นักฟิสิกส์ในออสเตรเลียได้สาธิตวิธีสร้างเลเซอร์ลิงก์ที่มีความเสถียรเป็นพิเศษเพื่อส่งข้อมูลความถี่ผ่านชั้นบรรยากาศ นักวิจัยกล่าวว่าความผันผวนของความถี่ของเลเซอร์นั้นน้อยมากจนหลังจากหาค่าเฉลี่ยเพียงไม่กี่วินาที ลิงก์ดังกล่าวก็สามารถนำมาใช้เพื่อส่งสัญญาณบอกเวลาจากนาฬิกาออปติคอลที่แม่นยำที่สุดในโลกได้อย่างไร้ที่ติ พวกเขาโต้แย้งว่าสิ่งนี้เสนอโอกาสของเครือข่ายเวลาทั่วโลกที่ใช้
ดาวเทียม
เพื่อซิงโครไนซ์ความถี่แสงระหว่างทวีปความสามารถในการเชื่อมต่อนาฬิกาออปติกทั่วโลกนี้อาจทำให้นักฟิสิกส์ทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ค้นหาสสารมืด และตรวจจับความผันแปรใดๆ ในค่าคงที่พื้นฐานได้ นอกจากนี้ยังอาจใช้เพื่อปรับปรุงการนำทางด้วยดาวเทียมและเวลา รวมถึงมาตรวัดด้วย
ต้องขอบคุณผลกระทบของการขยายเวลาด้วยแรงโน้มถ่วงที่ระดับความสูงต่างๆ กัน ขณะนี้นาฬิกาออปติคอลสามารถบรรลุความไม่แน่นอนได้ต่ำกว่านาฬิกาอะตอมที่ใช้ซีเซียมที่มีความถี่ไมโครเวฟประมาณ 100 เท่า ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1 ส่วนใน 10 18ขณะที่ความถี่ของนาฬิกาถูกเปรียบเทียบโดยการเชื่อมโยง
ผ่านใยแก้วนำแสงในระยะทางเกือบ 2,000 กม. แต่การขยายการเปรียบเทียบดังกล่าวไปทั่วโลกนั้นเป็นเรื่องยาก เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงในการวางไฟเบอร์เฉพาะที่มีแอมพลิฟายเออร์ที่เหมาะสม ในทางกลับกัน การเชื่อมโยงวิทยุผ่านดาวเทียมนั้นใช้ได้สำหรับนาฬิกาไมโครเวฟ แต่เป็นลำดับความสำคัญ
ที่ไม่แม่นยำเกินไปสำหรับผู้จับเวลาแบบออปติก และเพื่อนร่วมงานอธิบายในเอกสารสำเร็จรูปที่อัปโหลดไปยัง เซิร์ฟเวอร์ arXivว่าลิงก์ใดๆ จะต้องมีความถี่ที่เสถียรกว่านาฬิกาออปติกที่เชื่อมต่อ มิฉะนั้นความเที่ยงตรงสูงสุดของนาฬิกาเหล่านั้นจะสูญเปล่า ความเสถียรสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการหาค่าเฉลี่ย
ของสัญญาณในช่วงเวลาที่นานขึ้น แต่เวลานั้นจำกัดมาก โดยผู้เชี่ยวชาญบางคนคาดการณ์ว่านาฬิกาออปติคัลอาจเสถียรในเร็วๆ นี้ถึงหนึ่งส่วนใน 10 18 หลังจากทำงานเพียง100วินาที ความปั่นป่วนของบรรยากาศ ความท้าทายสำหรับนักพัฒนาการเชื่อมโยงพื้นที่ว่างคือการเอาชนะความปั่นป่วน
ในชั้นบรรยากาศ
ความผันผวนของดัชนีการหักเหของแสงตามเส้นทางของเลเซอร์จะเร่งหรือชะลอการมาถึงของแสงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่ความไม่เสถียรของเฟส ยิ่งไปกว่านั้น ความปั่นป่วนยังทำให้ลำแสงเคลื่อนออกจากเป้าหมายและเกิดเป็นประกายระยิบระยับ สิ่งนี้จะลดความเข้มของลำแสงในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่ซ้ำ ๆ
โดยการสูญเสียสัญญาณจะจำกัดเวลาเฉลี่ยและด้วยความถี่ที่เสถียร เพื่อแสดงวิธีแก้ปัญหาเหล่านี้ และเพื่อนร่วมงานได้ติดตั้งเครื่องส่งและรับเลเซอร์บนชั้นดาดฟ้าของแผนกฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย จากนั้น พวกเขาวัดความเสถียรของลำแสงที่สะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสงแบบลูกบาศก์
บนหลังคาอีกหลังที่อยู่ห่างออกไป 1.2 กม. พวกเขากล่าวว่าการเดินทางไปกลับในแนวนอน 2.4 กม. มีความปั่นป่วนในระดับเดียวกับการเชื่อมโยงระหว่างภาคพื้นดินและดาวเทียมขึ้นไปประมาณ 500 กม. ในวงโคจรระดับต่ำ เพื่อให้ระบบมีเสถียรภาพสูงสุด นักวิจัยสามารถจัดตำแหน่งลำแสงสะท้อนได้
ความพยายามในพื้นที่ว่างนี่ไม่ใช่ความพยายามครั้งแรกในการทำให้การถ่ายโอนความถี่เสถียรในพื้นที่ว่าง กลุ่มชาวออสเตรเลียและเพื่อนร่วมงานในฝรั่งเศสรายงานในเดือนมกราคมว่ามีเสถียรภาพที่ 1.6 ส่วนใน 10 19หลังจากค่าเฉลี่ยเพียง 40 วินาที สิ่งนี้เปรียบเทียบได้ดีกับ 6 × 10 -19หลังจากผ่านไป
ประมาณ 30 ชั่วโมงโดยเฉลี่ย รายงานเมื่อปีที่แล้วโดยนักวิจัยที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในสหรัฐอเมริกา เมื่อใช้ลิงค์เปิดโล่ง 1.5 กม. พร้อมนาฬิกาออปติคัลที่ปลายด้านใดด้านหนึ่ง กลุ่มที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงของเกาหลีได้ทำการตรวจวัดที่คล้ายกันบนทางเชื่อมกลางแจ้ง
ระยะทาง 18 กม.อย่างไรก็ตามผลงานล่าสุดดันมีเสถียรภาพขึ้นอย่างมาก ดำเนินการทดลองเป็นเวลาสองสัปดาห์ในเดือนกันยายน 2020 และเพื่อนร่วมงานพบว่าเทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพของเฟสเพียงอย่างเดียวทำให้มีความเสถียรแบบเศษส่วนของ 1 × 10 −19หลังจากเฉลี่ย
เป็นเวลาหนึ่งนาที ด้วยการทำให้แอมพลิจูดคงที่ พวกเขาสามารถลดการสูญเสียสัญญาณและเพิ่มความเสถียรเป็นประมาณ 6 × 10 −21หลังจากผ่านไป 5 นาที ตามที่พวกเขาชี้ให้เห็น สิ่งนี้เกิดขึ้นกับระยะเวลาที่สามารถรักษาการติดต่อกับดาวเทียมในวงโคจรระดับต่ำของโลกได้ อย่างต่อเนื่องโดยใช้กระจก
จากนั้น
พวกเขาก็หาว่าตัวเลขเหล่านี้จะมีความหมายอย่างไรเมื่อเชื่อมโยงกับดาวเทียมในวงโคจร พวกเขาพบว่าแบนด์วิธของสัญญาณที่ต่ำกว่าเนื่องจากระยะทางที่มากขึ้นจะทำให้ความเสถียรลดลงเล็กน้อย แต่ยังคงทำให้ระบบสามารถแข่งขันกับนาฬิกาออปติคัลที่ดีที่สุดได้อย่างมาก พวกเขาคำนวณว่าการเปรียบเทียบ
ความถี่จะถูกจำกัดโดยความไม่เสถียรของนาฬิกาหลังจากหาค่าเฉลี่ยเพียงไม่กี่วินาที เพื่อทดสอบเทคโนโลยีจริง และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.7 ม. บนพื้นดิน และหวังว่าจะสามารถเข้าถึงดาวเทียมจากหน่วยงานอวกาศของฝรั่งเศส หรือบริษัทเอกชน
เขาชี้ให้เห็นว่าพวกเขาจะต้องต่อสู้กับ ที่ค่อนข้างรุนแรง การเคลื่อนที่ของดาวเทียมเข้าและออกจากสถานีภาคพื้นดินจะทำให้สัญญาณขาเข้าเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างรวดเร็วประมาณ 10 GHz แต่เขาคิดว่าประสบการณ์ที่ได้รับจากทีมงานที่เกี่ยวข้องกับการเลื่อนไมโครเวฟที่มีความแม่นยำสูง
ในกล้องโทรทรรศน์วิทยุ”เอียง” เพื่อตอบสนองต่อเอาต์พุตที่ผันผวนจากเครื่องตรวจจับภาพถ่ายที่สามารถจับความเข้มที่ลดลงซึ่งกินเวลาน้อยกว่าหนึ่งมิลลิวินาที ในทางกลับกัน พวกเขาใช้เฟสล็อคลูปร่วมกับอะคูสติกออปติกโมดูเลเตอร์เพื่อเปลี่ยนความถี่ของแสง
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
