КвантМикроволновая оптическаятехнология
Микроволновая оптическая технологиястал мощным полем, сочетающим преимущества оптической и микроволновой технологии в обработке сигналов, общении, зондировании и других аспектах. Тем не менее, обычные микроволновые фотонные системы сталкиваются с некоторыми ключевыми ограничениями, особенно с точки зрения полосы пропускания и чувствительности. Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи начинают изучать квантовую микроволновую фотонику - захватывающее новое поле, которое сочетает в себе концепции квантовой технологии с микроволновой фотоникой.
Основы квантовой микроволновой оптической технологии
Ядро квантовой микроволновой оптической технологии заключается в замене традиционной оптическойфотоприемниквМикроволновая фотонная ссылкас высокочувствительным фотондельным фотоприемником. Это позволяет системе работать на чрезвычайно низких уровнях оптической мощности, даже вплоть до однофотонного уровня, а также потенциально увеличивая пропускную способность.
Типичные квантовые микроволновые фотонные системы включают в себя: 1. Однофотонные источники (например, аттенуированные лазеры 2.Электрооптический модуляторДля кодирования микроволновых/радиочастотных сигналов 3. Компонент обработки оптического сигнала4. Одиночные фотонные детекторы (например, сверхпроводящие детекторы нанопроволоков) 5. Электронные устройства с подсчетом отдельных фотонов (TCSPC).
На рисунке 1 показано сравнение традиционных микроволновых фотонных связей и квантовых микроволновых фотонов:
Ключевым отличием является использование однократных детекторов фотонов и модулей TCSPC вместо высокоскоростных фотодиодов. Это позволяет обнаружить чрезвычайно слабые сигналы, в то же время, как мы надеемся, выталкивает полосу пропускания за пределы традиционных фотоприемников.
Схема обнаружения единого фотона
Однократная схема обнаружения фотонов очень важна для квантовых микроволновых фотонных систем. Принцип работы заключается в следующем: 1. Периодический триггерный сигнал, синхронизированный с измеренным сигналом, отправляется в модуль TCSPC. 2. Одиночный детектор фотонов выводит серию импульсов, которые представляют обнаруженные фотоны. 3. Модуль TCSPC измеряет разницу во времени между триггерным сигналом и каждым обнаруженным фотоном. 4. После нескольких триггерных петлей установлена гистограмма времени обнаружения. 5. Гистограмма может реконструировать форму волны исходного сигнала. Математически можно показать, что вероятность обнаружения фотона в определенное время пропорциональна оптической мощности в то время. Следовательно, гистограмма времени обнаружения может точно представлять форму волны измеренного сигнала.
Ключевые преимущества квантовой микроволновой оптической технологии
По сравнению с традиционными микроволновыми оптическими системами, квантовая микроволновая фотоника имеет несколько ключевых преимуществ: 1. Ультра-высокая чувствительность: обнаруживает чрезвычайно слабые сигналы до одного уровня фотонов. 2. Увеличение полосы пропускания: не ограничено положкой пропускной способности фотоприемника, затронутым только джанитер времени одного фотонного детектора. 3. Улучшенная противоположность: реконструкция TCSPC может отфильтровать сигналы, которые не заблокированы на триггер. 4. Более низкий шум: избегайте шума, вызванного традиционным фотоэлектрическим обнаружением и усилением.
Время сообщения: 27-2024 августа