İnce Optik Çip İki Lazerle Geleceğin Atom Saatlerine Sıfır Hatalı Sinyaller Üretiyor.

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) araştırmacıları, bazı önceki tasarımlarda gereken devasa kararlılık ekipmanına ihtiyaç duymadan iki lazer kullanarak hassas ışık sinyalleri üreten bir çip tabanlı optik frekans tarağı gösterdi.

Bu gelişme, optik atom saatlerini daha küçük ve laboratuvar dışındaki kullanıma daha uygun hale getirmeye yardımcı olabilir. Böyle saatler, GPS sinyallerinin mevcut olmadığı veya bozulduğu durumlarda drone, denizaltı ve diğer araçlardaki navigasyon sistemlerini destekleyebilir.

Cihaz, mikrorezonatör adı verilen küçük bir halka biçimli yapıya dayanır. İki lazardan gelen ışık halka içinde dolaşarak, son derece hassas ölçüm referansları olarak kullanılabilecek, eşit aralıklı optik frekanslar dizisi üretir.

NIST ile Maryland Üniversitesi arasında bir ortaklık olan Kuantum Enstitüsü (JQI) araştırmacılarıyla çalışan bilim insanları, yaklaşımın kompakt frekans tarağı geliştirme sürecindeki temel engellerden birini çözdüğünü söylüyor: ek güç tüketen ekipmansız kararlı ve yüksek kaliteli sinyaller üretmek.

İker lazer donanımı değiştiriyor

Optik frekans tarağı, ışık için cetveller gibi çalışır. Mesafeyi eşit aralıklı işaretlerle ölçmek yerine, bilim insanlarının ışığı olağanüstü doğruluklaölçebiecek şekilde hassas biçimde ayrılmış bir frekans dizisi üretir.

Bu cihazlar, zamanı ölçmek için optik frekanzlarda atomların titreşimlerini kullanan optik atom saatlerinin önemli bileşenleridir.

Geleneksel optik frekans tarağı sistemleri, sinyallerini kararlı hale getirmek için birden fazla bileşene ihtiyaç duyabilir. Araştırmacılar mikrorezinatör kullanarak zaten minyatür versiyonlar geliştirmiş olsa da, gerekli sinyal kalitesinin korunması ek ekipman gerektirebilir.

NIST’in yaklaşımı iki lazardan gelen ışığı aynı mikrorezonatöre yollar. Bu etkileşim, optik ölçümler için gereken eşit aralıklı frekansları üretirken, önceki tek-lazer yöntemleriyle ilişkilendirilen ek kararlılık donanımından kaçınır.

Araştırmacılar içinde en fazla 300 küçük halka biçimli rezinatör içeren çipler üretti. Bu yapılar, taraak sinyallerini üretmek için gereken optik ortamı sağlar.

NIST’e göre iki-lazer tekniği, bazı önceki tasarımları sınırlayan devasa laboratuvar kurulumuna dayanmadan yüksek kaliteli frekans tarağı üretir.

Gösterim, tam bir taşınabilir atom saati değil, yalnızca frekans-tarağı bileşeniyle ilgilidir. NIST, yeni cihazı kullanan hazır bir navigasyon sistemi hakkında bilgi vermedi.

GPS ötesinde hassas zamanlama

Optik atom saatleri navigasyon sistemleri için, tamamen uydu sinyallerine güvenemeyen sistemler için hassas zamanlama referansları sağlayabilir.

GPS, konum belirlemek için uydulardan gelen kesin zamanlanmış sinyalleri kullanır. Bu sinyaller engellendiğinde, bozulduğunda veya kasıtlı olarak bozulduğunda, araçların güvenilir navigasyonu sürdürmek için diğer yöntemlere ihtiyaç duyabilir.

Kompakt optik saatler, sonunda araçlarda kararlı zamanlama referansları sağlayarak dış sinyallere bağımlılığı azaltacak şekilde böyle sistemlere katkıda bulunabilir.

Olası uygulamalara, uydu navigasyonunun güvenilir olmadığı ortamlarda çalışan otonom drone, denizaltı ve diğer araçlar dahildir. NIST ayrıca taşınabilir optik saatler için olası kullanımlar olarak mineral araştırmaları ve petrol-gaz taramalarını da belirtmektedir.

Bununla birlikte, araştırma yeni mikro-tarağın GPS’siz navigasyonu bağımsız biçimde sağlayabildiğini kanıtlamıyor. Ek saat bileşenleri ve navigasyon teknolojileri gerekecektir.

Επόμενο meydan okuma, gösterilen optik performansı, mobil platformların boyut, güç ve güvenilirlik gereksinimlerini karşılayan pratik aletlere dönüştürmek olacaktır.