Quantummagnetron optischtechnologie
Optische technologie van de magnetronis een krachtig veld geworden, waarbij de voordelen van optische en magnetrontechnologie worden gecombineerd in signaalverwerking, communicatie, detectie en andere aspecten. Conventionele fotonische systemen met magnetron worden echter geconfronteerd met enkele belangrijke beperkingen, vooral in termen van bandbreedte en gevoeligheid. Om deze uitdagingen te overwinnen, beginnen onderzoekers kwantummicrogolffotonica te verkennen - een opwindend nieuw veld dat de concepten van kwantumtechnologie combineert met magnetronfotonica.
Fundamentals of Quantum Microwave optische technologie
De kern van de optische technologie van de kwantummicrogolf is het vervangen van de traditionele optischefotodetectorin demagnetron foton linkmet een high-gevoeligheid enkele fotonfotodetector. Hierdoor kan het systeem werken op extreem lage optische vermogensniveaus, zelfs tot het niveau van één foton, terwijl het ook mogelijk de bandbreedte verhoogt.
Typische kwantummicrogolffotonensystemen omvatten: 1. Single-foton bronnen (bijv. Verzwakte lasers 2.Elektro-optische modulatorVoor het coderen van microgolf/RF -signalen 3. Optische signaalverwerkingscomponent4. Enkele fotonendetectoren (bijv. Supergeleidende nanodraaddetectoren) 5. Tijdafhankelijke enkele foton tellen (TCSPC) elektronische apparaten
Figuur 1 toont de vergelijking tussen traditionele microgolf fotonverbindingen en kwantummicrogolf fotonenverbindingen:
Het belangrijkste verschil is het gebruik van enkele fotonendetectoren en TCSPC-modules in plaats van high-speed fotodiodes. Dit maakt de detectie van extreem zwakke signalen mogelijk, terwijl hopelijk de bandbreedte buiten de grenzen van traditionele fotodetectors duwt.
Enkel foton detectieschema
Het enkele foton -detectieschema is erg belangrijk voor fotonsystemen van kwantummicrogolf. Het werkende principe is als volgt: 1. Het periodieke triggersignaal gesynchroniseerd met het gemeten signaal wordt naar de TCSPC -module verzonden. 2. De enkele fotonendetector voert een reeks pulsen uit die de gedetecteerde fotonen vertegenwoordigen. 3. De TCSPC -module meet het tijdsverschil tussen het triggersignaal en elk gedetecteerde foton. 4. Na verschillende triggerlussen wordt het detectietijdhistogram vastgesteld. 5. Het histogram kan de golfvorm van het oorspronkelijke signaal reconstrueren. Mathematisch kan worden aangetoond dat de kans op het detecteren van een foton op een bepaald tijdstip op dat moment evenredig is met het optische vermogen. Daarom kan het histogram van de detectietijd de golfvorm van het gemeten signaal nauwkeurig weergeven.
Belangrijkste voordelen van optische technologie van kwantummicrogolf
In vergelijking met traditionele optische systemen in de magnetron, heeft kwantummicrogolffotonica verschillende belangrijke voordelen: 1. Ultrahoge gevoeligheid: detecteert extreem zwakke signalen tot het enkele fotonniveau. 2. Bandbreedte verhoging: niet beperkt door de bandbreedte van de fotodetector, alleen getroffen door de timingjitter van de enkele fotonendetector. 3. Verbeterde anti-interferentie: TCSPC-reconstructie kan signalen filteren die niet aan de trigger zijn vergrendeld. 4. Lagere ruis: vermijd de ruis veroorzaakt door traditionele foto -elektrische detectie en versterking.
Posttijd: augustus-27-2024