एक नई तकनीक जो दोहरी ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब्स का उपयोग करके किए गए समय और दूरी माप की सटीकता में काफी सुधार कर सकती है, अमेरिका और कनाडा में शोधकर्ताओं द्वारा विकसित की गई है। एक कंघी के गतिशील समायोजन से, एमिली काल्डवेल और बोल्डर, कोलोराडो में राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) के सहयोगियों और क्यूबेक सिटी में ऑक्टोसिग कंसल्टिंग ने तकनीक को और अधिक कुशल बना दिया है।
पहली बार सहस्राब्दी के मोड़ पर प्रदर्शित, ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी ने समय और दूरी माप की सटीकता को बढ़ाया है। एक लेजर का उपयोग करके एक कंघी बनाई जा सकती है जो नियमित अंतराल पर अल्ट्रा-शॉर्ट दालों का उत्सर्जन करती है। दालों के आवृत्ति स्पेक्ट्रम में तेज, समान रूप से दूरी वाली चोटियाँ होती हैं - जो इसे कंघी के दांतों का रूप देती हैं।
समय और दूरी मापने के लिए कंघे स्पंद दूर की वस्तु से परावर्तित होते हैं। परावर्तित प्रकाश को फिर दूसरी कंघी के साथ जोड़ा जाता है, जिसमें दालें होती हैं जो पहले कंघी के सापेक्ष थोड़ी विलंबित होती हैं। दो कंघी के सापेक्ष संरेखण को मापकर, पहली कंघी का वापसी समय - और इसलिए परावर्तक वस्तु की दूरी - बहुत उच्च सटीकता के लिए निर्धारित की जा सकती है।
थोड़ा ओवरलैप
हालाँकि, इस तकनीक की एक महत्वपूर्ण कमी यह है कि दालों के बीच के अंतराल की तुलना में दालों की लंबाई बहुत कम होती है। इसलिए, अक्सर ऐसा होता है कि परावर्तित पल्स और विलंबित पल्स के बीच थोड़ा ओवरलैप होता है। इसका मतलब यह है कि माप कभी-कभी बहुत कम संख्या में फोटॉनों को मापने पर निर्भर करते हैं - सटीकता को कम करते हैं और परावर्तित प्रकाश के एक बड़े हिस्से को बर्बाद करते हैं। यह प्रयोगशाला के बाहर संवेदन अनुप्रयोगों के लिए एक विशेष रूप से दबाव वाली समस्या है, जहां पहली कंघी में प्रकाश पहले से ही क्षीण हो जाता है क्योंकि यह लक्ष्य वस्तु से लंबी दूरी की यात्रा करता है।
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इस समस्या को दूर करने के लिए, कैलडवेल की टीम ने दूसरी कंघी में पल्स के समय को 2 की सटीकता के भीतर ट्रैक और नियंत्रित करने के लिए एक डिजिटल नियंत्रक का उपयोग किया। इसने उन्हें दूसरे कंघे को पहले कंघे से लॉक करने की अनुमति दी, यह सुनिश्चित करते हुए कि दालें एक ही समय में डिटेक्टर पर पहुंचें। नतीजतन, पहली कंघी में सभी फोटॉन संभावित रूप से माप में उपयोग किए जा सकते हैं।
इस नवाचार ने टीम को अपने माप को क्वांटम सीमा के करीब ले जाने की अनुमति दी - क्वांटम उतार-चढ़ाव द्वारा लगाए गए माप की सटीकता पर एक मौलिक सीमा। सिस्टम का एक अन्य लाभ यह है कि इसके फोटॉन के कुशल उपयोग का अर्थ है कि इसे बहुत कम शक्ति पर चलाया जा सकता है - समान परिणामों के लिए पिछले सिस्टम द्वारा उपयोग किए गए केवल 0.02% फोटॉन की आवश्यकता होती है।
नतीजतन, टीम का दृष्टिकोण लैब के बाहर संवेदन के अवसरों के लिए रोमांचक नए अवसर प्रदान कर सकता है। इसमें नैनोमीटर परिशुद्धता के भीतर उपग्रहों की परिक्रमा जैसे दूर की वस्तुओं की दूरी को मापना शामिल है।
में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.
