Американські науковці створили мініатюрний оптичний чип, який може стати основою нового покоління надточних переносних годинників. У перспективі технологія дозволить розробляти навігаційні системи, здатні працювати без супутникового сигналу GPS. Такі пристрої можуть бути особливо корисними для дронів, автомобілів і підводних апаратів
Фото: chatgpt.com
Розробку представили дослідники Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) спільно з колегами з Об’єднаного квантового інституту (JQI). Результати дослідження опублікували в журналі Nature.
Як працює новий чип
В основі технології лежить так звана оптична частотна гребінка — набір світлових частот, розташованих через однакові інтервали.
Її можна порівняти з надзвичайно точною лінійкою для світла. Замість сантиметрів така система використовує частоти, що дозволяє вимірювати характеристики світлових хвиль із високою точністю.
Раніше для створення стабільних частотних гребінок часто було потрібне громіздке лабораторне обладнання. Новий підхід дозволяє значно зменшити розміри системи.
Дослідники використали два лазери, світло від яких циркулює всередині мікроскопічного кільцевого резонатора. Взаємодія світлових хвиль створює набір стабільних частот, необхідних для точних вимірювань.
На одній пластині для виготовлення мікросхем розміщується понад 400 чипів, кожен із яких може містити до 300 мініатюрних кільцевих резонаторів.
Читайте також: Науковці створили ядерний годинник, який сам підтримує точність
Що показали випробування
Під час експериментів команда перевірила, наскільки ефективно новий пристрій може працювати з різними джерелами світла.
Зокрема, вчені продемонстрували можливість пов’язувати оптичні частоти, які становлять сотні трильйонів коливань за секунду, з набагато повільнішими мікрохвильовими сигналами.
Це особливо важливо для атомних годинників. Вони використовують надзвичайно стабільні коливання світла для вимірювання часу, але звичайна електроніка не може безпосередньо відстежувати настільки швидкі процеси.
Новий чип допомагає переносити цю стабільність на сигнали, які вже здатні обробляти електронні системи.
Під час порівняння з традиційним лабораторним обладнанням мініатюрна розробка продемонструвала зіставні результати за стабільністю частот і рівнем шуму.
Чому це важливо для навігації
Сучасні системи GPS використовують надточне вимірювання часу для визначення місцеперебування об’єктів.
Однак супутниковий сигнал може бути недоступним під землею, під водою або в умовах радіоелектронних перешкод.
Компактні атомні годинники можуть стати важливим компонентом автономних навігаційних комплексів, допомагаючи їм зберігати точність без постійного зв’язку із супутниками.
Серед інших можливих застосувань технології — лазерні далекоміри, радари, автономні автомобілі та обладнання для геологічних досліджень.
Водночас створений чип поки не є готовою навігаційною системою. Дослідникам ще потрібно інтегрувати його з іншими компонентами та перевірити роботу за межами лабораторії.
На думку редакції PSM, головна перевага розробки полягає в можливості перенести технології надточного вимірювання часу з великих лабораторних установок до компактних пристроїв. Це може сприяти розвитку автономної навігації, особливо в умовах відсутності або глушіння GPS. Проте практичне застосування залежатиме від подальшої мініатюризації та надійності обладнання.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Учені створили комп’ютерну пам’ять, яка працює на воді
Вчені навчилися вплітати електронні схеми в тканину
Вчені створили плівку, яка охолоджує електроніку без електрики
Джерело: NIST.
Telegram 
Viber 
