Kuantikoamikrouhin optikoateknologia
Mikrouhinen teknologia optikoaeremu indartsu bihurtu da, seinaleen prozesamenduan, komunikazioan, sentsoreetan eta beste alderdi batzuetan teknologia optikoaren eta mikrouhinen abantailak konbinatzen baititu. Hala ere, ohiko mikrouhin fotonika sistemek muga nagusi batzuk dituzte, batez ere banda-zabalera eta sentikortasunari dagokionez. Erronka horiei aurre egiteko, ikertzaileek mikrouhin fotonika kuantikoa aztertzen hasi dira: teknologia kuantikoaren kontzeptuak mikrouhin fotonikarekin konbinatzen dituen eremu berri eta zirraragarria.
Mikrouhin kuantikoaren teknologia optikoaren oinarriak
Mikrouhin kuantikoaren teknologia optikoaren muina teknologia optiko tradizionalak ordezkatzea da.fotodetektagailu-nmikrouhinen fotoi loturasentikortasun handiko fotoi bakarreko fotodetektagailu batekin. Horri esker, sistemak potentzia optiko maila oso baxuetan funtziona dezake, baita fotoi bakarreko mailaraino ere, eta, aldi berean, banda-zabalera handitu dezake.
Mikrouhin kuantikoen fotoi-sistema tipikoen artean daude: 1. Fotoi bakarreko iturriak (adibidez, laser ahulduak 2.Modulatzaile elektro-optikoa3. Mikrouhin/RF seinaleak kodetzeko. 4. Seinale optikoak prozesatzeko osagaia. 5. Fotoi bakarreko detektagailuak (adibidez, nanohari supereroaleen detektagailuak). 6. Denboraren araberako fotoi bakarreko zenbaketa (TCSPC) gailu elektronikoak.
1. irudiak mikrouhin-fotoi lotura tradizionalen eta mikrouhin-fotoi lotura kuantikoen arteko konparaketa erakusten du:
Desberdintasun nagusia fotodiodo abiadura handikoen ordez fotoi bakarreko detektagailuak eta TCSPC moduluak erabiltzea da. Horri esker, seinale oso ahulak detektatu daitezke, eta, aldi berean, banda-zabalera fotodetektagailu tradizionalen mugetatik haratago bultzatu daiteke.
Fotoi bakarreko detekzio eskema
Fotoi bakarreko detekzio-eskema oso garrantzitsua da mikrouhin kuantikoen fotoi-sistemetarako. Funtzionamendu-printzipioa honako hau da: 1. Neurtutako seinalearekin sinkronizatutako aldizkako abiarazle-seinalea TCSPC modulura bidaltzen da. 2. Fotoi bakarreko detektagailuak detektatutako fotoiak adierazten dituzten pultsu-serie bat igortzen du. 3. TCSPC moduluak abiarazle-seinalearen eta detektatutako fotoi bakoitzaren arteko denbora-diferentzia neurtzen du. 4. Hainbat abiarazle-begizta egin ondoren, detekzio-denboraren histograma ezartzen da. 5. Histogramak jatorrizko seinalearen uhin-forma berreraiki dezake. Matematikoki, erakuts daiteke une jakin batean fotoi bat detektatzeko probabilitatea une horretako potentzia optikoaren proportzionala dela. Beraz, detekzio-denboraren histogramak neurtutako seinalearen uhin-forma zehatz-mehatz irudika dezake.
Mikrouhin kuantikoaren teknologia optikoaren abantaila nagusiak
Mikrouhin-sistema optiko tradizionalen aldean, mikrouhin-fotonika kuantikoak hainbat abantaila nagusi ditu: 1. Sentikortasun ultra-altua: Seinale oso ahulak detektatzen ditu fotoi bakarreko mailaraino. 2. Banda-zabaleraren handitzea: ez dago fotodetektagailuaren banda-zabalerak mugatuta, fotoi bakarreko detektagailuaren denbora-dardarazioak bakarrik eragiten dio. 3. Interferentziaren aurkako hobetua: TCSPC berreraikuntzak abiarazleari lotuta ez dauden seinaleak iragaz ditzake. 4. Zarata txikiagoa: Saihestu detekzio eta anplifikazio fotoelektriko tradizionalak eragindako zarata.
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 27a