التكنولوجيا البصرية للميكروويف الكمومي

الكمالميكروويف الضوئيةتكنولوجيا
التكنولوجيا البصرية الميكروويفأصبح مجالًا قويًا ، يجمع بين مزايا تكنولوجيا البصرية والميكروويف في معالجة الإشارات والاتصالات والاستشعار والجوانب الأخرى. ومع ذلك ، تواجه الأنظمة الضوئية للميكروويف التقليدية بعض القيود الرئيسية ، خاصة من حيث عرض النطاق الترددي والحساسية. للتغلب على هذه التحديات ، بدأ الباحثون في استكشاف الضوئية الكمومية للميكروويف - وهو مجال جديد مثير يجمع بين مفاهيم التكنولوجيا الكمومية مع الضوئية الميكروويف.

أساسيات التكنولوجيا البصرية للميكروويف الكمومي
إن جوهر التكنولوجيا البصرية للميكروويف الكمومي هو استبدال البصرية التقليديةالكاشف الضوئيفيرابط الفوتون الميكروويفمع الكشف الضوئي الفوتون الفوتون المفرد عالي الحساسية. يتيح هذا للنظام العمل بمستويات طاقة ضوئية منخفضة للغاية ، حتى وصولاً إلى مستوى الفوتون الواحد ، مع زيادة النطاق الترددي.
تشمل أنظمة فوتون الميكروويف الكمومية النموذجية ما يلي: 1. مصادر الفوتون الواحدة (على سبيل المثال ، الليزر المخفف 2.المغير الكهربائيلترميز إشارات الميكروويف/RF 3. مكون معالجة الإشارات البصرية 4. أجهزة الكشف عن الفوتون الفردي (مثل كاشفات الأسلاك النانوية الفائقة) 5.
يوضح الشكل 1 المقارنة بين روابط فوتون الميكروويف التقليدية وروابط الفوتون الميكروويف الكمومي:

الفرق الرئيسي هو استخدام أجهزة الكشف عن الفوتون الفردية ووحدات TCSPC بدلاً من الأدوار الضوئية عالية السرعة. يتيح ذلك اكتشاف الإشارات الضعيفة للغاية ، بينما نأمل أن ندفع النطاق الترددي إلى ما وراء حدود أجهزة الكشف عن الصور التقليدية.

مخطط اكتشاف فوتون واحد
يعد مخطط الكشف عن الفوتون الفردي مهمًا جدًا لأنظمة فوتون الميكروويف الكمومية. مبدأ العمل هو كما يلي: 1. يتم إرسال إشارة الزناد الدورية المتزامنة مع الإشارة المقاسة إلى وحدة TCSPC. 2. كاشف الفوتون المفرد يخرج سلسلة من النبضات التي تمثل الفوتونات المكتشفة. 3. وحدة TCSPC تقيس الفرق الزمني بين إشارة الزناد وكل فوتون المكتشف. 4. بعد عدة حلقات الزناد ، يتم إنشاء الرسم البياني لوقت الكشف. 5. يمكن أن يعيد الرسم البياني بناء الشكل الموجي للإشارة الأصلية. لذلك ، يمكن أن يمثل الرسم البياني لوقت الكشف بدقة الشكل الموجي للإشارة المقاسة.

المزايا الرئيسية للتكنولوجيا البصرية للميكروويف الكمومي
بالمقارنة مع الأنظمة الضوئية للميكروويف التقليدية ، فإن الضوئية الكمومية للميكروويف لديها العديد من المزايا الرئيسية: 1. حساسية عالية للغاية: يكتشف إشارات ضعيفة للغاية وصولاً إلى مستوى الفوتون المفرد. 2. زيادة النطاق الترددي: لا يقتصر على نطاق النطاق الترددي لمكاشو الضوئي ، الذي يتأثر فقط بوقوع توقيت كاشف الفوتون المفرد. 3. محسّنة للمؤتمرات المورقة: يمكن لإعادة بناء TCSPC تصفية الإشارات غير المقفلة على المشغل. 4. انخفاض الضوضاء: تجنب الضوضاء الناتجة عن الكشف الكهروضوئي التقليدي والتضخيم.