ABD ve Kanada'daki araştırmacılar tarafından, çift optik frekans tarakları kullanılarak yapılan zaman ve mesafe ölçümlerinin doğruluğunu büyük ölçüde artırabilecek yeni bir teknik geliştirildi. Taraklardan birinin dinamik olarak ayarlanmasıyla, Emily Caldwell ve Boulder, Colorado'daki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (NIST) ve Quebec City'deki Octosig Consulting'deki meslektaşları, tekniği çok daha verimli hale getirdiler.
İlk olarak milenyumun başında gösterilen optik frekans tarağı, zaman ve mesafe ölçümlerinin doğruluğunu artırdı. Düzenli aralıklarla ultra kısa darbeler yayan bir lazer kullanılarak bir tarak oluşturulabilir. Darbelerin frekans spektrumu keskin, eşit aralıklı tepe noktalarına sahiptir ve bu da ona bir tarağın dişleri görünümünü verir.
Zamanı ve mesafeyi ölçmek için tarak darbeleri uzaktaki bir nesneden yansıtılır. Yansıyan ışık daha sonra, birinci tarağa göre biraz gecikmeli darbelere sahip olan ikinci bir tarakla birleştirilir. İki tarağın göreceli hizalanmasının ölçülmesiyle, ilk tarağın geri dönüş süresi ve dolayısıyla yansıtan nesneye olan mesafe çok yüksek bir doğrulukla belirlenebilir.
Küçük örtüşme
Ancak bu tekniğin önemli bir eksikliği, darbelerin uzunluğunun, darbeler arasındaki boşluklardan çok daha kısa olmasıdır. Bu nedenle, yansıyan darbe ile gecikmiş darbe arasında çok az örtüşme olması sıklıkla söz konusudur. Bu, ölçümlerin bazen çok az sayıda fotonun ölçülmesine dayandığı anlamına gelir; bu da doğruluğu azaltır ve yansıyan ışığın büyük bir kısmının boşa harcanmasına neden olur. Bu, ilk taraktaki ışığın hedef nesneye uzun mesafeler kat ederken zaten zayıfladığı laboratuvar dışındaki algılama uygulamaları için özellikle acil bir sorundur.
Ultrasensitif frekans taraklı alkol ölçer, gerçek zamanlı hastalık teşhisini hedefler
Bu sorunun üstesinden gelmek için Caldwell'in ekibi, ikinci taraktaki darbenin zamanlamasını 2 as doğrulukla izlemek ve kontrol etmek için bir dijital kontrol cihazı kullandı. Bu, ikinci tarağı birinciye kilitlemelerine ve darbelerin dedektöre aynı anda ulaşmasını sağlamalarına olanak sağladı. Sonuç olarak, ilk taraktaki tüm fotonlar potansiyel olarak bir ölçümde kullanılabilir.
Bu yenilik, ekibin ölçümlerini kuantum sınırına yakın almasına olanak tanıdı; bu, kuantum dalgalanmalarının dayattığı ölçümün doğruluğunda temel bir sınırdır. Sistemin bir diğer avantajı da fotonların verimli kullanılması, çok daha düşük güçte çalıştırılabileceği anlamına geliyor; aynı sonuçlar için önceki sistemler tarafından kullanılan fotonların yalnızca %0.02'sini gerektiriyor.
Sonuç olarak ekibin yaklaşımı, laboratuvar dışındaki fırsatları algılamak için heyecan verici yeni fırsatlar sunabilir. Buna, yörüngedeki uydular gibi uzaktaki nesnelere olan mesafelerin nanometre hassasiyetinde ölçülmesi de dahildir.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Tabiat.
