EP4698919A1 - Quantenoptisch-unterstütztes sende-/empfangssystem - Google Patents

Quantenoptisch-unterstütztes sende-/empfangssystem

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EP4698919A1
EP4698919A1 EP24721549.4A EP24721549A EP4698919A1 EP 4698919 A1 EP4698919 A1 EP 4698919A1 EP 24721549 A EP24721549 A EP 24721549A EP 4698919 A1 EP4698919 A1 EP 4698919A1
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EP
European Patent Office
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quantum
signal
unit
reception system
transmission
Prior art date
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Pending
Application number
EP24721549.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin BRECHT
KNOBLOCH (GENANNT SILBERHORN), Christine
Stephan Kruse
Laura Serino
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Universitaet Paderborn Koer
Original Assignee
Universitaet Paderborn Koer
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein quantenoptisch-unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) aufweisend • eine erste Sendeeinheit (TX1) eingerichtet zur Abgabe von Signalen basierend auf einem ersten Lasersignal. • eine erste Empfangseinheit (RX1) zum Empfang eines optischen Eingangssignales basierend auf einem rückgestreuten Signal der ersten Sendeeinheit (TX1), • einen zweiten Kombinator (C2), wobei ein Signal basierend auf dem optischen Eingangssignal und dem modulierten ersten Lasersignal geführt wird und ein zweites Lasersignal auf den zweiten Kombinator (C2) geführt wird, wobei das zweite Lasersignal gepulst ist. • eine erste Auswerteeinheit (AE1) welche das Ausgangssignal des zweiten Kombinators (C2) auswertet.

Description

Quantenoptisch-unterstütztes Sende-/Empfangssystem
Hintergrund
In vielen Bereichen der Technik ist die Präzision von Messungen durch Rauschen als auch durch die Abtastraten von eingesetzten Analog-Digital-Umsetzern begrenzt.
Ein Beispiel ist ein Lidarsystem, welches z.B. bekannt ist aus dem Artikel "Super-resolution technique for CW lidar using Fourier transform reordering and Richardson-Lucy deconvolution" der Autoren Joel F. Campbell, Bing Lin, Amin R. Nehrir, F. Wallace Harrison und Michael D, Obland, veröffentlicht in Opt. Let. 39, Seiten 6981-6984 (2014). In Kenntnis der Limitierungen wird hier versucht mitels Nachverarbeitung diese Limitierung zu kompensieren.
Dabei ist festzustellen, dass die Kompensation der Beschränkungen der Analog-Digital-Umsetzer mit enormen Rechenaufwand verbunden ist. Neben dem damit verbundenen Energiebedarf ist aber auch festzustellen, dass bei nicht ausreichender Rechenleistung die Echtzeitfähigkeit verloren gehen kann, was in aller Regel ein Ausschlusskriterium ist.
Ein weiterer Ansatz, um die bisherigen Nachteile anzugehen, ist die Verwendung quantenverschränkter Zustände des Lichts. Beispiele hierfür können dem Artikel "Entangled Fock states for Robust Quantum Optical Metrology, Imaging, and Sensing" der Autoren Sean D. Huver, Christoph F. Wildfeuer, Jonathan R Dowling, veröffentlicht in Phys. Rev. A 78, 063828 (2008) entnommen werden, in dem ein quantenoptisches System fürs Messanwendungen theoretisch betrachtet wird. Hierbei werden verschränkte Photonen für die Messung verwendet. Aus dem Artikel "Quantum and non-local effects offer over 40 dB noise resilience advantage towards quantum lidar" der Autoren Blakey, P.S., Liu, H., Papangelakis, G. etal. veröffentlicht in NatCommun 13, 5633 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467- 022-33376-9 ist ein quantenunterstütztes Lida raystem bekannt, welches verschränkte Photonen nutzt. Hierdurch konnte das SNR über 40dB verbessert werden. Weiterhin ist aus dem Artikel "Enhancing LIDAR performance metrics using continuous-wave photonpair sources " der Autoren Han Liu, Daniel Giovannini, Haoyu He, Duncan England, Benjamin J, Sussman, Bhashyam Balaji, Amr S. Helmy, veröffentlicht in Optica 6, 1349-1355 (2019), ein Quanten- Lidarsystem bekannt, welches einen kontinuierlichen Strom von Photonenpaaren fur die Realisierung eines Lidarsystems verwendet.
Allerdings ist auch die Verwendung quantenverschränkter Zustände des Lichts nicht unproblematisch, da diese Zustände sehr empfindlich gegenüber Verlusten sind und zudem nur schwierig zu erzeugen sind, wie z.B. aus dem Artikel "Super-resolving quantum lidar: entangled coherent-state sources with binary outcome photon counting measurement suffice to beat the shot-noise limit" der Autoren Qiang Wang, Lili Hao, Yong Zhang, Lu Xu, Chenghua Yang, Xu Yang, and Yuan Zhao, , veröffentlicht in Opt. Express 24, 5045-5056 (2016) bekannt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufga be der Erfindung ein Sende-/Empfangssystem bereitzustellen, dass eine Verbesserung gegenüber bisherigen Systemen bietet, ohne eine rechenintensive Rekonstruktion des Originalsignals zu benötigen oder aber empfindliche und damit teure Systeme zur Erzeugung nicht klassischen Lichts zu benötigen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurzdarstellung der Figuren
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1-7 beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Ausführliche Darstellung der Erfindung In Bezug auf die Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden.
Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter "ein", "eine" und "eines" nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar; soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen oder Normen sind als Bezugnahme auf Standards bzw.
Spezifikationen bzw. Normen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung und/oder - soweit eine Priorität beansprucht wird - auch zum Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten / galten zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen oder Normen zu verstehen. In den Figuren ist jeweils beispielhaft eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen quantenoptisch unterstützten Sende-/ Empfangssystem 1 gezeigt. Ein erfindungsgemäßes quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem 1 weist eine erste Sendeeinheit TX1 eingerichtet zur Abgabe von Signalen basierend auf einem ersten Lasersignal und eine erste Empfangseinheit RX1 zum Empfang eines optischen Eingangssignales basierend auf einem rückgestreuten Signal der ersten Sendeeinheit TX1 auf.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße quantenoptisch unterstützte Sende-/Empfangssystem 1 einen zweiten Kombinator C2 auf, wobei auf den zweiten Kombinator ein Signal basierend auf dem optischen E ingangssignal und dem modulierten ersten Lasersignal und ein zweites Lasersignal geführt wird, wobei das zweite Lasersignal gepulst ist.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße quantenoptisch unterstützte SendeVEmpfangssystem 1 eine erste Auswerteeinheit AE1 auf, welche das Ausgangssignal des zweiten Kombinators C2 auswertet. Somit erlaubt es die Erfindung z.B. ein Lidarsystem zu realisieren, dessen Auflösungsvermögen nur durch das Quantenrauschen beschränkt ist. Durch das Vermeiden jedweder Analog-Digital-Umsetzer in einem HF-Pfad, sowie der Aussendung von klassischem Licht anstelle von quantenverschränkten Zuständen, erlaubt es die Erfindung mehrere Probleme im Stand der Technik zu vermeiden bei gleichzeitiger Verbesserung der Systemparameter gegenüber bisherigen Sende-/Empfangssystemen.
In Ausführungsformen der Erfindung kann weiterhin ein erster Spliter S1 zur Aufteilung eines eingehenden Lasersignales in einen ersten Arm und in einen zweiten Arm vorgesehen sein, wobei die erste Sendeeinheit TX1 im ersten Arm angeordnet und eingerichtet ist zur Abgabe von Signalen basierend auf dem modulierten ersten Lasersignal. Weiterhin kann das erfindungsgemäße quantenoptisch unterstützte Sende-/Empfangssystem 1 eine n ersten Kombinator CI aufweisen, wobei das optische Eingangssignal und das modulierte erste Lasersignal des zweiten Arms auf den ersten Kombinator CI geführt werden, wobei auf den zweiten Kombinator C2 das Ausgangssignal des ersten Kombinator CI und ein zweites Lasersignal geführt werden, wobei das zweite Lasersignal gepulst ist.
Es sei angemerkt, dass anstatt eines Kombinators auch andere Realsierungen möglich sind. Beispielhaft sei erwähnt, dass der (erste) Kombinator auch dadurch bereitgestellt werden kann, dass Signale zweier Quellen aus unterschiedlichen Richtungen in den Wellenleiter gekoppelt werden, sodass die Signale im Wellenleiter aufeinander zulaufen, ober aber Licht unter entgegensetzten Winkeln eingekoppelt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das quantenoptisch unterstützte Sende- /Empfangssystem 1 weiterhin einen ersten Kombinator CI aut wobei das optische Eingangssignal und das modulierte erste Lasersignal auf den ersten Kombinator CI geführt werden, wobei die erste Sendeeinheit TX1 und die erste Empfangseinheit RX1 in einer gemeinsamen Einheit bereitgestellt sind, wobei weiterhin ein erster Zirkulator Z (siehe Figuren 2, 3, 5 und 7) bereitgestellt wird, sodass das modulierte erste Lasersignal an die erste Sendeeinheit TX1 geführt werden kann, während das optische Eingangssignal an den ersten Kombinator CI gelangen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (siehe Figurl und 2) weist das Sende- /Empfangssystem 1 eine erste Laserquelle CW und eine zweite Laserquelle PL auf, wobei die zweite Laserquelle PL einen gepulsten Laser und einen Pulsformer PF aufweist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (siehe Figur 3 und 4) weist das Sende- /Empfangssystem 1 eine erste Laserquelle CW und eine zweite Laserquelle PL auf, wobei die zweite Laserquelle PL einen kontinuierlichen Laser CW, einen Pulser P und einen Pulsformer PF aufweist.
In noch einer Ausführungsform der Erfindung wird in dem quantenoptisch unterstützten Sende- /Empfangssystem 1 ein Lasersignal durch Manipulation des zweiten Lasersignals gewonnen. In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Auswerteeinheit AE1 ein erstes Quantenpulsgater QPG1 und eine erste optoelektronische Wandlereinheit OE1 auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (siehe figur 5) ist das erste Quantenpulsgatter QPG1 ein Multi-Output-Quantenpulsgater und die erste optoelektronische Wandlereinheit 0E1 ein Spektrograph.
Optional kann - wie in Figur 5 gezeigt - auch vorgesehen sein, dass nur Licht einer Quelle PL verwendet wird, dass zunächst einem Spliter S1 zugeführt wird. Der eine Arm wird dann einer Modulation MOD durch einen beispielhaften optischen-parametrischen Oszillator OPO (und einem weiter optionalen Pulsformer) zugeführt, während der andere Arm einem Pulsformer PF geführt wird. Es sei angemerkt, dass in gleicher Weise wie in den Figuren 1-4 wiederum Ausfuhrungsformen mit getrennten Sendeeinheiten TX1 und Empfangseinheiten RXl oder gemeinsamen Einheiten vorgesehen sein kann, wobei zur besseren Isolierung der Signalpfade ein beispielhafter Zirkulator Z verwendet sein kann.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das erste Quantenpulsgatter QPG einen periodisch-gepolten nichtlinearen Wellenleiter, insbesondere einen periodisch-gepolten Lithiumniobat oder einen periodisch-gepolten Kaliumtitanylphosphat-Wellenleiter auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Auswerteeinheit AE1 einen ersten optischen Bandpass-Filter BP1 auf.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann in einem quantenoptisch unterstützten Sende-/Empfangssystem 1 die erste Sendeeinheit TX1 eine Signalkonversion in eine transversale Welle aufweisen, und die erste Empfangseinheit RXl kann eine Signa Ikonversion einer transversalen reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweisen, und/oder die erste Sendeeinheit TX1 kann eine Signalkonversion in eine longitudinale Welle aufweisen, und die erste Empfangseinheit RXl kann eine Signalkonversion einer longitudinalen reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweisen, und/oder die erste Sendeeinheit TX1 kann eine Signalkonversion in eine Oberflächen-Welle aufweisen, und die erste Empfangseinheit RXl kann eine Signaltonversion einer oberflächenreflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweisen. Ebenso können durch geeignete Einrichtungen Signale an derartige unterschiedliche Signaliconversionseinheiten gleichzeitig oder alternierend geändert werden. D.h. in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird weiterhin mindestens eine weitere Sendeeinheit TX2 und eine weitere Empfangseinheit RX2 bereitgestellt, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass optische Ausgangssignale der weitere Empfangseinheit RX2 einer parallelen Verarbeitung durch eine zweite Auswerteeinheit AE2 zugeführt werden (siehe beispielsweise Figur 6) und/oder, dass im Betrieb die erste Sendeeinheit TX1 oder die zweite Sendeeinheit TX2, zeitlich getrennt voneinander; insbesondere alternierend, betrieben werden (siehe beispielsweise Figur 7). Insbesondere können die zweite Sendeeinheit TX2 und die zweite Empfangseinheit RX2 (als auch jeweils weitere Sendeeinheiten / Empfangseinheiten) in (jeweils) einer gemeinsamen Einheit (siehe beispielsweise Figur 7) bereitgestellt sein. Weiterhin kann dann auch (bei einer zeitlich parallelen Bearbeitung) ein zweiter Zirkulator Z bereitgestellt sein, sodass das modulierte erste Lasersignal an die zweite Sendeeinheit TX2 geführt werden und das rückgestreute Signal in Richtung der zweiten Auswerteeinheit AE2 geführt kann.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Auswerteeinheit AE2 ein zweites Quantenpulsgater QPG2 und eine zweite optoelektronische Wandlereinheit OE2 auf.
Insbesondere kann das zweite Quantenpulsgatter QPG2 wie zuvor auch das erste Quantenpulsgater QPG1 ausgestaltet sein und insbesondere ein Multi-Output-Quantenpulsgatter sein und/oder die zweite optoelektronische Wandlereinheit OE2 kann ein Spektrograph sein und/oder das zweite Quantenpulsgatter QPG2 kann einen periodisch-gepolten nichtlinearen Wellenleiter, insbesondere einen periodisch-gepolten Lithiumniobat-Wellenleiter oder einen periodisch-gepolten
Kaliumtitanylphosphat-Wellenleiter aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Auswerteeinheit AE2 ein zweites optisches Bandpass-Filter BP2 auf. Ebenso kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die zweite Sendeeinheit TX2 eine Signalkonversion in eine transversale Welle aufweisen, und die zweite Empfangseinheit RX2 kann eine Signalkonversion einer transversalen reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweisen, und/oder die zweite Sendeeinheit TX2 kann eine Signalkonversion in eine longitudinale Welle aufweisen, und die zweite Empfangseinheit RX2 kann eine Signalkonversion einer longitudinalen reflektierten Welle in das optischen Eingangssignal aufweisen und/oder die zweite Sendeeinheit TX2 kann eine Signalkonversion in eine Oberflächen-Welle aufweisen, und die zweite Empfangseinheit RX2 kann eine Signalkonversion einer reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweisen.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das System weiterhin einen ersten Spliter S1 zur Aufteilung eines eingehenden Lasersignales in einen ersten Arm und in einen zweiten Arm auf, wobei die erste Sendeeinheit TX1 im ersten Arm eingerichtet zur Abgabe von Signalen basierend auf dem modulierten ersten Lasersignal ist, und das System weiterhin einen ersten Kombinator CI aufweist, wobei das optische Eingangssignal und das modulierte erste Lasersignal des zweiten Arms auf den ersten Kombinator CI geführt wird.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können Splitter als auch Kombinatoren als 3dB Spliter bzw. 3dB Kombiantoren ausgestaltet sein.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße quantenoptisch unterstützte Sende-/Empfangssystem 1 in einem LiDAR-System und/oder einem RaDAR-System als auch einem kombinierten Radar-/LiDAR- System verwendet werden.
Ebenso kann das erfindungsgemäße quantenoptisch unterstützte Sende-/Empfangssystem 1 in einer Gruppe von Single Input Single Output und/oder Single Input Multiple Output und/oder Multiple Input Multiple Output und/oder phasengesteuerten Gruppenantennen und/oder als nicht vollintegrierte Gruppe (d.h. als verteiltes System) realisiert sein.
Mit anderen Worten erla ubt die Erfindung ein quantenoptisch unterstütztes Lidarsystem zu realisieren, das zumindest eine optische Quelle CW aufweist, wobei das Licht der optischen Quelle CW an eine oder mehrere Sende-, Empfangs- und/oder Sendempfangseinrichtungen verteilt wird, aufweisend mindestens eine zweite optische Quelle PL, deren Licht manipuliert wird und mit einem Replikat des Sendesignal und mit dem Empfangssignal zusammengeführt wird und die Superposition in ein Quantum Pulse Gate QPG eingespeist wird, dessen Ausgangssignal ausgewertet werden kann. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann Licht der Quelle CW direkt und/oder mit einem zusätzlichen Element (z.B. einem elektrooptischen Modulator), welcher durch ein beliebiges Signal gesteuert wird, manipuliert werden.
Insbesondere kann die Sendeeinheit TX1, TX2 .... und die Empfangseinheit RX1, RX2 ... als (externe) Antenne realisiert sein, welche ein Sende- und Empfangssignal mit beliebiger Güte separiert.
Insbesondere kann das gepulste Signal mittels mindestens einem IxN kombinierenden Element mit dem Replikat des Sende- und/oder Empfangssignal und/oder der Superposition des Replikates des Sende- und Empfangssignal zusammengeführt werden, wobei N eine beliebige Zahl 2:2 sein kann.
Dabei kann das detektierte Signal proportional zur Entfernung von einem und/oder mehreren Objekten sein.
Insbesondere kann durch die Biasspannung VB eines elektrooptischen Modulators eine oder mehrere Harmonische des beliebigen Signals erzeugt werden.
Insbesondere können die optischen Quellen als Laser ausgestaltet sein.
Ebenso kann das detektierte Signal analog und/oder digital weiterverarbeitet werden
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann ein erfindungsgemäßes System zu einer phasengesteuerten Gruppenarrtenne beliebiger Apertur und beliebigen Besetzungsgrades zusammengeschaltet werden. Weiterhin ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann das System aus diskreten Bauteilen und/oder ais teilintegrierte und/oder als vollintegrierte Lösung realisiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) aufweisend
• eine erste Sendeeinheit (TX1) eingerichtet zur Abgabe von Signalen basierend auf einem ersten Lasersignal,
• eine erste Empfangseinheit (RX1) zum Empfang eines optischen Eingangssignales basierend auf einem rückgestreuten Signal der ersten Sendeeinheit (TX1),
• einen zweiten Kombinator (C2 ), wobei auf den Kombinatorein Signal basierend auf dem optischen Eingangssignal und dem modulierten ersten Lasersignal und ein zweites Lasersignal auf den zweiten Kombinator (C2) geführt werden, wobei das zweite
Lasersignal gepulst ist,
• eine erste Auswerteeinheit ( AE1) welche das Ausgangssignal des zweiten Kombinators (C2) auswertet,
2. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das quantenoptisch unterstützte Sende-/Empfangssystem weiterhin einen ersten Kombinator (CI) aufweist, wobei das optische Eingangssignal und das modulierte erste Lasersignal auf den ersten Kombinator (CI) geführt wird, wobei die erste Sendeeinheit (TX1) und die erste Empfangseinheit (RX1) in einer gemeinsamen Einheit bereitgestellt sind, wobei weiterhin ein erster Zirkulator (Z) bereitgestellt wird, sodass das modulierte erste Lasersignal an die erste Sendeeinheit (TX1) geführt werden kann, während das optische
Eingangssignal an den ersten Kombinator (CI) gelangen kann.
3. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sende-/Empfangssystem eine erste Laserquelle (CW) und eine zweite Laserquelle (PL) aufweist, wobei die zweite Laserquelle (PL) einen gepulsten Laser und einen Pulsformer (PF) aufweist.
4. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Laserquelle (CW) und eine zweite Laserquelle (PL) aufweist, wobei die zweite Laserquelle (PL) einen kontinuierlichen Laser (CW), einen Pulser (P) und einen Pulsformer (PF) aufweist.
5. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasersignal durch Manipulation des zweiten Lasersignals gewonnen wurde.
6. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfengssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Laserquelle (CW) und eine zweite Laserquelle (PL) aufweist, wobei die zweite Laserquelle (PL) einen kontinuierlichen Laser (CW), und eine Kombination aus einem Pulser (P) und einem Pulsformer (PF) aufweist.
7. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerteeinheit (AE1) ein erstes Quantenpulsgater (QPG1) und eine erste optoelektronische Wandlereinheit (OE1) aufweist.
8. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Quantenpulsgater (QPG1) ein Multi-Output- Quantenpulsgatter und/oder die erste optoelektronische Wandlereinheit (OE1) ein Spektrograph ist.
9. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Quantenpulsgatter (QPG) einen periodisch-gepolten nichtlinearen Wellenleiter aufweist.
10. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Quantenpulsgatter (QPG) einen periodisch-gepolten Lithiumniobat-Wellenleiter oder einen periodisch-gepolten Kaliumtitanylphosphat-Wellenleiter aufweist.
11. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auswerteeinheit (AE1) einen ersten optischen Bandpass-Filter (BP1) aufweist.
12. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder
• die erste Sendeeinheit (TX1) eine Signalkonversion in eine transversale Welle aufweist, und dass die erste Empfangseinheit (RX1) eine Signalkonversion einer transversalen reflektierten Welle in das optischen Eingangssignal aufweist, und/oder • die erste Sendeeinheit (TX1) eine Signaltonversion in eine longitudinale Welle aufweist, und dass die erste Empfangseinheit (RX1) eine Signalkonversion einer longitudinalen reflektierten Welle in das optischen Eingangssignal aufweist, und/oder
• die erste Sendeeinheit (TX1) eine Signaltonversion in eine Oberflächen-Welle aufweist, und dass die erste Empfangseinheit (RX1) eine Signaltonversion einer oberflächenreflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweist.
13. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens eine weitere Sendeeinheit (TX2) und eine weitere Empfangseinheit (RX2) bereitgestellt wird.
14. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass optische Ausgangssignale der weiteren Empfangseinheit (RX2) einer parallelen Verarbeitung durch eine zweite Auswerteeinheit (AE2) zugeführt werden.
15. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb die erste Sendeeinheit (TX1) oder die zweite Sendeeinheit (TX2) zeitlich getrennt voneinander, insbesondere alternierend, betrieben werden.
16. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sendeeinheit (TX2) und die zweite Empfangseinheit (RX2) in einer gemeinsamen Einheit bereitgestellt sind, wobei weiterhin ein zweiter Zirkulator (Z) bereitgestellt wird, sodass das modulierte erste Lasersignal an die zweite Sendeeinheit (TX2) geführt werden kann.
17. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auswerteeinheit (AE2) ein zweites Quantenpulsgatter (QPG2) und eine zweite optoelektronische Wandlereinheit (OE2) aufweist.
18. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Quantenpulsgatter (QPG2) ein Multi-Output- Quantenpulsgater und die zweite optoelektronische Wandlereinheit (OE2) ein Spektrograph ist.
19. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Quantenpulsgatter (QPG2) einen periodisch-gepolten nichtlinearen Wellenleiter aufweist.
20. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Quantenpulsgater (QPG) einen periodisch-gepolten Lithiumniobat-Wellenleiter oder einen periodisch-gepolten Ka I i u mti ta ny I p ho sph at- We I le n leiter a ufwe i st.
21. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auswerteeinheit (AE2) einen zweiten optischen Bandpass-Filter (BP2) aufweist.
22. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass entweder
• die zweite Sendeeinheit (TX2) eine Signaltonversion in eine transversale Welle aufweist, und dass die zweite Empfangseinheit (RX2) eine Signalkonversion einer transversalen reflektierten Welle in das optischen Eingangssignal aufweist, und/oder
• die zweite Sendeeinheit (TX2) eine Signalkonversion in eine longitudinale Welle aufweist, und dass die zweite Empfangseinheit (RX2) eine Signa Ikonversion einer longitudinalen reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweist und/oder
• die zweite Sendeeinheit (TX2) eine Signaltonversion in eine Oberflächen-Welle aufweist, und dass die zweite Empfangseinheit (RX2) eine Signalkonversion einer reflektierten Welle in das optische Eingangssignal aufweist.
23. Quantenoptisch unterstütztes Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin
• einen ersten Splitter (Sl) zur Aufteilung eines eingehenden Lasersignaies in einen ersten Arm und in einen zweiten Arm aufweist, wobei die erste Sendeeinheit (TX1) im ersten Arm eingerichtet zur Abgabe von Signalen basierend auf dem modulierten ersten Lasersignal ist, • und das System weiterhin einen ersten Kombinator (CI) aufweist, wobei das optische Eingangssignal und das modulierte erste Lasersignal des zweiten Arms auf den ersten Kombinator (CI) geführt wird.
24. Verwendung eines quantenoptisch- unterstützten Sen de-/ Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 in einem LiDAR-System.
25. Verwendung eines quantenoptisch-unterstützten Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 in einem RaDAR-System.
26. Verwendung eines quantenoptisch-unterstützten Sende7Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23 in einem kombinierten Radar/LiDAR-System. 27, Verwendung eines quantenoptisch-unterstützten Sende-/Empfangssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es als von Single Input Single Output und/oder Multiple Input Single Output und/oder Single Input Multiple Output und/oder Multiple Input Multiple Output und/oder phasengesteuerten Gruppenantennen und/oder als verteiltes System betrieben und/oder realisiert worden ist,
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