Taşınabilir atom saati: veya insanların uydu navigasyonuna bağımlılığını azaltacaktır!
Kılavuz
Son zamanlarda, Birleşik Krallık'taki Sussex Üniversitesi'nin Yükselen Fotonik Laboratuvarı, atom saatinin önemli kısımlarında önemli bir atılım yapmak için en son lazer ışını teknolojisini benimsedi. Bu atom saati, gelecekte uydu haritalama teknolojisine olan bağımlılığımızı azaltacak.
arka fon
Şu anda Birleşik Krallık, Amerika Birleşik Devletleri'nin (GPS) ve Avrupa Birliği'nin (Galileo) uydu haritası teknolojisine güveniyor Birçok insan bu teknolojiyi cep telefonlarına ve arabalarına entegre etti. Ancak bu tür bir uydu navigasyon teknolojisi, sadece uluslararası politikanın iniş çıkışlarından etkilenmeyebilir, aynı zamanda uydu sinyallerinin mevcudiyetine de tabi olabilir.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Birleşik Krallık'taki Sussex Üniversitesi Matematik ve Fizik Bilimleri Fakültesi'nde Yükselen Fotonik Laboratuvarı'ndan Doktora Doktorası Alessia Pasquazi, taşınabilir atomik saatlerin durumu değiştirebileceğini söyledi. Örneğin, tünelde giden bir ambulans hala bir harita alabilir; işe gidip gelen bir kişi, metroda veya cep telefonu sinyalinin olmadığı kırsal bir alanda hala bir rota planlayabilir. Taşınabilir atom saati, son derece doğru coğrafi bilgi haritaları elde edecek ve konumunuzu elde edecek veya uydu sinyalleri olmadan rotanızı planlayacaktır.
Optik atom saati, on milyarlarca yılda bir saniyeden daha az hata veren üst düzey bir ölçüm cihazıdır. Şu anda, bu cihazlar çok ağırdır ve birkaç yüz kilograma ulaşmaktadır. Sıradan insanların kullanabileceği en iyi pratik işlev haline gelmek için boyutunun büyük ölçüde azaltılması ve büyük atom saatlerinin hassasiyetinin ve hızının korunması gerekir.
Optik atom saati (resim kaynağı: Wikipedia)
Optik atom saatlerinde, referans (geleneksel saatlerde sarkaç) doğrudan tek bir tuzağa düşürülmüş atomun kuantum özelliklerinden türetilir: saniyede trilyonlarca kez salınan elektromanyetik bir ışık alanıdır. Optik frekans tarağı, bu hızda çalışabilen bir saat sayma elemanıdır.
Optik frekans tarağı, frekans spektrumu bir dizi ayrı ve eşit aralıklı frekans hattından oluşan özel bir lazer kaynağıdır. Frekans alanında, optik frekans tarağı, eşit frekans aralıklarına sahip bir optik frekans dizisi olarak görünür. Bu spektral çizgilerin dağılım özellikleri, tarak dişleri arasında eşit mesafelerde, günlük hayatımızda kullanılan taraklara benzer.
Optik frekans tarağının spektrumu (resim kaynağı: Wikipedia)
"Optik mikro rezonatörler" adı verilen mikro cihazları kullanan mikro frekans tarakları, frekans taraklarının boyutunu azaltır. Bu cihazlar, son on yılda küresel bilim topluluğunun hayal gücünü yakaladı ve frekans taraklarının tam potansiyelini kompakt bir biçimde gerçekleştirmesi bekleniyor. Bununla birlikte, bunlar hasara karşı savunmasız, çalıştırılması karmaşık olan ve genellikle pratik atomik saatlerin ihtiyaçlarını karşılayamayan cihazlardır.
Aşağıdaki şekil şunları göstermektedir: verileri çok sayıda kanaldan büyük ölçekte paralel olarak iletebilen bir optik soliton frekans tarağı.
(Fotoğraf kredisi: J.N. Kemal / P. Marin-Palomo / KIT)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Birleşik Krallık'taki Sussex Üniversitesi'nin Yükselen Fotonik Laboratuvarı (EPic Lab), atom saatinin önemli bölümlerinde önemli bir atılım yapmak için en son lazer ışını teknolojisini benimsedi. Atom saati, gelecekteki uydu haritası teknolojisine bağımlılığımızı azaltacak. Ar-Ge ilerlemeleri, geleneksel saatlere eşdeğer sayma bileşeninin verimliliğini büyük ölçüde artırarak% 80'e ulaştı. Bu verimlilik, tüm dünyadaki bilim insanlarının başarmaya çalıştığı şeydir.
Çipte yayılan nabzın sanatsal resmi (Resim kaynağı: Emerging Photonics Laboratory, Sussex Üniversitesi)
11 Mart (Pazartesi) günü, Xinxing Fotonik Laboratuvarı'nın çığır açan araştırması "Doğa Fotonikleri" dergisinde yayınlandı. "Lazer boşluklu soliton" adı verilen benzersiz bir dalgaya dayanan, özellikle verimli ve sağlam bir minyatür frekans tarağı gösterdiler.
teknoloji
Pasquazi şunları söyledi: "Solitonlar, özellikle rahatsızlıklara dayanıklı özel dalgalardır. Örneğin, tsunamiler su solitonlarıdır. İnanılmaz mesafelere kararlı bir şekilde yayılabilirler. 2011 Japonya depreminden sonra, Hatta bazıları Kaliforniya'nın uzak kıyılarına bile ulaştı. "
(Resim kaynağı: M.J. Ablowitz ve D.E. Baldwin)
"Dr. Hualong Bao tarafından yapılan deneyde, çip üzerindeki mikro boşlukta hapsolmuş ışık kullandık, su değil. Benzersiz çözümümüz, çipi ailemizle aynı fiber olan fiber bazlı bir lazere yerleştirmektir. Aynı şey internette de kullanılıyor. "
Lazer boşluk solitonuna dayalı mikro frekans tarağının çalışma prensibi (resim kaynağı: referans [2])
"Bu kombinasyonda iletilen soliton, birçok renk üretmek için mikro boşluk işlevinden tam olarak yararlanmaya elverişlidir ve ayrıca darbeli lazer kontrolünün sağlamlığını ve esnekliğini sağlar. Bir sonraki adım, bu çip bazlı teknolojiyi fiber optik teknolojisine dönüştürmektir. Sussex Üniversitesinde düzenli bir şekilde yaptığımız tam da buydu. "
değer
Sussex Üniversitesi'nde Gelişmekte Olan Fotonik Laboratuvarı Profesörü Marco Peccianti şunları ekledi: Cihazlarımızı, Sussex Üniversitesi'nden Profesör Matthias Keller'in araştırma grubu tarafından geliştirilen ultra kompakt atomik referansla (veya sarkaç) entegre etme yolunda ilerliyoruz. Hedefe doğru birlikte çalışın. İşbirliği yoluyla, gelecekte zamanı tutma şeklimizi tamamen değiştirebilecek taşınabilir bir atom saati geliştirmeyi planlıyoruz. "
"Geliştirmemiz, pratik atomik saatler yapma yolunda önemli bir adımı temsil ediyor. Planlarımız konusunda çok heyecanlıyız. Bu planlar arasında İngiliz Havacılık ve Uzay Endüstrisi (beş yıl içinde gerçekleştirildi), cep telefonları ve insansız araçlar ile işbirliği yer alıyor. Arabalarda ve insansız hava araçlarında kullanılan taşınabilir atomik saatler (yirmi yılda gerçekleştirilecek). "
Anahtar kelime
Atomik saat, frekans tarağı, navigasyon, sürücüsüz, lazer
Referans
[1] https://www.sussex.ac.uk/news/all?id=48070
[2] Hualong Bao, Andrew Cooper, Maxwell Rowley, Luigi Di Lauro, Juan Sebastian Totero Gongora, Sai T. Chu, Brent E. Little, Gian-Luca Oppo, Roberto Morandotti, David J. Moss, Benjamin Wetzel, Marco Peccianti, Alessia Pasquazi.Lazer boşluğu-soliton mikrokombileri.Doğa Fotoniği, 2019; DOI: 10.1038 / s41566-019-0379-5
