Teknologi optik gelombang mikro kuantum

Kuantumgelombang mikro optikteknologi
Teknologi optik gelombang mikrotelah menjadi bidang yang kuat, menggabungkan keunggulan teknologi optik dan gelombang mikro dalam pemrosesan sinyal, komunikasi, penginderaan, dan aspek lainnya. Namun, sistem fotonik gelombang mikro konvensional menghadapi beberapa keterbatasan utama, terutama dalam hal bandwidth dan sensitivitas. Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti mulai mengeksplorasi fotonik gelombang mikro kuantum – bidang baru yang menarik yang menggabungkan konsep teknologi kuantum dengan fotonik gelombang mikro.

Dasar-dasar teknologi optik gelombang mikro kuantum
Inti dari teknologi optik gelombang mikro kuantum adalah untuk menggantikan optik tradisionalfotodetektordi dalamtautan foton gelombang mikrodengan fotodetektor foton tunggal bersensitivitas tinggi. Hal ini memungkinkan sistem beroperasi pada tingkat daya optik yang sangat rendah, bahkan hingga tingkat foton tunggal, sekaligus berpotensi meningkatkan bandwidth.
Sistem foton gelombang mikro kuantum yang umum meliputi: 1. Sumber foton tunggal (misalnya, laser yang dilemahkan 2.Modulator elektro-optikuntuk pengkodean sinyal gelombang mikro/RF 3. Komponen pemrosesan sinyal optik 4. Detektor foton tunggal (misalnya detektor nanokawat superkonduktor) 5. Perangkat elektronik Penghitung Foton Tunggal Bergantung Waktu (TCSPC)
Gambar 1 menunjukkan perbandingan antara tautan foton gelombang mikro tradisional dan tautan foton gelombang mikro kuantum:

Perbedaan utamanya terletak pada penggunaan detektor foton tunggal dan modul TCSPC, alih-alih fotodioda berkecepatan tinggi. Hal ini memungkinkan pendeteksian sinyal yang sangat lemah, sekaligus diharapkan dapat memperluas bandwidth melampaui batas fotodetektor tradisional.

Skema deteksi foton tunggal
Skema deteksi foton tunggal sangat penting untuk sistem foton gelombang mikro kuantum. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut: 1. Sinyal pemicu periodik yang disinkronkan dengan sinyal terukur dikirim ke modul TCSPC. 2. Detektor foton tunggal mengeluarkan serangkaian pulsa yang merepresentasikan foton yang terdeteksi. 3. Modul TCSPC mengukur selisih waktu antara sinyal pemicu dan setiap foton yang terdeteksi. 4. Setelah beberapa putaran pemicu, histogram waktu deteksi terbentuk. 5. Histogram dapat merekonstruksi bentuk gelombang dari sinyal asli. Secara matematis, dapat ditunjukkan bahwa probabilitas mendeteksi foton pada waktu tertentu sebanding dengan daya optik pada saat itu. Oleh karena itu, histogram waktu deteksi dapat secara akurat merepresentasikan bentuk gelombang dari sinyal terukur.

Keunggulan utama teknologi optik gelombang mikro kuantum
Dibandingkan dengan sistem optik gelombang mikro tradisional, fotonik gelombang mikro kuantum memiliki beberapa keunggulan utama: 1. Sensitivitas ultra-tinggi: Mendeteksi sinyal yang sangat lemah hingga tingkat foton tunggal. 2. Peningkatan bandwidth: tidak dibatasi oleh bandwidth fotodetektor, hanya dipengaruhi oleh jitter waktu detektor foton tunggal. 3. Anti-interferensi yang ditingkatkan: Rekonstruksi TCSPC dapat menyaring sinyal yang tidak terkunci pada pemicu. 4. Derau yang lebih rendah: Menghindari derau yang disebabkan oleh deteksi dan amplifikasi fotolistrik tradisional.