क्वांटममायक्रोवेव्ह ऑप्टिकलतंत्रज्ञान
मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानसिग्नल प्रोसेसिंग, कम्युनिकेशन, सेन्सिंग आणि इतर पैलूंमध्ये ऑप्टिकल आणि मायक्रोवेव्ह तंत्रज्ञानाचे फायदे एकत्रित करणारे हे एक शक्तिशाली क्षेत्र बनले आहे. तथापि, पारंपारिक मायक्रोवेव्ह फोटोनिक प्रणालींना काही प्रमुख मर्यादांचा सामना करावा लागतो, विशेषतः बँडविड्थ आणि संवेदनशीलतेच्या बाबतीत. या आव्हानांवर मात करण्यासाठी, संशोधक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्सचा शोध घेण्यास सुरुवात करत आहेत - एक रोमांचक नवीन क्षेत्र जे क्वांटम तंत्रज्ञानाच्या संकल्पनांना मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्सशी जोडते.
क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाची मूलभूत तत्त्वे
क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाचा गाभा म्हणजे पारंपारिक ऑप्टिकलची जागा घेणेफोटोडिटेक्टरमध्येमायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंकउच्च-संवेदनशीलता असलेल्या सिंगल फोटॉन फोटोडिटेक्टरसह. हे सिस्टमला अत्यंत कमी ऑप्टिकल पॉवर लेव्हलवर, अगदी सिंगल-फोटॉन लेव्हलपर्यंत देखील ऑपरेट करण्यास अनुमती देते, तसेच बँडविड्थमध्ये संभाव्य वाढ देखील करते.
ठराविक क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन सिस्टीममध्ये हे समाविष्ट आहे: १. सिंगल-फोटॉन स्रोत (उदा., अ‍ॅटेन्युएटेड लेसर २.इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरमायक्रोवेव्ह/आरएफ सिग्नल एन्कोड करण्यासाठी ३. ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग घटक ४. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर (उदा. सुपरकंडक्टिंग नॅनोवायर डिटेक्टर) ५. वेळेवर अवलंबून सिंगल फोटॉन काउंटिंग (टीसीएसपीसी) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे
आकृती १ पारंपारिक मायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंक्स आणि क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन लिंक्समधील तुलना दर्शवते:
मुख्य फरक म्हणजे हाय-स्पीड फोटोडायोड्सऐवजी सिंगल फोटॉन डिटेक्टर आणि टीसीएसपीसी मॉड्यूलचा वापर. हे अत्यंत कमकुवत सिग्नल शोधण्यास सक्षम करते, तर बँडविड्थ पारंपारिक फोटोडिटेक्टरच्या मर्यादेपलीकडे ढकलण्याची आशा करते.
एकल फोटॉन शोध योजना
क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटॉन सिस्टीमसाठी सिंगल फोटॉन डिटेक्शन स्कीम खूप महत्त्वाची आहे. काम करण्याचे तत्व खालीलप्रमाणे आहे: १. मोजलेल्या सिग्नलशी समक्रमित केलेला नियतकालिक ट्रिगर सिग्नल TCSPC मॉड्यूलला पाठवला जातो. २. सिंगल फोटॉन डिटेक्टर शोधलेल्या फोटॉनचे प्रतिनिधित्व करणाऱ्या पल्सची मालिका आउटपुट करतो. ३. TCSPC मॉड्यूल ट्रिगर सिग्नल आणि प्रत्येक शोधलेल्या फोटॉनमधील वेळेचा फरक मोजतो. ४. अनेक ट्रिगर लूपनंतर, डिटेक्शन टाइम हिस्टोग्राम स्थापित केला जातो. ५. हिस्टोग्राम मूळ सिग्नलच्या वेव्हफॉर्मची पुनर्रचना करू शकतो. गणितीयदृष्ट्या, हे दाखवता येते की दिलेल्या वेळी फोटॉन शोधण्याची संभाव्यता त्या वेळी असलेल्या ऑप्टिकल पॉवरच्या प्रमाणात असते. म्हणून, डिटेक्शन टाइमचा हिस्टोग्राम मोजलेल्या सिग्नलच्या वेव्हफॉर्मचे अचूक प्रतिनिधित्व करू शकतो.
क्वांटम मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल तंत्रज्ञानाचे प्रमुख फायदे
पारंपारिक मायक्रोवेव्ह ऑप्टिकल सिस्टीमच्या तुलनेत, क्वांटम मायक्रोवेव्ह फोटोनिक्सचे अनेक प्रमुख फायदे आहेत: १. अति-उच्च संवेदनशीलता: सिंगल फोटॉन पातळीपर्यंत अत्यंत कमकुवत सिग्नल शोधते. २. बँडविड्थ वाढ: फोटोडिटेक्टरच्या बँडविड्थद्वारे मर्यादित नाही, फक्त सिंगल फोटॉन डिटेक्टरच्या वेळेच्या जिटरमुळे प्रभावित होते. ३. वर्धित अँटी-इंटरफेरन्स: टीसीएसपीसी पुनर्रचना ट्रिगरला लॉक नसलेले सिग्नल फिल्टर करू शकते. ४. कमी आवाज: पारंपारिक फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्शन आणि अॅम्प्लिफिकेशनमुळे होणारा आवाज टाळा.
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-२७-२०२४