Tecnoloxía óptica de microondas cuántico

Cuánticoóptico de microondasTecnoloxía
Tecnoloxía óptica de microondasconverteuse nun poderoso campo, combinando as vantaxes da tecnoloxía óptica e de microondas no procesamento de sinal, comunicación, detección e outros aspectos. Non obstante, os sistemas fotónicos convencionais de microondas enfróntanse a algunhas limitacións clave, especialmente en termos de ancho de banda e sensibilidade. Para superar estes retos, os investigadores están empezando a explorar a fotónica cuántica de microondas - un novo campo emocionante que combina os conceptos de tecnoloxía cuántica con fotónica de microondas.

Fundamentos da tecnoloxía óptica de microondas cuánticos
O núcleo da tecnoloxía óptica de microondas cuántico é substituír a óptica tradicionalfotodetectornoLigazón de fotón de microondasCun fotodetector único fotón de alta sensibilidade. Isto permite que o sistema funcione a niveis de potencia óptica extremadamente baixos, ata o nivel dun fotón único, e tamén aumenta o ancho de banda.
Os sistemas típicos de fotóns de microondas cuánticos inclúen: 1. Fontes dun fotón único (por exemplo, láseres atenuados 2.Modulador electro-ópticoPara codificar sinais de microondas/RF 3. Compoñente de procesamento de sinal óptico4. Detectores de fotóns individuais (por exemplo, detectores de nanowire superconductores) 5. Dispositivos electrónicos dependentes do tempo (TCSPC) dependentes do tempo (TCSPC)
A figura 1 mostra a comparación entre as ligazóns tradicionais de fotóns de microondas e as ligazóns de fotóns de microondas cuánticos:

A diferenza clave é o uso de detectores de fotóns e módulos TCSPC en lugar de fotodiodos de alta velocidade. Isto permite a detección de sinais extremadamente débiles, mentres esperamos que impulsen o ancho de banda máis alá dos límites dos fotodetectores tradicionais.

Esquema de detección de fotóns individuais
O esquema único de detección de fotóns é moi importante para os sistemas de fotóns de microondas cuánticos. O principio de traballo é o seguinte: 1. O sinal de disparo periódico sincronizado co sinal medido envíase ao módulo TCSPC. 2. O detector único de fotóns produce unha serie de pulsos que representan os fotóns detectados. 3. O módulo TCSPC mide a diferenza de tempo entre o sinal de disparo e cada fotón detectado. 4. Despois de varios bucles de disparo, establécese o histograma do tempo de detección. 5. O histograma pode reconstruír a forma de onda do sinal orixinal. Matematicamente, pódese demostrar que a probabilidade de detectar un fotón nun momento dado é proporcional á potencia óptica nese momento. Polo tanto, o histograma do tempo de detección pode representar con precisión a forma de onda do sinal medido.

Vantaxes clave da tecnoloxía óptica de microondas cuánticos
En comparación cos sistemas ópticos tradicionais de microondas, a fotónica de microondas cuánticos ten varias vantaxes clave: 1. Sensibilidade ultra-alta: detecta sinais extremadamente débiles ata o nivel único do fotón. 2. Aumento do ancho de banda: non limitado polo ancho de banda do fotodetector, só afectado polo timbre do detector de fotóns. 3. Anti-interferencias melloradas: a reconstrución de TCSPC pode filtrar sinais que non están bloqueados no gatillo. 4. Ruído inferior: Evite o ruído causado pola detección e ampliación fotoeléctrica tradicional.