טכנולוגיה אופטית מיקרוגית קוונטית

קוונטוםמיקרוגל אופטיטֶכנוֹלוֹגִיָה
טכנולוגיה אופטית במיקרוגלהפך לתחום רב עוצמה, תוך שילוב היתרונות של טכנולוגיית אופטית ומיקרוגל בעיבוד אותות, תקשורת, חישה והיבטים אחרים. עם זאת, מערכות פוטוניות מיקרוגליות קונבנציונאליות מתמודדות עם כמה מגבלות מפתח, במיוחד מבחינת רוחב פס ורגישות. כדי להתגבר על אתגרים אלה, החוקרים מתחילים לחקור פוטוניקה של מיקרוגל קוונטי - תחום חדש ומלהיב המשלב את המושגים של טכנולוגיית קוונטים עם פוטוניקה במיקרוגל.

יסודות הטכנולוגיה האופטית של מיקרוגל קוונטי
ליבת הטכנולוגיה האופטית של מיקרוגל קוונטי היא להחליף את האופטי המסורתיגלאי פוטובקישור פוטון מיקרוגלעם פוטון פוטון פוטון יחיד ברגישות גבוהה. זה מאפשר למערכת לפעול ברמות כוח אופטיות נמוכות במיוחד, אפילו לרמה של פוטון יחיד, ובנוסף גם להגדיל את רוחב הפס.
מערכות פוטון מיקרוגל קוונטיות טיפוסיות כוללות: 1. מקורות עם פוטון בודד (למשל, לייזרים מנוכחים 2.מודולטור אלקטרו-אופטילקידוד אותות מיקרוגל/RF 3. רכיב עיבוד אות אופטי 4. גלאי פוטון בודדים (למשל גלאי ננו -מוליכים מוליכים סופר -מוליכים) 5. ספירה לפוטונים יחידה תלויה בזמן (TCSPC) מכשירים אלקטרוניים
איור 1 מציג את ההשוואה בין קישורי פוטון מיקרוגל מסורתיים לבין קישורי פוטון מיקרוגל קוונטיים:

ההבדל העיקרי הוא השימוש בגלאי פוטון בודדים ומודולי TCSPC במקום פוטודיודים במהירות גבוהה. זה מאפשר גילוי של אותות חלשים במיוחד, תוך קביעה לדחוף את רוחב הפס מעבר לגבולות הפוטו -גלאים המסורתיים.

ערכת גילוי פוטונים יחידה
ערכת גילוי הפוטונים היחידה חשובה מאוד למערכות פוטון מיקרוגל קוונטיות. עיקרון העבודה הוא כדלקמן: 1. אות ההדק התקופתי המסונכרן עם האות המדוד נשלח למודול TCSPC. 2. גלאי הפוטונים הבודד מוציא סדרת פולסים המייצגים את הפוטונים שהתגלו. 3. מודול TCSPC מודד את הפרש הזמן בין אות ההדק לכל פוטון שזוהה. 4. לאחר מספר לולאות טריגר, נוצרת היסטוגרמת זמן הגילוי. 5. ההיסטוגרמה יכולה לשחזר את צורת הגל של האות המקורי. באופן מתתי, ניתן להראות כי ההסתברות לאיתור פוטון בזמן נתון היא פרופורציונאלית לכוח האופטי באותה תקופה. לפיכך, ההיסטוגרמה של זמן הגילוי יכולה לייצג במדויק את צורת הגל של האות שנמדד.

יתרונות עיקריים של טכנולוגיה אופטית מיקרוגית קוונטית
בהשוואה למערכות אופטיות מיקרוגל מסורתיות, פוטוניקס מיקרוגל קוונטי יש מספר יתרונות עיקריים: 1. רגישות גבוהה במיוחד: מגלה אותות חלשים במיוחד לרמת הפוטון היחידה. 2. עליית רוחב הפס: לא מוגבלת על ידי רוחב הפס של גלאי הצילום, מושפע רק מריצוד העיתוי של גלאי הפוטונים היחיד. 3. אנטי-אינטרפורמציה משופרת: שחזור TCSPC יכול לסנן אותות שאינם נעולים להדק. 4 רעש נמוך יותר: הימנע מהרעש הנגרם כתוצאה מגילוי והגברה פוטו -אלקטריים מסורתיים.