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有源濾波器的工作原理：探秘這種神奇的電子設備！
有源濾波器：探秘這種神奇的電子設備！
有源濾波器到底有什么作用？它是如何工作的？今天就和大家一起來探秘這種神奇的電子設備！
有源濾波器的作用
有源濾波器是一種用于濾波的電子設備，它可以在電路中增加一個放大器，使得濾波效果更好。有源濾波器能夠在電路中消除雜波和干擾信號，提高信號的質量和可靠性。
有源濾波器的工作原理
有源濾波器的工作原理是利用放大器的放大作用，將輸入信號放大后，再通過濾波電路進行濾波。濾波器的濾波電路可以是RC濾波電路、LC濾波電路或者其他類型的濾波電路。
有源濾波器的應用
有源濾波器在我們的日常生活中應用非常廣泛，例如音頻放大器、通信系統、醫療設備、汽車電子設備等等。有源濾波器在這些設備中的應用，能夠提高信號的質量和可靠性，保證設備的正常工作。
有源濾波器品牌型號
市面上有很多品牌的有源濾波器，例如ADI（美國ADI公司）、TI（德州儀器公司）、LT（美國線性科技公司）等等。不同品牌的有源濾波器有不同的特點和應用場景，需要根據實際需要進行選擇。
通過本文的介紹，相信大家已經對有源濾波器有了更深入的了解。有源濾波器的作用非常重要，它在我們的日常生活中有著非常廣泛的應用。如果你需要使用有源濾波器，不妨根據實際需要選擇適合自己的品牌型號，讓我們的電子設備更加穩定和可靠！
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基于頻譜遷移的紅外探測研究進展
傳統的紅外探測主要基于銦鎵砷、銻鎘汞等半導體光子型探測器，然而這類探測器在常溫下具有靈敏度低和噪聲較大的缺點，高靈敏探測還需要深制冷，相對于成熟的硅探測器性能差距非常大。因此，將不易探測的紅外波段轉遷移至硅探測器的工作波段，并且利用高性能的硅基探測器進行有效探測是一種可行的路徑。基于這種思想，目前發展了一種有效的頻譜遷移探測方法，即通過非線性和頻上轉換過程將紅外光子的頻譜遷移到硅探測器的探測波段，從而實現高效的探測。圖1 頻譜遷移探測示意圖近期，中國科學院量子信息重點實驗室的聯合科研團隊在《紅外與激光工程》期刊上發表了以“基于頻譜遷移的紅外探測研究進展（特邀）”為主題的綜述文章。該文章第一作者為周志遠副教授，主要從事量子非線性光學和機構光場調控方面的研究工作；通訊作者為史保森教授，主要從事冷原子物理和量子光學方面的研究工作。本文系統介紹了基于頻譜遷移紅外探測的基本原理、主要參數和最新研究進展，最后對潛在的研究趨勢和應用前景進行了展望。頻譜遷移探測基本原理早在1990年，P. 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S. Pelc等人研究了長波長泵浦下1550 nm上轉換探測器的性能表現，利用PPLN波導在86%的內部量子效率下，噪聲光子計數率為1000/s，在該工作中證明了噪聲光子起源于泵浦激光的拉曼散射噪聲，研究了不同泵浦波長和溫度下的噪聲光子特征，得出利用長波泵浦可以極大地壓低頻率遷移探測中的量子噪聲。2013年，美國標準技術局 P.S. Kuo等人研究了使用不同的濾波器對于頻譜遷移探測中量子噪聲的影響，對比了棱鏡對濾波、透射式全息光柵濾波和高效率窄線寬體布拉格光柵濾波下的噪聲大小，利用極窄的頻譜濾波可以有效地壓低噪聲，最后在70%內部波導轉換效率下，噪聲計數為600/s。結合長波泵浦和極窄濾波器，2013年，中國科學技術大學張強教授研究組在28.6%的系統探測效率下，暗計數率僅為100/s。除了近紅外波段的量子噪聲研究，在中紅外波段也開展了相應的研究。2018年，丹麥科技大學A. Barh等人研究了寬譜中紅外上轉換過程中熱噪聲對探測靈敏度的影響，構建了詳細的熱輻射模型，并且通過實驗進行了驗證，評估了不同晶體溫度下的熱輻射轉換噪聲大小。頻率帶寬對于部分應用場景，如雷達探測、定頻光信號探測對于頻率帶寬無特別要求，反而較窄點的頻率帶寬有助于信噪比的提升。然而，對于大范圍的光譜分析探測以及寬譜信號的檢測，對于接收帶寬是有要求的，大的接收帶寬可以極大地提升頻譜遷移探測器的工作波長范圍以及探測寬譜信號的響應靈敏度。頻率帶寬的拓展主要依賴于相位匹配函數的設計，對于準相位匹配晶體，通常采用的手段主要有溫度梯度法、啁啾極化和非共線準相位匹配方法。其中一些典型的研究進展包括：2008年，通過啁啾極化和絕熱近似演化，在近紅外通信波段實現了超過140 nm接收帶寬的頻譜遷移（如圖5（a）所示）；2017年，A. Barh等人通過PPLN晶體中非共線相位匹配，在中紅外波段實現了超過1200 nm的頻譜遷移探測。另外，對于角度匹配晶體，可以通過角度調諧或者多塊不同切割角晶體疊加的方式拓展頻率轉換帶寬（如圖5（b）所示）；M. Mrejen等人實現了寬譜多種顏色的中紅外圖像的頻譜遷移成像。圖5 不同方式實現大接收帶寬頻譜遷移。（a）啁啾極化晶體；（b）多個不同切割角的晶體膠合在一起空間帶寬對于結構光場或者圖像的頻譜遷移探測需要使用體塊晶體。空間帶寬主要受限于晶體橫截面的尺寸和相位匹配函數。在晶體尺寸確定的情況下，增加空間帶寬的主要手段是調控相位匹配函數。增加相位匹配函數對于入射角大小的容忍度即可增加空間帶寬，與增加頻率帶寬相似，主要方法也包括溫度梯度法、寬譜泵浦方法、啁啾極化和非共線準相位匹配。主要進展包括：2018年，R. Demur等人通過寬譜泵浦，相對于窄帶單頻泵浦，視場角提升了3倍多，有效像素點增加了10倍；2022年，基于啁啾極化的方式，曾和平教授研究組在中紅外波段實現了約30°的頻譜遷移成像視場角（如圖6所示）。圖6 基于啁啾極化晶體實現大視場頻譜遷移成像原理頻譜遷移探測的主要應用場景頻譜遷移探測對現有的直接探測是一種有效的補充手段，與此同時，在部分應用場景相對現有的直接探測器還能表現出一定的優勢。頻譜遷移探測的應用場景非常廣泛，下文分別從頻譜遷移在量子信息技術和在經典光學測量（如成像和光譜方面）的應用進行介紹。頻譜遷移探測在量子信息技術中的應用頻譜遷移探測在量子信息中的應用主要分為兩個方面：一方面頻譜遷移可以作為紅外單光子探測手段，早期主要用于解決近紅外波段尤其是通信波段缺乏高性能探測的問題，隨著超導探測器和銦鎵砷制冷探測器的性能水平提高，目前在通信波段頻譜遷移單光子點探測器的應用需求迫切程度在大幅度下降。但是在更長的中紅外波段，目前還缺乏有效的單光子探測器，頻譜遷移單光子探測是現階段的一種有效手段。丹麥科技大學研究組通過頻譜遷單光子探測實現了一對中紅外光子的符合測量。另一方面，用于量子信息技術研究的不同物理系統往往工作在不同的波長，為了實現量子態在不同物理體系間的傳遞和耦合需要彌補不同物理體系工作波長的差距，頻譜遷移具備改變量子態的波長而不改變所加載的量子態信息的特點，因此可以用于不同工作波長物理體系的量子態波長接口。在量子頻率接口方面，目前已實現了單光子量子比特、時間能量、偏振和軌道角動量糾纏態的量子波長接口。最近，德國H. Weinfurter組基于冷原子體系產生的光子結合高效率量子波長接口，實現了遠距離的量子糾纏交換（如圖7所示）。圖7 利用頻譜遷移建立原子體系與通信波段信道之間的量子頻率接口頻譜遷移探測在經典光學測量中的應用頻譜遷移探測在經典光學的應用主要包括成像、光譜分析、激光雷達和通信等領域。在成像方面的典型應用包括：通過頻譜遷移實現了蠟燭火焰中紅外成分探測、大視場和高幀頻低噪聲的中紅外成像、邊緣增強成像（如圖8所示）以及高幀頻生物組織成像等。在光譜分析領域，可以通過頻譜遷移探測實現中紅外光譜儀，并且用于塑料和氣體泄露分析。此外，通過頻譜遷移探測還可以用于中紅外激光雷達以及高速中紅外光通信，促進關鍵指標參數的提升。圖8 基于渦旋光泵浦在頻譜遷移成像過程中實現圖像邊緣增強討論與展望盡管頻譜遷移探測經過幾十年的發展在指標參數上取得了重要的進步，但是由于該系統中的部分指標參數間是相互制約的，比如噪聲、頻率帶寬、空間帶寬和轉換效率之間，在具體的應用中需要平衡各參數之間的關系。在近紅外波段1.0~2.5 μm的頻譜遷移點探測器性能相對成熟，指標可以達到較高的水平，中紅外波段的參數性能還有待于進一步挖掘和提升。在頻譜遷移面陣探測方面，目前還未實現單光子級的成像探測演示，在激光主動照明探測上研究的較多，對于非相干光場，尤其是寬譜黑體輻射光場的探測方面還有諸多問題需要進一步解決。此外，針對頻譜遷移探測系統的成像分辨率研究，雖然有初步工作，但是對于該系統成像分辨率的主要限制因素和可改善的方法方面目前還是空白，值得進一步挖掘。總之，在頻譜遷移探測方面還有一些值得挖掘和期待的研究可以開展，下面給出幾個在未來值得探索的研究方向：（1）基于頻譜遷移單光子探測可以用中紅外波段的量子光學和量子光譜的研究，該方面目前還處于待探索的領域；（2）將頻譜遷移與干涉儀技術相結合可以發展出一些新的光學測量方法，比如非接觸光子探測和光學相位放大；（3）在頻譜遷移的技術進一步成熟和小型化后，可以將大部分的光譜遷移到硅探測器的波段探測，這樣可以有效地降低部分光學系統的探測復雜度，對于工程技術應用具有重要的潛在價值。這項研究獲得科技部重點研發計劃項目（2022YFB3607700、2022YFB3900027）、國家自然科學（11934013、92065101）、科技部科技創新2030-量子科學與科技項目（2021ZD0301100）和中國空間碎片研究項目（KJSP2020020202）的資助和支持。
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電路板是一種載有電子元器件的基板，電路板的分類你知道？
通常用于高密度且復雜的電路，如手機、電腦等電子產品。在如今電子產品飛速發展的時代，電路板也成為了不可或缺的一個組成部分。我們的手機、電腦、電視、汽車等電子產品中，都存在著電路板的身影。它是這些電子產品中的重要組成部分，也是保證電子產品正常運轉的關鍵。那么，下面就讓我們一起來了解一下電路板吧！一、電路板的基本構成電路板由基板和元器件組成。基板通常采用玻璃纖維增強樹脂板（FR-4），上面覆蓋有一層銅箔，銅箔上通過化學蝕刻或機械刻蝕的方式形成了電路線路。元器件則包括電容、電阻、晶振、集成電路等，這些元器件通過焊接或插接的方式固定在電路板上。二、電路板的分類根據電子元器件的密度和功能要求，電路板分為單層電路板、雙層電路板、多層電路板等不同類型。1. 單層電路板單層電路板只有一層導線，通常用于簡單電路。它的制作工藝簡單，成本較低，不過由于連接線路只能在一面進行，所以電路板的密度和復雜度相對較低。2. 雙層電路板雙層電路板有兩層導線，通常用于中等復雜電路。它的制作工藝較為復雜，但是相對于單層電路板，它可以提高電路板的密度和復雜度。現在，雙層電路板已經成為了大多數電子產品的標配。3. 多層電路板多層電路板則有多層導線，通常用于高密度且復雜的電路，如手機、電腦等電子產品。多層電路板的制作工藝非常復雜，需要進行多次堆疊和壓合，但它可以大大提高電路板的密度和復雜度，從而實現更加復雜的電路功能。三、電路板的應用電路板廣泛應用于各種電子產品中，如手機、電腦、電視、汽車等。它們的功能各不相同，但它們都需要電路板的支持才能正常運轉。現在，隨著人們對電子產品功能的不斷追求，電路板的應用也越來越廣泛，制作工藝也越來越復雜。四、總結電路板是電子產品中不可或缺的一個組成部分，它由基板和元器件組成，根據電子元器件的密度和功能要求，電路板分為單層電路板、雙層電路板、多層電路板等不同類型。電路板的應用也越來越廣泛，制作工藝也越來越復雜。相信隨著科技的不斷發展，電路板的應用將會越來越廣泛，為我們的生活帶來更加便捷和豐富的體驗。
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