USA ja Kanada teadlased on välja töötanud uue tehnika, mis võib oluliselt parandada kahe optilise sagedusega kammide abil tehtud aja ja kauguse mõõtmise täpsust. Ühe kammi dünaamilise reguleerimisega Emily Caldwell ja kolleegid Colorado osariigis Boulderis asuvast riiklikust standardite ja tehnoloogia instituudist (NIST) ja Quebeci linnas asuv Octosig Consulting on muutnud tehnika palju tõhusamaks.
Esmakordselt aastatuhande vahetusel demonstreeritud optilise sagedusega kamm on suurendanud aja ja kauguse mõõtmise täpsust. Kammi saab luua laseriga, mis kiirgab regulaarsete ajavahemike järel ülilühikesi impulsse. Impulsside sagedusspektril on teravad, ühtlaselt paigutatud tipud, mis annavad sellele kammi hammaste välimuse.
Aja ja kauguse mõõtmiseks peegelduvad kammiimpulsid kaugemal asuvalt objektilt. Seejärel kombineeritakse peegeldunud valgus teise kammiga, mille impulsid on esimese kammi suhtes veidi hilinenud. Mõõtes kahe kammi suhtelist joondamist, saab väga suure täpsusega määrata esimese kammi tagasitulekuaja – ja seega ka kauguse peegeldava objektini.
Väike kattuvus
Selle tehnika oluline puudus on aga see, et impulsside pikkus on palju lühem kui impulsside vahed. Seetõttu on sageli nii, et peegeldunud impulsi ja hilinenud impulsi vahel on vähe kattumist. See tähendab, et mõõtmised põhinevad mõnikord väga väikese arvu footonite mõõtmisel, mis vähendab täpsust ja raiskab suure osa peegeldunud valgusest. See on eriti pakiline probleem väljaspool laborit asuvate rakenduste tuvastamisel, kus esimese kammi valgus on juba nõrgenenud, kui see liigub pikki vahemaid sihtobjekti juurde ja sealt tagasi.
Ultratundlik sagedusega kamm-alkomeeter on suunatud haiguste reaalajas diagnoosimisele
Selle probleemi lahendamiseks kasutas Caldwelli meeskond digitaalset kontrollerit, et jälgida ja juhtida teise kammi impulsi ajastust täpsusega 2 as. See võimaldas neil lukustada teise kammi esimese külge, tagades impulsside jõudmise detektorisse samal ajal. Selle tulemusena saab kõiki esimese kammi footoneid potentsiaalselt mõõtmisel kasutada.
See uuendus võimaldas meeskonnal mõõta kvantpiiri lähedal – see on mõõtmise täpsuse põhipiir, mille kehtestavad kvantkõikumised. Süsteemi eeliseks on ka see, et selle efektiivne footonite kasutamine tähendab, et seda saab kasutada palju väiksema võimsusega – samade tulemuste saamiseks on vaja ainult 0.02% varasemate süsteemide footonitest.
Selle tulemusena võib meeskonna lähenemine pakkuda põnevaid uusi võimalusi võimaluste tuvastamiseks väljaspool laborit. See hõlmab kauguste mõõtmist kaugemate objektide, näiteks orbiidil tiirlevate satelliitideni, nanomeetri täpsusega.
Uuringut kirjeldatakse artiklis loodus.
