క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ

క్వాంటంమైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్టెక్నాలజీ
మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీసిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్, కమ్యూనికేషన్, సెన్సింగ్ మరియు ఇతర అంశాలలో ఆప్టికల్ మరియు మైక్రోవేవ్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తూ, శక్తివంతమైన రంగంగా మారింది. అయితే, సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థలు ముఖ్యంగా బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు సున్నితత్వం పరంగా కొన్ని కీలక పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి. ఈ సవాళ్లను అధిగమించడానికి, పరిశోధకులు క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్‌ను అన్వేషించడం ప్రారంభించారు - క్వాంటం టెక్నాలజీ భావనలను మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్‌తో మిళితం చేసే ఉత్తేజకరమైన కొత్త రంగం.

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రాథమిక అంశాలు
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రధాన అంశం సాంప్రదాయ ఆప్టికల్‌ను భర్తీ చేయడం.ఫోటోడిటెక్టర్లోమైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింక్అధిక-సున్నితత్వ సింగిల్ ఫోటాన్ ఫోటోడెటెక్టర్‌తో. ఇది వ్యవస్థను చాలా తక్కువ ఆప్టికల్ పవర్ స్థాయిలలో, సింగిల్-ఫోటాన్ స్థాయి వరకు కూడా పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అదే సమయంలో బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను కూడా పెంచుతుంది.
సాధారణ క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ వ్యవస్థలు: 1. సింగిల్-ఫోటాన్ మూలాలు (ఉదా., అటెన్యుయేటెడ్ లేజర్‌లు 2.ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్మైక్రోవేవ్/RF సిగ్నల్‌లను ఎన్కోడింగ్ చేయడానికి 3. ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ భాగం 4. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు (ఉదా. సూపర్‌కండక్టింగ్ నానోవైర్ డిటెక్టర్లు) 5. సమయ ఆధారిత సింగిల్ ఫోటాన్ కౌంటింగ్ (TCSPC) ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు
సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింకులు మరియు క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ లింకుల మధ్య పోలికను చిత్రం 1 చూపిస్తుంది:

హై-స్పీడ్ ఫోటోడియోడ్‌లకు బదులుగా సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు మరియు TCSPC మాడ్యూల్‌లను ఉపయోగించడం ప్రధాన తేడా. ఇది చాలా బలహీనమైన సిగ్నల్‌లను గుర్తించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, అదే సమయంలో బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను సాంప్రదాయ ఫోటోడిటెక్టర్‌ల పరిమితులకు మించి నెట్టివేస్తుంది.

సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్ స్కీమ్
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ వ్యవస్థలకు సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్ స్కీమ్ చాలా ముఖ్యమైనది. పని సూత్రం ఈ క్రింది విధంగా ఉంది: 1. కొలిచిన సిగ్నల్‌తో సమకాలీకరించబడిన ఆవర్తన ట్రిగ్గర్ సిగ్నల్ TCSPC మాడ్యూల్‌కు పంపబడుతుంది. 2. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్ గుర్తించబడిన ఫోటాన్‌లను సూచించే పల్స్‌ల శ్రేణిని అవుట్‌పుట్ చేస్తుంది. 3. TCSPC మాడ్యూల్ ట్రిగ్గర్ సిగ్నల్ మరియు కనుగొనబడిన ప్రతి ఫోటాన్ మధ్య సమయ వ్యత్యాసాన్ని కొలుస్తుంది. 4. అనేక ట్రిగ్గర్ లూప్‌ల తర్వాత, డిటెక్షన్ టైమ్ హిస్టోగ్రామ్ స్థాపించబడుతుంది. 5. హిస్టోగ్రామ్ అసలు సిగ్నల్ యొక్క తరంగ రూపాన్ని పునర్నిర్మించగలదు. గణితశాస్త్రపరంగా, ఇచ్చిన సమయంలో ఫోటాన్‌ను గుర్తించే సంభావ్యత ఆ సమయంలో ఆప్టికల్ శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని చూపవచ్చు. అందువల్ల, డిటెక్షన్ సమయం యొక్క హిస్టోగ్రామ్ కొలిచిన సిగ్నల్ యొక్క తరంగ రూపాన్ని ఖచ్చితంగా సూచిస్తుంది.

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ టెక్నాలజీ యొక్క ముఖ్య ప్రయోజనాలు
సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే, క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ అనేక కీలక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది: 1. అల్ట్రా-హై సెన్సిటివిటీ: సింగిల్ ఫోటాన్ స్థాయి వరకు చాలా బలహీనమైన సిగ్నల్‌లను గుర్తిస్తుంది. 2. బ్యాండ్‌విడ్త్ పెరుగుదల: ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క బ్యాండ్‌విడ్త్ ద్వారా పరిమితం కాదు, సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్టర్ యొక్క టైమింగ్ జిట్టర్ ద్వారా మాత్రమే ప్రభావితమవుతుంది. 3. మెరుగైన యాంటీ-ఇంటర్‌ఫరెన్స్: TCSPC పునర్నిర్మాణం ట్రిగ్గర్‌కు లాక్ చేయని సిగ్నల్‌లను ఫిల్టర్ చేయగలదు. 4. తక్కువ శబ్దం: సాంప్రదాయ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ డిటెక్షన్ మరియు యాంప్లిఫికేషన్ వల్ల కలిగే శబ్దాన్ని నివారించండి.