ホモダイン検出

電気工学において、ホモダイン検出は、振動信号の位相および/または周波数の変調としてエンコードされた情報を、その信号を、ヌル情報を持つ場合の信号と同一となる標準振動と比較することによって抽出する方法です。「ホモダイン」は、ヘテロダイン検出で使用される二重周波数とは対照的に、単一の周波数を意味します。

地形のリモートセンシングにおける反射信号の処理に適用する場合、ホモダイン検出には、2 つの場所間の標高の静的不連続性のサイズを決定するヘテロダイン検出の能力がありません。(2 つの場所の間に標高が滑らかに変化する経路がある場合、サンプリングが十分に密であれば、ホモダイン検出は原理的に経路に沿って信号位相を追跡できる可能性があります)。ホモダイン検出は、速度センシングに簡単に適用できます。

光干渉法において、ホモダインとは、基準放射（すなわち、局部発振器）が変調プロセスの前の信号と同じソースから生成されることを意味します。たとえば、レーザー散乱測定では、レーザービームは2つの部分に分割されます。1つは局部発振器で、もう1つはプローブするシステムに送られます。散乱光は次に検出器上で局部発振器と混合されます。この配置には、レーザーの周波数の変動の影響を受けないという利点があります。通常、散乱ビームは弱いため、検出器出力の（ほぼ）安定した成分は瞬間的な局部発振器の強度の優れた尺度となり、レーザーの強度の変動を補正するために使用できます。^{[1] [2] [説明が必要] 。}光検出器から生成された電流信号は、測定するには弱すぎることがよくあります。そのため、トランスインピーダンス増幅器を使用して電圧に変換されます。

無線技術では、違いは局部発振器のソースではなく、使用される周波数です。ヘテロダイン検出では局部発振器の周波数がシフトされますが、ホモダイン検出では、検出される放射線と同じ周波数になります。直接変換受信機を参照してください。

ロックイン アンプは、測定機器に統合されたホモダイン検出器、またはスタンドアロンの実験装置としてパッケージ化されたホモダイン検出器であり、弱い信号やノイズの多い信号を高感度で検出し、高度に選択的にフィルタリングします。ホモダイン/ロックイン検出は、数十年にわたってさまざまな実験分野で最も一般的に使用されている信号処理方法の 1 つです。

熱反射技術では、ホモダイン技術とヘテロダイン技術が一般的に使用されます。

磁気共鳴イメージングのいくつかのアプリケーションにおける信号処理では、ホモダイン検出は振幅検出よりも利点があります。ホモダイン技術は、過剰なノイズと不要な直交成分（90°位相がずれている）を抑制し、画像の位相または極性にエンコードされる可能性のある情報への安定したアクセスを提供します。^[3]

ホモダイン検出は、量子もつれを実証する上で重要な技術の1つでした。^{[4]これにより、}連続可変量子情報を備えた室温量子センサーを提供できる可能性が生まれました。 [5]しかし、課題としては、ノイズの低減、帯域幅の拡大、電子部品と光子部品の統合の改善などがあります。^{[ 6]}最近、これらの課題は克服され、大規模に統合されたフォトニクスとエレクトロニクスを備えた自由空間結合型室温量子センサーが実証されました。^[5]

暗号化された 安全な通信システムは、量子鍵配送（QKD）に基づくことができます。QKDを実装するための効率的な受信機方式は、正負（PIN）ダイオードを使用したバランスホモダイン検出（BHD）です。^[2]

• ヘテロダイン
• 光ヘテロダイン検出

• Su, Shi-Lei; Wang, Yuan; Guo, Qi; Wang, Hong-Fu; Zhang, Shou (2012). 「クロスカー非線形性によるホモダイン測定による4光子偏光エンタングルドクラスター状態の生成」. Chinese Physics B. 21 ( 4): 044205. Bibcode :2012ChPhB..21d4205S. doi :10.1088/1674-1056/21/4/044205. ISSN  1674-1056.