязьз высокаадчувальным аднафатонным фотадэтэктарам. Гэта дазваляе сістэме працаваць пры надзвычай нізкіх узроўнях аптычнай магутнасці, нават да ўзроўню аднафатонаў, адначасова патэнцыйна павялічваючы прапускную здольнасць.
Тыповыя квантавыя мікрахвалевыя фатонныя сістэмы ўключаюць: 1. Крыніцы аднаго фатона (напрыклад, аслабленыя лазеры 2.Электрааптычны мадулятар1. для кадавання мікрахвалевых/радыячастотных сігналаў 2. Кампанент аптычнай апрацоўкі сігналаў 3. Дэтэктары адзіночных фатонаў (напрыклад, дэтэктары звышправодных нанаправадоў) 4. Электронныя прылады з падлікам адзіночных фатонаў, якія залежаць ад часу (TCSPC)
На малюнку 1 паказана параўнанне традыцыйных мікрахвалевых фатонных сувязей і квантавых мікрахвалевых фатонных сувязей:
Ключавое адрозненне заключаецца ў выкарыстанні дэтэктараў адзіночных фатонаў і модуляў TCSPC замест высакахуткасных фотадыёдаў. Гэта дазваляе выяўляць надзвычай слабыя сігналы, спадзяюся, пашыраючы пры гэтым прапускную здольнасць за межы традыцыйных фотадэтэктараў.
Схема выяўлення аднаго фатона
Схема дэтэктавання адзіночных фатонаў вельмі важная для квантавых мікрахвалевых фатонных сістэм. Прынцып працы наступны: 1. Перыядычны трыгерны сігнал, сінхранізаваны з вымераным сігналам, пасылаецца на модуль TCSPC. 2. Адзіночны фатонны дэтэктар выдае серыю імпульсаў, якія прадстаўляюць выяўленыя фатоны. 3. Модуль TCSPC вымярае розніцу ў часе паміж трыгерным сігналам і кожным выяўленым фатонам. 4. Пасля некалькіх цыклаў запуску ўстанаўліваецца гістаграма часу дэтэктавання. 5. Гістаграма можа рэканструяваць форму хвалі зыходнага сігналу. Матэматычна можна паказаць, што верагоднасць дэтэктавання фатона ў дадзены момант часу прапарцыйная аптычнай магутнасці ў гэты момант часу. Такім чынам, гістаграма часу дэтэктавання можа дакладна адлюстроўваць форму хвалі вымеранага сігналу.
Асноўныя перавагі квантавай мікрахвалевай аптычнай тэхналогіі
У параўнанні з традыцыйнымі мікрахвалевымі аптычнымі сістэмамі, квантавая мікрахвалевая фатоніка мае некалькі ключавых пераваг: 1. Звышвысокая адчувальнасць: выяўляе надзвычай слабыя сігналы аж да ўзроўню аднаго фатона. 2. Павелічэнне прапускной здольнасці: не абмежавана прапускной здольнасцю фотадэтэктара, а залежыць толькі ад часовага дрыгацення дэтэктара аднаго фатона. 3. Палепшанае падаўленне перашкод: рэканструкцыя TCSPC можа фільтраваць сігналы, якія не прывязаныя да трыгера. 4. Ніжэйшы ўзровень шуму: пазбягае шуму, выкліканага традыцыйным фотаэлектрычным дэтэктарам і ўзмацненнем.
Час публікацыі: 27 жніўня 2024 г.