بخار اتمی امواج رادیویی را هدایت می‌کند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، محققان دانشگاه اوتاگو نشان دادند این حسگر‌های فرکانس رادیویی اتمی با استفاده از حالت رایدبرگ، حساس‌تر و همه‌کاره‌تر از فناوری‌های آنتن فعلی هستند. فشرده بودن و پوشش فرکانس وسیع آنها، آن‌ها را برای فناوری‌های دفاعی، ارتباطات و ماهواره‌ای ایده آل می‌کند.

این حسگر فرکانس رادیویی اتمی پیشگامانه برای امواج رادیویی حساسیت و تطبیق پذیری بیشتری را ارائه می‌دهد؛ پیشرفتی که به دلیل طراحی بدون فلز و با انرژی لیزر، برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی را نوید می‌دهد.

(حالت‌های ریدبرگ یک اتم یا مولکول حالت‌های برانگیخته به صورت الکترونیکی با انرژی‌هایی هستند که با همگرایی در یک حالت یونی با انرژی یونش از فرمول ریدبرگ پیروی می‌کنند.)

فناوری جدید آنتن با استفاده از بخار اتمی

این فیزیکدانان از یک لامپ شیشه‌ای کوچک حاوی بخار اتمی برای نشان دادن شکل جدیدی از آنتن برای امواج رادیویی استفاده کرده اند. لامپ با پرتو‌های لیزر «سیم کشی» شده بود و بنابراین می‌توانست دور از هر گونه لوازم الکترونیکی گیرنده قرار گیرد.

حسگر فرکانس رادیویی نوآورانه

دکتر «سوزی اتو» «Susi Otto» از مرکز Dodd-Walls برای فناوری‌های فوتونیک و کوانتومی، آزمایش میدانی حسگر قابل حمل فرکانس رادیویی اتمی را رهبری کرد.

این حسگر‌ها از اتم‌ها در حالت Rydberg منحصر به فرد استفاده می‌کنند. با توجه به این حالت، آن‌ها می‌توانند از نظر حساسیت، تنظیم پذیری و فشردگی از فناوری‌های آنتن فعلی بهتر عمل کنند. این باعث می‌شود که آن‌ها به ویژه برای کاربرد‌های دفاعی و ارتباطی مناسب باشند.

کاربرد‌ها در فناوری دفاعی و ماهواره

یک مزیت کلیدی توانایی آن‌ها در پوشش کل طیف فرکانس‌های رادیویی است. این بدان معناست که سربازان در میدان نبرد به طور بالقوه می‌توانند تنها از یکی از این حسگر‌ها به جای چندین آنتن متناسب با باند‌های فرکانسی مختلف استفاده کنند. حساسیت و دقت بالای آن‌ها همچنین آن‌ها را قادر می‌سازد تا طیف گسترده‌ای از سیگنال‌های ضروری را تشخیص دهند. در حوزه فناوری ماهواره‌ای، نیاز به حسگر‌های متعدد حذف می‌شود.

مزیت نسبت به حسگر‌های سنتی

یکی دیگر از مزایای قابل توجه حسگر‌های رایدبرگ ترکیب بدون فلز آن‌ها است. حسگر‌های معمولی حاوی اجزای فلزی هستند که می‌توانند میدان فرکانس رادیویی را مختل کنند. در مقابل، حسگر اتمی در حالت رایدبرگ از نور لیزر استفاده می‌کند و نیاز به کابل‌های الکتریکی را از بین می‌برد.

قابلیت حمل و کاربرد در دنیای واقعی

طرح جدید گروه اوتاگو قابل حمل است و می‌توان آن را به خارج از آزمایشگاه برد. در اولین نمایش خارج از آزمایشگاه، این حسگر قادر به اندازه‌گیری موثر میدان‌ها در فاصله ۳۰ متری (۱۰۰ فوت) با استفاده از پیوند لیزری فضای آزاد بود. این انعطاف‌پذیری مهمی را به فناوری‌های سنجش مبتنی بر رایدبرگ اتمی می‌افزاید.

این پژوهشگران پیش بینی می‌کنند این پیشرفت‌ها حسگر‌های کوانتومی را قوی‌تر و مقرون به صرفه‌تر کرده و آن‌ها را قادر می‌سازد از آزمایشگاه‌ها خارج شده و به دنیای واقعی بروند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Applied Physics Letters منتشر شده است.