Кванттықмикротолқынды оптикалықтехнология
Микротолқынды оптикалық технологиясигналдарды өңдеу, байланыс, сенсорлық және басқа да аспектілердегі оптикалық және микротолқынды технологиялардың артықшылықтарын біріктіретін қуатты салаға айналды. Дегенмен, дәстүрлі микротолқынды фотондық жүйелер, әсіресе өткізу қабілеттілігі мен сезімталдық тұрғысынан кейбір негізгі шектеулерге тап болады. Осы қиындықтарды жеңу үшін зерттеушілер кванттық технология ұғымдарын микротолқынды фотоникамен біріктіретін қызықты жаңа сала - кванттық микротолқынды фотониканы зерттей бастады.
Кванттық микротолқынды оптикалық технологияның негіздері
Кванттық микротолқынды оптикалық технологияның негізі дәстүрлі оптикалық технологияны ауыстыру болып табыладыфотодетекторішіндемикротолқынды фотондық байланысжоғары сезімталдықты бір фотонды фотодетектормен. Бұл жүйеге өте төмен оптикалық қуат деңгейлерінде, тіпті бір фотонды деңгейге дейін жұмыс істеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар өткізу қабілеттілігін арттыра алады.
Әдеттегі кванттық микротолқынды фотон жүйелеріне мыналар жатады: 1. Бір фотонды көздер (мысалы, әлсіреген лазерлер 2.Электроптикалық модулятормикротолқынды/ЖЖ сигналдарын кодтауға арналған 3. Оптикалық сигналды өңдеу компоненті 4. Бір фотонды детекторлар (мысалы, аса өткізгіш наносым детекторлары) 5. Уақытқа тәуелді бір фотонды санау (TCSPC) электрондық құрылғылары
1-суретте дәстүрлі микротолқынды фотондық байланыстар мен кванттық микротолқынды фотондық байланыстардың салыстыруы көрсетілген:
Негізгі айырмашылық - жоғары жылдамдықты фотодиодтардың орнына бір фотонды детекторлар мен TCSPC модульдерін пайдалану. Бұл өте әлсіз сигналдарды анықтауға мүмкіндік береді, сонымен бірге өткізу қабілеттілігін дәстүрлі фотодетекторлардың шектеулерінен тыс кеңейтеді деп үміттенеміз.
Бір фотонды анықтау схемасы
Бір фотонды анықтау схемасы кванттық микротолқынды фотон жүйелері үшін өте маңызды. Жұмыс принципі келесідей: 1. Өлшенген сигналмен синхрондалған периодты триггер сигналы TCSPC модуліне жіберіледі. 2. Бір фотонды детектор анықталған фотондарды көрсететін бірқатар импульстарды шығарады. 3. TCSPC модулі триггер сигналы мен әрбір анықталған фотон арасындағы уақыт айырмашылығын өлшейді. 4. Бірнеше триггер циклынан кейін анықтау уақытының гистограммасы орнатылады. 5. Гистограмма бастапқы сигналдың толқын формасын қалпына келтіре алады. Математикалық тұрғыдан алғанда, берілген уақытта фотонды анықтау ықтималдығы сол уақыттағы оптикалық қуатқа пропорционалды екенін көрсетуге болады. Сондықтан анықтау уақытының гистограммасы өлшенген сигналдың толқын формасын дәл көрсете алады.
Кванттық микротолқынды оптикалық технологияның негізгі артықшылықтары
Дәстүрлі микротолқынды оптикалық жүйелермен салыстырғанда, кванттық микротолқынды фотоника бірнеше негізгі артықшылықтарға ие: 1. Өте жоғары сезімталдық: бір фотон деңгейіне дейін өте әлсіз сигналдарды анықтайды. 2. Өткізу қабілеттілігінің артуы: фотодетектордың өткізу қабілеттілігімен шектелмейді, тек бір фотонды детектордың уақыттық діріліне әсер етеді. 3. Кедергіге қарсы күшейту: TCSPC реконструкциясы триггерге бекітілмеген сигналдарды сүзгіден өткізе алады. 4. Шуды азайту: Дәстүрлі фотоэлектрлік анықтау және күшейтуден туындайтын шуды болдырмаңыз.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 27 тамыз