Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Analog av tsunami for telekommunikasjon

Anonim

Utvikling av elektronikk og kommunikasjon krever en maskinvarebase som er i stand til stadig større presisjon, ergonomi og gjennomstrømning. For kommunikasjon og GPS-navigasjonssatellitter er det av stor betydning å redusere nyttelastmassen i tillegg til å sikre signalstabiliteten. I fjor har forskere fra Moscow State University (MSU) sammen med sine sveitsiske kolleger fra EFPL gjennomført en studie som kan gi visse forbedringer i denne retningen. Forskerne demonstrerte (denne artikkelen ble publisert i Nature Photonics ) at den primære støykilden i mikrofonbaserte optiske frekvenskammer (brede spektra sammensatt av et stort antall likevektige smale utslippslinjer) er relatert til ikke-lineære harmoniske generasjonsmekanismer, heller enn at grunnleggende fysiske begrensninger og i prinsippet reduserbare.

annonse


Den 22. desember vises en ny publikasjon i Nature Photonics hvor de utvider resultatene sine. Michael Gorodetsky, en av medforfatterne av dette papiret, professor i det fysiske fakultetet for MSU, som også er tilknyttet det russiske kvantesenteret i Skolkovo, sier at studien inneholder minst tre viktige resultater: forskere fant en teknikk for å generere stabil femtosekund ( varighet av rekkefølgen på 10-15 sekunder) pulser, optiske kammer og mikrobølgesignaler.

Fysikere brukte en mikroresonator (i dette tilfellet ble det brukt en millimeterskala magnesiumfluoridisk skive, hvor elektromagnetiske oscillasjoner med hviske-galleri kan bli begeistret, propagere langs omkretsen av resonatoren) for å konvertere kontinuerlig laseremisjon til periodiske pulser av ekstremt kort varighet. De mest kjente analoge enhetene er moduslåste lasere som genererer femtosekund, høyintensitetsimpulser. Applikasjoner av disse lasere spenner fra analyse av kjemiske reaksjoner ved ekstremt korte tidsskala til øyekirurgi.

"I modusslåste femtosekund lasere komplekse optiske enheter, er media og spesielle speil vanligvis brukt. Men vi lyktes i å skaffe stabile pulser bare i passiv optisk resonator ved hjelp av sin egen ikke-linearitet, " - Gorodetsky sier. Dette tillater, i fremtiden, å redusere størrelsen på enheten drastisk.

De korte pulser som genereres i mikroresonatoren er faktisk det som kalles optiske solitoner (soliton er en stabil, formbevarende lokalisert bølgepakke som forplanter seg i et ikke-lineært medium som en kvasipartikkel; et eksempel på et soliton som eksisterer i naturen er en tsunami bølge). "Man kan generere en enkelt stabil soliton som sirkulerer inne i en mikroresonator. I utgangsoptisk fiber kan man få en periodisk serie pulser med en periode som tilsvarer en rundturstid på solitonen." - Gorodetsky forklarer.

Slike pulser varer i 100-200 femtosekunder, men forfatterne er sikre på at mye kortere solitoner er oppnåelige. De foreslår at deres oppdagelse gjør det mulig å konstruere en ny generasjon av kompakte, stabile og billige optiske pulsgeneratorer som arbeider i regimer som ikke er mulige med andre teknikker. I det spektrale domenet samsvarer disse pulser med de såkalte optiske frekvenskammene som revolusjonerte metrologi og spektroskopi og brakte til de som utviklet metoden en Nobelpris i fysikk i 2005 (American John Hall og German Theodor Haensch mottok prisen " for deres bidrag til utviklingen av laserbasert presisjonsspektroskopi, inkludert den optiske frekvens kam teknikken "). For tiden er eksisterende kamgeneratorer mye større og mer massive.

Samtidig, som forskerne viser, et signal generert av en slik kam på en fotodetektor er et høyfrekvent mikrobølgesignal med svært lavt lydnivå. Ultra-støyende mikrobølgeaggregater er ekstremt viktige i moderne teknologi; De brukes i metrologi, radiolokalisering, telekommunikasjonsutstyr, inkludert satellittkommunikasjon. Forfattere bemerker at deres resultater er kritiske for slike applikasjoner som bredbåndspektroskopi, telekommunikasjon og astronomi.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Lomonosov Moscow State University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. T. Herr, V. Brasch, JD Jost, CY Wang, NM Kondratiev, ML Gorodetsky, TJ Kippenberg. Temporale solitoner i optiske mikroresonatorer . Nature Photonics, 2013; DOI: 10, 1038 / nphoton.2013.343