이중 광학 주파수 빗을 사용하여 만든 시간 및 거리 측정의 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 새로운 기술이 미국과 캐나다의 연구원에 의해 개발되었습니다. 빗 중 하나의 동적 조정으로, 에밀리 콜드웰 콜로라도 주 볼더에 있는 NIST(National Institute of Standards and Technology)와 퀘벡 시티에 있는 Octosig Consulting의 동료들은 이 기술을 훨씬 더 효율적으로 만들었습니다.
밀레니엄 전환기에 처음 시연된 광학 주파수 빗은 시간 및 거리 측정의 정확도를 높였습니다. 규칙적인 간격으로 초단 펄스를 방출하는 레이저를 사용하여 빗을 만들 수 있습니다. 펄스의 주파수 스펙트럼은 날카롭고 균일한 간격의 피크를 가지고 있어 빗살처럼 보입니다.
시간과 거리를 측정하기 위해 콤 펄스가 멀리 있는 물체에서 반사됩니다. 그런 다음 반사광은 첫 번째 빗에 비해 약간 지연된 펄스가 있는 두 번째 빗과 결합됩니다. 두 콤의 상대적인 정렬을 측정하여 첫 번째 콤의 복귀 시간, 즉 반사 물체까지의 거리를 매우 정확하게 결정할 수 있습니다.
약간의 겹침
그러나 이 기술의 중요한 단점은 펄스의 길이가 펄스 사이의 간격보다 훨씬 짧다는 것입니다. 따라서 반사 펄스와 지연 펄스가 거의 겹치지 않는 경우가 많습니다. 이는 측정이 때때로 매우 적은 수의 광자를 측정하는 데 의존하여 정확도가 떨어지고 반사광의 많은 부분을 낭비한다는 것을 의미합니다. 이것은 실험실 외부의 감지 응용 분야에서 특히 시급한 문제입니다. 첫 번째 빗의 빛이 대상 물체를 오가는 먼 거리를 이동할 때 이미 감쇠됩니다.
실시간 질병 진단을 목표로 하는 초고감도 주파수 빗형 음주측정기
이 문제를 극복하기 위해 Caldwell의 팀은 디지털 컨트롤러를 사용하여 두 번째 빗의 펄스 타이밍을 2as의 정확도 내에서 추적하고 제어했습니다. 이를 통해 두 번째 빗을 첫 번째 빗에 잠그고 펄스가 동시에 감지기에 도달하도록 할 수 있었습니다. 결과적으로 첫 번째 빗의 모든 광자는 잠재적으로 측정에 사용될 수 있습니다.
이 혁신을 통해 팀은 양자 변동에 의해 부과되는 측정 정확도의 근본적인 한계인 양자 한계에 근접한 측정을 수행할 수 있었습니다. 이 시스템의 또 다른 장점은 광자를 효율적으로 사용하여 훨씬 낮은 전력으로 실행할 수 있다는 것입니다. 동일한 결과를 위해 이전 시스템에서 사용한 광자의 0.02%만 필요합니다.
결과적으로 팀의 접근 방식은 실험실 외부에서 기회를 감지할 수 있는 흥미롭고 새로운 기회를 제공할 수 있습니다. 여기에는 나노미터 정밀도 내에서 궤도를 도는 위성과 같은 멀리 있는 물체까지의 거리 측정이 포함됩니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 자연.
