Διεθνής ομάδα φυσικών ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για τον ακριβή προσδιορισμό του χρώματος του φωτός λέιζερ, χρησιμοποιώντας μια εικόνα που περιστρέφεται καθώς μεταβάλλεται η συχνότητα της δέσμης.
Η ανακάλυψη αυτή προσφέρει έναν νέο τρόπο για τον συντονισμό των λέιζερ στις απαιτούμενες συχνότητες τεχνολογιών όπως τα συστήματα GPS, οι κβαντικοί αισθητήρες, η φασματοσκοπία και οι κβαντικές επικοινωνίες. Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Optica από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης.
Ο ρόλος του ρουβιδίου στη μετατροπή της συχνότητας σε περιστροφή
Η μέθοδος βασίζεται στη διέλευση δύο διαφορετικά διαμορφωμένων δεσμών λέιζερ μέσα από αέριο ρουβιδίου. Η πρώτη δέσμη ευθυγραμμίζει τα άτομα ρουβιδίου, επηρεάζοντας τον τρόπο με τον οποίο αυτά αλληλεπιδρούν με τη δεύτερη, δομημένη δέσμη φωτός που διαδίδεται από την αντίθετη κατεύθυνση.
Καθώς η συχνότητα του λέιζερ πλησιάζει ή απομακρύνεται από τη φυσική συχνότητα συντονισμού των ατόμων, η δομή πόλωσης του φωτός αλλάζει. Διαχωρίζοντας τις συνιστώσες πόλωσης και καταγράφοντάς τες με μια ψηφιακή κάμερα, οι ερευνητές παρατήρησαν ένα μοτίβο φωτεινών λοβών. Όταν η συχνότητα μεταβάλλεται, οι λοβοί αυτοί περιστρέφονται γύρω από τον δακτύλιο της δέσμης.
Από το μονοδιάστατο σήμα στην πλήρη εικόνα
Οι παραδοσιακές τεχνικές μέτρησης βασίζονται στην ανάγνωση ενός μονοδιάστατου σήματος από έναν φωτοανιχνευτή. Αντίθετα, η νέα μέθοδος αξιοποιεί την πληροφορία μιας ολόκληρης εικόνας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια μετατόπιση συχνότητας μόλις 1 megahertz προκαλεί περιστροφή της εικόνας κατά σχεδόν 6 μοίρες.
Αν και η ακρίβεια της μεθόδου βρίσκεται ακόμη υπό βελτίωση, το σύστημα παρουσιάζει επίσης ευαισθησία σε μεταβολές μαγνητικών πεδίων. Αυτό ανοίγει το δρόμο για τη δημιουργία νέων μαγνητομέτρων ικανών να χαρτογραφούν μαγνητικά πεδία σε τρεις διαστάσεις μέσω μιας μόνο λήψης, συνδέοντας τη μορφή, την πόλωση και τη συχνότητα του φωτός.