فناوری نوری مایکروویو کوانتومی

مقدارنوری مایکروویوفناوری
فناوری نوری مایکروویوبه یک میدان قدرتمند تبدیل شده است و مزایای فناوری نوری و مایکروویو را در پردازش سیگنال ، ارتباط ، سنجش و جنبه های دیگر ترکیب می کند. با این حال ، سیستم های فوتونی مایکروویو معمولی با برخی از محدودیت های کلیدی ، به ویژه از نظر پهنای باند و حساسیت روبرو هستند. برای غلبه بر این چالش ها ، محققان شروع به کشف فوتونیک های کوانتومی مایکروویو می کنند - یک زمینه جدید هیجان انگیز که مفاهیم فناوری کوانتومی را با فوتونیک مایکروویو ترکیب می کند.

اصول فناوری نوری مایکروویو کوانتومی
هسته فناوری نوری مایکروویو کوانتومی جایگزینی نوری سنتی استدستگاه نوریدرلینک فوتون مایکروویوبا یک فوتون فوتون تک با حساسیت بالا. این امر به سیستم اجازه می دهد تا در سطح قدرت نوری بسیار پایین ، حتی به سطح تک فوتون ، کار کند ، در حالی که به طور بالقوه پهنای باند را نیز افزایش می دهد.
سیستم های فوتون مایکروویو کوانتومی معمولی عبارتند از: 1. منابع تک فوتونی (به عنوان مثال ، لیزرهای ضعیف 2.تعدیل کننده الکترو نوریبرای رمزگذاری سیگنال های مایکروویو/RF 3. مؤلفه پردازش سیگنال نوری 4. آشکارسازهای تک فوتون (به عنوان مثال آشکارسازهای نانوسیم ابررسانا) 5. دستگاههای الکترونیکی شمارش فوتون تک وابسته به زمان (TCSPC)
شکل 1 مقایسه بین پیوندهای فوتون مایکروویو سنتی و پیوندهای فوتون مایکروویو کوانتومی را نشان می دهد:

تفاوت اصلی استفاده از آشکارسازهای تک فوتون و ماژول های TCSPC به جای فوتودیودهای با سرعت بالا است. این امکان تشخیص سیگنال های بسیار ضعیف را فراهم می کند ، در حالی که امیدوارم پهنای باند را فراتر از حد فوتودکتورهای سنتی قرار دهد.

طرح تشخیص تک فوتون
طرح تشخیص تک فوتون برای سیستم های فوتون مایکروویو کوانتومی بسیار مهم است. اصل کار به شرح زیر است: 1. سیگنال ماشه دوره ای همزمان با سیگنال اندازه گیری شده به ماژول TCSPC ارسال می شود. 2. ردیاب تک فوتون یک سری از پالس ها را نشان می دهد که نشان دهنده فوتون های شناسایی شده است. 3. ماژول TCSPC اختلاف زمان بین سیگنال ماشه و هر فوتون شناسایی شده را اندازه گیری می کند. 4. پس از چندین حلقه ماشه ، هیستوگرام زمان تشخیص ایجاد می شود. 5. هیستوگرام می تواند شکل موج سیگنال اصلی را بازسازی کند. از نظر مزمن ، می توان نشان داد که احتمال تشخیص فوتون در یک زمان معین متناسب با قدرت نوری در آن زمان است. بنابراین ، هیستوگرام زمان تشخیص می تواند به طور دقیق شکل موج سیگنال اندازه گیری شده را نشان دهد.

مزایای اصلی فناوری نوری مایکروویو کوانتومی
در مقایسه با سیستم های نوری مایکروویو سنتی ، فوتونیک مایکروویو کوانتومی دارای چندین مزیت کلیدی است: 1. حساسیت فوق العاده بالا: سیگنال های بسیار ضعیف را تا سطح فوتون منفرد تشخیص می دهد. 2. افزایش پهنای باند: محدود به پهنای باند فوتودکتور ، که فقط تحت تأثیر زمانبندی زمان ردیاب فوتون قرار دارد. 3. ضد مداخله پیشرفته: بازسازی TCSPC می تواند سیگنال هایی را که به ماشه قفل نشده اند فیلتر کند. 4. سر و صدای پایین: از سر و صدای ناشی از تشخیص و تقویت فوتوالکتریک سنتی خودداری کنید.