Quantummicrowave opticalteknolohiya
Microwave optical na teknolohiyaay naging isang malakas na larangan, pinagsasama ang mga pakinabang ng optical at microwave na teknolohiya sa pagpoproseso ng signal, komunikasyon, sensing at iba pang aspeto. Gayunpaman, ang maginoo na microwave photonic system ay nahaharap sa ilang mahahalagang limitasyon, lalo na sa mga tuntunin ng bandwidth at sensitivity. Upang malampasan ang mga hamong ito, sinisimulan ng mga mananaliksik na galugarin ang quantum microwave photonics - isang kapana-panabik na bagong larangan na pinagsasama ang mga konsepto ng quantum technology sa microwave photonics.
Mga pangunahing kaalaman ng quantum microwave optical technology
Ang core ng quantum microwave optical technology ay upang palitan ang tradisyonal na opticalphotodetectorsalink ng microwave photonna may high-sensitivity na single photon photodetector. Nagbibigay-daan ito sa system na gumana sa napakababang optical power level, kahit hanggang sa single-photon level, habang potensyal din na tumataas ang bandwidth.
Kasama sa mga karaniwang quantum microwave photon system ang: 1. Single-photon source (hal., attenuated lasers 2.Electro-optic modulatorpara sa pag-encode ng microwave/RF signal 3. Optical signal processing component4. Mga single photon detector (hal. Superconducting nanowire detector) 5. Time dependent single photon Counting (TCSPC) na mga elektronikong device
Ipinapakita ng Figure 1 ang paghahambing sa pagitan ng tradisyonal na microwave photon link at quantum microwave photon link:
Ang pangunahing pagkakaiba ay ang paggamit ng solong photon detector at TCSPC modules sa halip na high-speed photodiodes. Ito ay nagbibigay-daan sa pagtuklas ng napakahinang mga signal, habang sana ay itinutulak ang bandwidth na lampas sa mga limitasyon ng tradisyonal na photodetector.
Iisang photon detection scheme
Ang solong photon detection scheme ay napakahalaga para sa quantum microwave photon system. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ay ang mga sumusunod: 1. Ang periodic trigger signal na naka-synchronize sa sinusukat na signal ay ipinapadala sa TCSPC module. 2. Ang nag-iisang photon detector ay naglalabas ng isang serye ng mga pulso na kumakatawan sa mga nakitang photon. 3. Sinusukat ng TCSPC module ang pagkakaiba ng oras sa pagitan ng trigger signal at ng bawat nakitang photon. 4. Pagkatapos ng ilang pag-trigger na mga loop, ang histogram ng oras ng pagtuklas ay naitatag. 5. Maaaring muling buuin ng histogram ang waveform ng orihinal na signal. Sa matematika, maipapakita na ang posibilidad ng pag-detect ng photon sa isang partikular na oras ay proporsyonal sa optical power sa oras na iyon. Samakatuwid, ang histogram ng oras ng pagtuklas ay maaaring tumpak na kumatawan sa waveform ng sinusukat na signal.
Mga pangunahing bentahe ng quantum microwave optical technology
Kung ikukumpara sa tradisyunal na microwave optical system, ang quantum microwave photonics ay may ilang pangunahing bentahe: 1. Napakataas na sensitivity: Nakikita ang napakahinang signal hanggang sa solong antas ng photon. 2. Pagtaas ng bandwidth: hindi limitado ng bandwidth ng photodetector, apektado lang ng timing jitter ng solong photon detector. 3. Pinahusay na anti-interference: Maaaring i-filter ng TCSPC reconstruction ang mga signal na hindi naka-lock sa trigger. 4. Mas mababang ingay: Iwasan ang ingay na dulot ng tradisyonal na photoelectric detection at amplification.
Oras ng post: Aug-27-2024