Công nghệ quang vi sóng lượng tử

Lượng tửLò vi sóng quang họccông nghệ
Công nghệ quang vi sóngđã trở thành một lĩnh vực mạnh mẽ, kết hợp các lợi thế của công nghệ quang và lò vi sóng trong xử lý tín hiệu, giao tiếp, cảm biến và các khía cạnh khác. Tuy nhiên, các hệ thống quang tử vi sóng thông thường phải đối mặt với một số hạn chế chính, đặc biệt là về băng thông và độ nhạy. Để khắc phục những thách thức này, các nhà nghiên cứu bắt đầu khám phá quang tử vi sóng lượng tử - một lĩnh vực mới thú vị kết hợp các khái niệm về công nghệ lượng tử với quang tử vi sóng.

Nguyên tắc cơ bản của công nghệ quang vi sóng lượng tử
Cốt lõi của công nghệ quang vi sóng lượng tử là thay thế quang học truyền thốngPhotodetectortrongLiên kết photon vi sóngvới bộ quang điện quang đơn nhạy cảm cao. Điều này cho phép hệ thống hoạt động ở mức năng lượng quang cực thấp, thậm chí xuống mức đơn photon, đồng thời cũng có khả năng tăng băng thông.
Các hệ thống photon vi sóng lượng tử điển hình bao gồm: 1. Nguồn đơn photon (ví dụ: Laser suy giảm 2.Bộ điều biến quang điệnđể mã hóa tín hiệu vi sóng/RF 3. Thành phần xử lý tín hiệu quang4. Máy dò photon đơn (ví dụ: máy dò dây nano siêu dẫn) 5. Thiết bị điện tử phụ thuộc vào thời gian
Hình 1 cho thấy sự so sánh giữa các liên kết photon vi sóng truyền thống và các liên kết photon vi sóng lượng tử:

Sự khác biệt chính là việc sử dụng các máy dò photon đơn và các mô-đun TCSPC thay vì photodiodes tốc độ cao. Điều này cho phép phát hiện các tín hiệu cực kỳ yếu, đồng thời hy vọng sẽ đẩy băng thông vượt quá giới hạn của bộ quang điện truyền thống.

Sơ đồ phát hiện photon
Sơ đồ phát hiện photon đơn rất quan trọng đối với các hệ thống photon vi sóng lượng tử. Nguyên tắc làm việc như sau: 1. Tín hiệu kích hoạt định kỳ được đồng bộ hóa với tín hiệu đo được gửi đến mô -đun TCSPC. 2. Máy dò photon đơn tạo ra một loạt các xung đại diện cho các photon được phát hiện. 3. Mô -đun TCSPC đo chênh lệch thời gian giữa tín hiệu kích hoạt và mỗi photon được phát hiện. 4. Sau một số vòng kích hoạt, biểu đồ thời gian phát hiện được thiết lập. 5. Biểu đồ có thể xây dựng lại dạng sóng của tín hiệu gốc. Về mặt, có thể chứng minh rằng xác suất phát hiện photon tại một thời điểm nhất định tỷ lệ thuận với công suất quang tại thời điểm đó. Do đó, biểu đồ của thời gian phát hiện có thể biểu thị chính xác dạng sóng của tín hiệu đo được.

Ưu điểm chính của công nghệ quang vi sóng lượng tử
So với các hệ thống quang học vi sóng truyền thống, quang tử vi sóng lượng tử có một số lợi thế chính: 1. Độ nhạy cực cao: Phát hiện các tín hiệu cực kỳ yếu xuống mức photon đơn. 2. Tăng băng thông: Không giới hạn bởi băng thông của bộ quang điện tử, chỉ bị ảnh hưởng bởi thời gian jitter của máy dò photon đơn. 3. Tăng cường chống can thiệp: Tái tạo TCSPC có thể lọc các tín hiệu không bị khóa vào kích hoạt. 4. Tiếng ồn thấp hơn: Tránh nhiễu gây ra bởi phát hiện và khuếch đại quang điện truyền thống.