science >> Wetenschap >  >> Fysica

Interferometrie met hoge ruimtelijke resolutie betreedt het tijdperk van meerdere golflengten

Schema van de chromatische intensiteitsinterferometer. Krediet:LIU Luchuan et al

Interferometers worden veel gebruikt in verschillende beeldvormingstechnieken met hoge ruimtelijke resolutie om de diffractielimiet te verlengen. Echter, de conventionele interferometrische methoden werken alleen als de fotonen dezelfde golflengte hebben.

Onderzoekers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen bouwden een chromatische intensiteitsinterferometer door een periodiek gepoolde lithiumniobaatgolfgeleider (PPLN) en meten met succes twee zeer nabije laserbronnen van verschillende golflengten. Dit werk is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

in 2016, Frank Wilczek, een Nobelprijswinnaar, en zijn collega's stelden theoretisch voor dat fotonen van verschillende golflengten de detector zouden kunnen binnendringen om te interfereren en de fase-informatie te extraheren door het introduceren van een kleurwisdetector, die was gebaseerd op de frequentieomzetting in een intensiteitsinterferometer. Deze nieuwe techniek werd toen chromatische intensiteitsinterferometrie genoemd.

Vervolgens, De groep van prof. PAN Jianwei bouwde enkelvoudige fotondetectoren met de PPLN-golfgeleider die is gemaakt door het Jinan Institute of Quantum Technology. Gebaseerd op dat, ze demonstreerden de intensiteitsinterferentietechniek in het laboratorium.

Om de beeldvorming met hoge ruimtelijke resolutie van de chromatische intensiteitsinterferometrie te verifiëren, onderzoekers voerden een reeks veldexperimenten uit. Door twee pomplasers met verschillende golflengten (respectievelijk 1063,6 nm en 1064,4 nm) te gebruiken om een ​​paar parallelle PPLN-golfgeleiders te pompen, ze realiseerden kleurwissers die geen onderscheid konden maken tussen fotonen van 1063,6 nm en 1064,4 nm.

Met de twee detectoren, ze installeerden twee telescopen om een ​​intensiteitsinterferometer te bouwen met een basislijnlengte van 80 cm. Na het meten van de afstand tussen twee laserbronnen met een afstand van 4,2 mm op een afstand van 1,43 km met telescopen, ze stelden een fase-aanpassingsmethode voor om de hoekafstand tussen de twee laserbronnen te verkrijgen. Verrassend genoeg, de resultaten overtroffen de diffractielimiet van een enkele telescoop met ongeveer 40 keer, waaruit blijkt dat de chromatische intensiteitsinterferometrie een hogere ruimtelijke resolutie had.

Met de instelling voor meerdere golflengten, deze techniek breidt de toepassing van intensiteitsinterferometrie uit naar diverse gebieden zoals de astronomische waarneming, ruimte remote sensing, en detectie van ruimteafval.