Potentiaalia mukana kulkeville atomikelloille

Valon taajuuden mittaamiseen käytettyä vakiotyökalua kutsutaan optiseksi taajuuskammaksi. Se tuottaa sateenkaaren, jossa on eri valotaajuuksia, jotka kaikki ovat säännöllisin välein kuten mittanauhan viivat. Taajuuskampojen avulla tutkijat voivat mitata eri taajuuksien välisiä eroja, ja ne ovat ratkaisevan tärkeitä monissa valoa hyödyntävissä kokeissa ja mittauksissa.

Suuret laboratorioympäristöt ovat osoittaneet taajuuskampojen hyödyllisyyden mahdollistamalla maailman tarkimpien kellojen – atomikellojen – luomisen sekä monia muita sovelluksia.

Tutkijat ovat etsineet pienempiä optisia taajuuskampoja sekä helpottaakseen elämäänsä että tarjotakseen perustan uusille valoon perustuville teknologioille.

Esimerkiksi kannettavat atomikellot voisivat auttaa kartoittamaan maanalaisten mineraaliesiintymien vaihteluita ja mahdollistaa navigointijärjestelmät, jotka eivät ole riippuvaisia GPS-satelliittisignaaleista.

JQI:n tutkijat ovat kansainvälisen yhteistyön myötä kehittäneet ja esitelleet uudentyyppistä taajuuskampaa. Uusi rakenne poistaa tarpeen kömpelöille laitteille ja tekee samalla yksittäisen laitteen soveltamisesta monenlaisiin käytännön mittaustehtäviin yksinkertaista.

Nature -lehdessä  julkaistussa artikkelissa . Itsekohdistettu optinen mikrokampa, joka syntyy oktaaveittain erotettujen lasereiden väliin. Työn tavoitteena oli tutkia uutta tapaa valmistaa optisia taajuuskampoja. Uutta lähestymistapaa käyttäen tiimi on valmistanut optisen taajuuskamman, joka toimii yhtä hyvin kuin vanhemmat jättimäiset pöytäversiot, mutta vie vain murto-osan laboratoriotilasta.

Uusi optinen taajuuskampa perustuu ilmiöön nimeltä parametrisesti ohjatut ontelosolitonit (PDCS), jonka Miro Erkintalon johtama tiimi ennusti ensimmäisen kerran vuonna 2023. PDCS:issä kahden laserin valoa ajetaan ympyrän muotoisessa mikroresonaattorissa. Jos rengas on oikean muotoinen ja tutkijat injektoivat valoa siihen juuri oikealla tavalla, kiertävä valo vuorovaikuttaa itsensä kanssa renkaan muodostavan materiaalin kautta ja tuottaa pulssijonon, jota tutkijat voivat käyttää taajuuskampana.

PDCS-pohjaiset kammat perustuvat lähes kahden vuosikymmenen tutkimukseen taajuuskammoista, joissa käytetään yhtä laseria, joka injektoidaan mikroresonaattoriin sirulla, mutta aiemmat yritykset eivät ole onnistuneet vapauttamaan sirupohjaisia tekniikoita kömpelöistä laiterakenteista ja saamaan niitä luotettavasti käyttöön laboratorioiden ulkopuolella.

Vaikka uudessa lähestymistavassa käytetään kaksi kertaa enemmän lasereita kamman luomiseen, se tekee kokonaisuudesta silti pienemmän kuin aiemmat yritykset.

Osoittaakseen kompaktin laitteensa sopeutumiskyvyn he käyttivät sitä useiden erilaisten valonlähteiden kanssa testatakseen sen kykyä tehtävissä, jotka ovat optisten taajuuskampojen perusfunktioita.

Aiheesta aiemmin:

Erittäin vähäkohinaisten mikro- ja millimetriaaltosignaalin generointia

Tuottaa laajasti laservalon taajuuksia mikrosirulla

Kvanttirajaa lähestyvä etäisyyden mittausjärjestelmä