Розроблено нову технологію синхронізації оптичних годинників на відстані

42 Views Comment Off

Під час випробувань цієї технології віддалений годинник і основний годинник розділяла відстань в 12 кілометрів, а оптичний синхросигнал проходив цю відстань через відкритий простір і атмосферу, яка, як відомо, вносить великі спотворення в подібні сигнали. Незважаючи на це віддалений годинник вдалося синхронізувати із основним з точністю на рівні однієї фемтосекунди.

Ключовим моментом нової технології синхронізації є так звана оптична частотна гребінка, за винахід якої в 2005 році була присуджена Нобелівська премія з фізики. Ця гребінка являє собою промінь спеціалізованого лазера, який виробляє дуже стабільну і точну послідовність оптичних імпульсів, зсунутих за частотою щодо один одного на деяку величину.

“Ми маркуємо імпульс лазера частотної гребінки тимчасовою міткою, що відповідає “цоканню” наших годинників” – розповідає Лаура Сінклер (Laura Sinclair), вчений-фізик з NIST, – “Це схоже на звичайні кварцові годинники з тією різницею, що генератор наших годинників працює на частоті 200 ТГц (200 мільярдів циклів в секунду). Сигнал частотної гребінки маркується міткою часу не щосекунди, як в звичайних годинниках, а кожні п’ять наносекунд”.

Сигнал лазерної оптичної гребінки посилається від основного годинника до віддаленого і назад. Завдяки деяким прийомам, вчені змогли виміряти час прибуття відповідного імпульсу з точністю до декількох фемтосекунд. При цьому, час прибуття імпульсу, який пройшов 12-кілометрову дистанцію, вимірювався на обох кінцях, а відхилення цього часу становили сотні пікосекунд.

Відзначаючи кожен раз час прибуття відповідного сигналу, і зібравши достатню кількість статистики, вчені змогли розрахувати коригувальні значення, які дозволили змінити показання часу віддаленного годинника так, що різниця між ним і основним склала не більше однієї фемтосекунди. Вся процедура синхронізації годинників відбувається досить швидко, близько половини мілісекунди, що на порядки швидше, ніж це можуть забезпечити методи синхронізації з використанням мікрохвильового випромінювання.

Незважаючи на те, що синхронізуючі годинники розділяло 12 кілометрів досить «бурхливої» атмосфери, вченим не вдалося виявити ніяких аномалій в процесі синхронізації годинників. “Це вказує на те, що такий же метод може бути використаний і для синхронізації годинника, що знаходяться на більшій відстані від опорного, наприклад, на найвищій гірській вершині або повітряній кулі” – розповідає Лаура Сінклер, – “А це можна буде використовувати для побудови та синхронізації цілої мережі оптичних годинників, які будуть постачати сигналами точного часу всіх, що потребують цього”.

На даний час дослідницька група розробляє рішення для подібного методу синхронізації двох годинників, один з яких знаходяться в русі. Адже в даному випадку на імпульси лазерної частотної гребінки впливає не тільки атмосфера, але й відомий Допплерівський ефект.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404