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도전

싱크홀 찾기, 오래된 파이프라인 찾기, 유전 고갈 매핑 등의 응용 분야에 대해 높은 감도로 지역 중력 기울기를 측정하는 실용적이고 경제적인 도구가 보편적으로 필요합니다. Fraunhofer 응용 포토닉스 센터(영국 글라스고)의 Quantum Technologies 사업부 연구원들은 현재 산업 파트너인 Alter Technology TÜV Nord UK Ltd.와의 협력을 통해 원자 간섭계를 휴대용 솔루션으로 사용하는 것을 목표로 하고 있습니다.

박사. Quantum Technologies 사업부 책임자인 Loyd McKnight는 "우리는 원자 간섭계용 레이저 시스템에 대한 전문 지식을 적용하여 휴대용 시스템을 만드는 방법을 보여주고 싶습니다."라고 설명합니다. 원자 간섭계에서는 레이저 냉각을 사용하여 진공 용기에 초저온 원자(예: 루비듐)의 작은 구름이 생성됩니다. 이러한 원자는 국부 중력의 영향을 받으며 매우 안정적인 레이저로 상태를 준비함으로써 파동과 같은 동작을 사용하여 민감한 측정을 수행할 수 있습니다. McKnight는 "이 확립된 기술을 실험실 현상에서 실제 현장 장비로 전환하는 것은 큰 도전입니다."라고 덧붙였습니다. 그는 원자 간섭계를 작동하려면 와트 단위의 전력, 좁고 안정적인 선폭, 낮은 진폭 및 위상 잡음을 갖춘 매우 잘 동작하는 레이저 빔이 필요하다고 지적합니다. 이러한 레이저는 복잡하고 비싸며 부피가 클 수 있으므로 휴대용 경제 중력 센서에 사용하기에 이상적인 구성 요소가 아닙니다.

해결책

통신 응용 분야에서 널리 사용되며 작은 패키지에서 저잡음 출력을 제공할 수 있는 분산 피드백(DFB) 장치라고 하는 특수 다이오드 레이저가 있습니다. 이 경우 출력을 저렴한 루비듐 증기 셀에 "고정"함으로써 적극적이고 저렴하게 안정화될 수 있습니다. 그러나 수십 밀리와트에 불과한 DFB에는 이 애플리케이션에 필요한 전력이 없습니다.

다행히 Fraunhofer CAP 팀은 다음과 같은 형태로 완벽한 솔루션을 찾았습니다.바카라 카지노의 테이퍼형 증폭기 칩. 이 장치는 더 큰 칩의 높은 출력과 함께 작은 칩의 고품질 광학 성능을 제공하는 새로운 칩 설계를 사용합니다. McKnight는 "이제 기존 마스터 발진기 전력 증폭기(MOPA) 배열에서 이러한 테이퍼형 장치 중 하나와 DFB를 결합하여 중력 센서에 필요한 레이저 빔 성능을 얻을 수 있습니다. 이러한 테이퍼형 칩은 고품질 증폭을 제공하기 때문에 최종 MOPA 출력은 우수한 빔 품질과 좁은 선폭을 포함하여 안정화된 DFB 발진기의 모든 광학적 특성을 유지하지만 필요한 전력량은 와트에 불과합니다. 그리고 단 두 개의 소형으로 구성된 고성능 레이저를 사용합니다. 다이오드 칩을 사용하여 결과적으로 전력 소비가 낮은 소형 휴대용 설정에 이상적입니다."

결과

팀은 3×10 이상의 냉각 및 트랩에 성공했습니다.⁸이 레이저 배열을 사용하면 반복률이 1Hz를 초과하는 루비듐 원자가 제안된 중력 센서의 요구 사항을 충족합니다. 그들은 이제 시스템의 크기, 무게, 전력을 더욱 줄이기 위해 노력하고 있습니다. McKnight는 "이 동일한 레이저 기반 양자 엔진은 항공기 및 잠수함 등의 관성 위치 정보 감지에 사용될 수 있지만 섬유 자이로보다 장기 절대 정확도가 더 뛰어납니다. 우리는 현장에서 이 기술을 시연하기 위해 협력자들과 협력하고 있습니다."

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