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激光傳輸穩(wěn)定自如創(chuàng)世界紀(jì)錄

來源:中國科學(xué)報(bào)2021-01-26 我要評論(0 )   

 近日,澳大利亞國際射電天文學(xué)研究中心(ICRAR)和西澳大利亞大學(xué)(UWA)等機(jī)構(gòu)的研究人員創(chuàng)造了在大氣層中最穩(wěn)定傳輸激光信號的世界紀(jì)錄。相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通...

 近日,澳大利亞國際射電天文學(xué)研究中心(ICRAR)和西澳大利亞大學(xué)(UWA)等機(jī)構(gòu)的研究人員創(chuàng)造了在大氣層中最穩(wěn)定傳輸激光信號的世界紀(jì)錄。相關(guān)論文發(fā)表于《自然—通訊》。

  該團(tuán)隊(duì)將相位穩(wěn)定技術(shù)與先進(jìn)的自導(dǎo)向光學(xué)終端相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了此次最穩(wěn)定的激光傳輸。換句話說,這些技術(shù)允許激光信號從一個(gè)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)點(diǎn),而不會(huì)受到大氣的干擾。

  該論文主要作者、ICRAR和UWA的博士生Benjamin Dix-Matthews表示,新技術(shù)有效地消除了大氣湍流。“我們可以在3D模型中校正大氣湍流,即調(diào)整左右、上下,更重要的是,保持其沿著飛行路線運(yùn)動(dòng)?!彼f。

  “就好像飄浮的大氣被移走了,不存在了?!盌ix-Matthews說,“它允許我們在大氣中發(fā)送高穩(wěn)定的激光信號,同時(shí)保持原始信號的質(zhì)量。”

  這一結(jié)果可謂是用一個(gè)通過大氣傳輸?shù)募す庀到y(tǒng)比較兩個(gè)不同地點(diǎn)間時(shí)間流動(dòng)的全球最精確的方法。

  ICRAR和UWA高級研究員Sascha Schediwy說,這項(xiàng)研究有令人興奮的應(yīng)用前景。

  “如果你在地面上安裝一個(gè)光學(xué)終端,在太空中的衛(wèi)星上也安裝一個(gè),那么你就可以開始探索基礎(chǔ)物理理論了?!盨chediwy說,“人們能比以往任何時(shí)候都更精確地檢驗(yàn)愛因斯坦的廣義相對論,或者發(fā)現(xiàn)基本物理常數(shù)是否隨著時(shí)間而變化?!?/p>

  這項(xiàng)技術(shù)的精確測量能力在地球科學(xué)和地球物理學(xué)中也有實(shí)際用途。“例如,這項(xiàng)技術(shù)可以改進(jìn)有關(guān)地下水位如何隨時(shí)間變化的衛(wèi)星研究,或?qū)ふ业叵碌V藏。”Schediwy說。

  此外,光通信是一個(gè)利用光來傳送信息的新興領(lǐng)域,它還有更多潛在的好處。

  光通信可以安全地在衛(wèi)星和地球之間傳輸數(shù)據(jù),其速率比目前的無線電通信要高得多。Schediwy說:“該技術(shù)可以幫助我們將衛(wèi)星到地面的數(shù)據(jù)傳輸速率提高幾個(gè)數(shù)量級。下一代大型數(shù)據(jù)收集衛(wèi)星將能更快地將關(guān)鍵信息傳送到地面。”

  據(jù)了解,該研究使用的相位穩(wěn)定技術(shù)最初是為實(shí)現(xiàn)平方公里陣列望遠(yuǎn)鏡同步傳入信號而開發(fā)的。這個(gè)耗資數(shù)十億美元的望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃于2021年在西澳大利亞和南非建造。


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