Skammta örbylgjuofn ljóstækni

Kvantumörbylgjuofn sjóntækitækni
Örbylgjuljóstæknihefur orðið öflugt svið sem sameinar kosti ljós- og örbylgjutækni í merkjavinnslu, samskiptum, skynjun og öðrum þáttum. Hins vegar standa hefðbundin örbylgjuljósfræðileg kerfi frammi fyrir nokkrum lykiltakmörkunum, sérstaklega hvað varðar bandbreidd og næmi. Til að sigrast á þessum áskorunum eru vísindamenn farnir að kanna skammtafræðilega örbylgjuljósfræði – spennandi nýtt svið sem sameinar hugtök skammtafræðilegrar tækni og örbylgjuljósfræði.

Grunnatriði skammtafræðilegrar örbylgjuofnsljóstækni
Kjarninn í örbylgjuofnsljóstækni skammtafræðinnar er að koma í stað hefðbundinnar ljósleiðara.ljósnemiíörbylgjufótóntengingmeð mjög næmum einfótóna ljósnema. Þetta gerir kerfinu kleift að starfa við afar lágt ljósstyrk, jafnvel niður í einfótóna, en jafnframt hugsanlega auka bandvídd.
Dæmigert örbylgjufótónakerfi fyrir skammta eru meðal annars: 1. Einfótónagjafar (t.d. deyfðir leysir 2.Raf-ljósleiðari1. Til að umrita örbylgju-/RF-merki 2. Íhlutur fyrir vinnslu ljósleiðaramerkja 3. Einföld ljósleiðaraskynjari (t.d. ofurleiðandi nanóvírskynjari) 4. Tímaháð rafeindatæki fyrir talningu einstakra ljósleiðara (TCSPC)
Mynd 1 sýnir samanburð á hefðbundnum örbylgjufótónatengjum og skammtafræðilegum örbylgjufótónatengjum:

Lykilmunurinn er notkun á einfótóna skynjurum og TCSPC einingum í stað hraðvirkra ljósdíóða. Þetta gerir kleift að greina afar veik merki, en vonandi færir bandvíddina út fyrir mörk hefðbundinna ljósnema.

Aðferð til að greina staka ljóseind
Aðferðin til að greina staka ljóseind ​​er mjög mikilvæg fyrir skammtafræðileg örbylgjuljóseindakerfi. Virknisreglan er sem hér segir: 1. Reglubundið kveikjumerki, samstillt við mælda merkið, er sent til TCSPC einingarinnar. 2. Stakur ljóseindarskynjari sendir frá sér röð púlsa sem tákna greindar ljóseindir. 3. TCSPC einingin mælir tímamuninn á milli kveikjumerkisins og hverrar greindrar ljóseinda. 4. Eftir nokkrar kveikjulykkjur er súlurit fyrir greiningartíma komið á. 5. Súluritið getur endurskapað bylgjuform upprunalega merkisins. Stærðfræðilega er hægt að sýna fram á að líkurnar á að greina ljóseind ​​á gefnum tíma eru í réttu hlutfalli við ljósafl á þeim tíma. Þess vegna getur súlurit greiningartímans nákvæmlega táknað bylgjuform mælda merkisins.

Helstu kostir skammtafræðilegrar örbylgjuofnsljóstækni
Í samanburði við hefðbundin örbylgjuofnaljósfræðileg kerfi hefur skammtafræðileg örbylgjuofnaljósfræði nokkra lykilkosti: 1. Mjög mikil næmni: Nemur afar veik merki allt niður á stig stakra ljóseinda. 2. Aukin bandbreidd: ekki takmörkuð af bandbreidd ljósnemans, aðeins fyrir áhrifum af tímasetningarrofi stakra ljóseindanemans. 3. Bætt truflunarvörn: Endurgerð TCSPC getur síað út merki sem eru ekki læst við kveikjuna. 4. Minni hávaði: Forðist hávaða sem stafar af hefðbundinni ljósnemagreiningu og mögnun.