অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি চিরুনি: বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তর

অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস (OFCs) হল সুনির্দিষ্ট লেজার আলোর উত্স যার বর্ণালীতে সমানভাবে-স্পেস ফ্রিকোয়েন্সি লাইনের একটি সিরিজ রয়েছে যা একটি চিরুনির দাঁতের মতো। অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি পরিমাপের জন্য অত্যন্ত নির্ভুল শাসক হিসাবে, OFCs 1990 এর দশকের শেষের দিকে তাদের বিকাশের পর থেকে স্পষ্টতা পরিমাপ এবং মেট্রোলজিতে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে। OFCs দ্বারা সক্রিয় করা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ক্ষমতাগুলির মধ্যে একটি হল বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তর। এটি একটি OFC-এর বর্ণালী বিশুদ্ধতা-ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়িত্ব এবং সংকীর্ণ লাইনউইথ-কে একটি ভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অন্য আলোর উৎসে স্থানান্তর করার ক্ষমতাকে নির্দেশ করে।

আল্ট্রালো-শব্দ বাস্তবায়নে (মেনলো সিস্টেমস দ্বারা পেটেন্ট করা হয়েছে¹), বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তর মধ্য-অবলোহিত বর্ণালী অঞ্চলে দৃশ্যমান ফ্রিকোয়েন্সি-রূপান্তরিত আউটপুট সহ সমগ্র কম্ব স্পেকট্রাম জুড়ে আল্ট্রাস্টেবল অপটিক্যাল রেফারেন্স সিস্টেমের বৈশিষ্ট্য সংরক্ষণ করে।

অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি চিরুনি ভূমিকা

একটি OFC হল একটি লেজার উৎস যার অপটিক্যাল স্পেকট্রাম বিচ্ছিন্ন, সমানভাবে-স্পেসযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি লাইনের একটি সিরিজ নিয়ে গঠিত। ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে, এই নিয়মিত গঠন একটি চিরুনি দাঁতের অনুরূপ। ওএফসিগুলি সাধারণত আল্ট্রাশর্ট, মডেললকড লেজার ব্যবহার করে তৈরি হয় (চিত্র দেখুন. 1, শীর্ষ)। মডেললকিং হল এমন একটি কৌশল যেখানে একটি লেজার গহ্বরের অনুদৈর্ঘ্য মোডগুলি একটি নির্দিষ্ট ফেজ সম্পর্কের সাথে দোদুল্যমান হতে বাধ্য হয়। ফলস্বরূপ, লেজারটি আল্ট্রাশর্ট অপটিক্যাল ডালগুলির একটি সিরিজ নির্গত করে। সঞ্চালনশীল পালস পুনরাবৃত্তি হারে লেজার অনুরণকের ভিতরে পিছনে পিছনে প্রচার করেf_{প্রতিনিধি}, যা ক্যাভিটি রাউন্ড-ট্রিপের সময় দ্বারা নির্ধারিত হয়। প্রতিটি রাউন্ড ট্রিপের সময়, লেজার আউটপুট গঠনের জন্য আংশিকভাবে ট্রান্সমিসিভ মিররের মাধ্যমে অল্প পরিমাণে নাড়ি শক্তি বের করা হয়। সময়ের ডোমেনে, এই আউটপুটটি একটি নিয়মিত পালস ট্রেন হিসাবে প্রদর্শিত হয় এবং ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে, এটি সমান দূরত্বের বর্ণালী রেখাগুলির একটি চিরুনি (চিত্র দেখুন. 1, নীচে)।

লেজারের গহ্বরে বিচ্ছুরণের কারণে, পালস খামের গ্রুপ বেগ সাধারণত অপটিক্যাল ক্যারিয়ারের ফেজ বেগ থেকে পৃথক হয়। এই অমিলের ফলে ধীরে ধীরে পর্যায় পরিবর্তন হয়Δφএক রাউন্ড ট্রিপ থেকে পরের দিকে নাড়ির খামের সাপেক্ষে ক্যারিয়ার ওয়েভের। এই ঘটনাটিকে ক্যারিয়ার হিসেবে উল্লেখ করা হয়-এনভেলপ ফেজ অফসেট (চিত্র দেখুন. 1, নীচের বাম)।

আদর্শভাবে, শব্দ এবং বাহ্যিক বিভ্রান্তির অনুপস্থিতিতে, সময় এবং ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনের মধ্যে ফুরিয়ার সম্পর্কটি বোঝায় যে একটি কঠোরভাবে পর্যায়ক্রমিক পালস ট্রেন সমানভাবে ব্যবধানযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি মোডগুলির একটি পৃথক সেটের সাথে মিলে যায় (চিত্র দেখুন. 1, নীচের ডানদিকে)।

ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে, পৃথক চিরুনি লাইনν_n দ্বারা দেওয়া হয়:

v_n = nf_{প্রতিনিধি} + f_সিইও,

যেখানেnএকটি পূর্ণসংখ্যা মোড সূচক,f_{প্রতিনিধি}নাড়ি পুনরাবৃত্তি হার, এবংf_সিইওবাহক-খামের অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি বোঝায়। সম্পূর্ণ চিরুনি বর্ণালী দ্বারা স্থানান্তরিত হয়f_সিইওপালস-থেকে-পালস ক্যারিয়ার-খামের ফেজ স্লিপের ফলে, যখন সন্নিহিত রেখাগুলির মধ্যে ব্যবধান শুধুমাত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়f_{প্রতিনিধি}. অনুশীলনে, উভয় পুনরাবৃত্তি হারf_{প্রতিনিধি}এবং ক্যারিয়ার-খাম অফসেট ফ্রিকোয়েন্সিf_সিইও একটি ওএফসি হিসাবে কাজ করার জন্য একটি অতি দ্রুত স্পন্দিত লেজারের জন্য উভয়ই পরিমাপ এবং সক্রিয়ভাবে স্থিতিশীল হতে হবে। এর পরিমাপf_{প্রতিনিধি}তুলনামূলকভাবে সহজবোধ্য, কারণ এটি সাধারণত দশ মেগাহার্টজ থেকে কয়েক গিগাহার্টজের মধ্যে থাকে এবং দ্রুত ফটোডিওড ব্যবহার করে সনাক্ত করা যায়। পুনরাবৃত্তি হার স্থিতিশীলতা কার্যকরী গহ্বর দৈর্ঘ্য সামঞ্জস্যের জন্য অনুমতি দেয় যে actuators উপর একটি প্রতিক্রিয়া লুপ বন্ধ করে অর্জন করা হয়. বিপরীতে, পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণf_সিইওএটি উল্লেখযোগ্যভাবে আরও জটিল এবং OFC প্রযুক্তির প্রাথমিক বিকাশে একটি বড় চ্যালেঞ্জের প্রতিনিধিত্ব করে।

পার্থক্য-ফ্রিকোয়েন্সি জেনারেশন (DFG) ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস

ঐতিহাসিকভাবে, ক্যারিয়ার-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি মোকাবেলার প্রাথমিক কৌশলগুলির মধ্যে একটি ছিল একটি অপটিক্যাল স্কিম যা সম্পূর্ণরূপে এর সুস্পষ্ট পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তাকে এড়িয়ে যায়। এটি প্রকৃত লেজার পালস ট্রেনের একটি প্রতিরূপ তৈরি করতে DFG-এর সহজাতভাবে ক্যারিয়ার এনভেলপ ফেজ স্থিতিশীল অরৈখিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে অর্জন করা হয়, যার ফলে গড়ে f_সিইওশূন্যের মান (<f_সিইও>= 0)। এই ধরনের DFG-ভিত্তিক OFCগুলিতে, একই লেজার অসিলেটর থেকে উদ্ভূত দুটি স্বতন্ত্র বর্ণালী উপাদান (সাধারণত অরৈখিক তন্তুগুলিতে বর্ণালী প্রসারিত হওয়ার পরে) একটি ননলিনিয়ার স্ফটিকের মধ্যে মিশ্রিত হয়। একটি আদর্শ ক্ষেত্রে উভয় উপাদান একই বহন করবেf_সিইও, তাই তাদের ফ্রিকোয়েন্সি বিয়োগ করলে অফসেট বাতিল হয়ে যাবে একটি "অফসেট-বিনামূল্যে OFC।" সম্পূর্ণরূপে প্রযুক্তিগত দৃষ্টিকোণ থেকে, অফসেট-বিনামূল্যে OFC শুধুমাত্র একটি নিয়ন্ত্রণ লুপের প্রয়োজন দ্বারা সরলতা প্রদান করে: তাদের একমাত্র নিয়ন্ত্রণ পরিবর্তনশীল হল পুনরাবৃত্তি হারf_{প্রতিনিধি}. কিন্তু এটি একটি ট্রেডঅফের সাথে আসে: একটি প্রত্যাশা মান<f_সিইও>= 0 এর সামগ্রিক অনুপস্থিতি বোঝায় নাf_সিইওফেজ গোলমাল। অন্য কথায়, যখন DFG প্রক্রিয়া গড় অফসেটকে সরিয়ে দেয় এটি এর সাথে সম্পর্কিত অসঙ্গত শব্দকে দমন করে নাf_সিইও (চিত্র দেখুন. 2)। পরিবর্তে, DFG-ভিত্তিক ওএফসিগুলিকে শূন্য ফ্রিকোয়েন্সিতে ফিক্সপয়েন্ট সহ একটি "ইলাস্টিক টেপ" মডেল দ্বারা বর্ণিত ফ্রিকোয়েন্সি সহ ফেজ নয়েজের দ্বিঘাত স্কেলিং প্রদর্শন করতে দেখা গেছে।²

পূর্ববর্তী দৃষ্টিভঙ্গিতে, এটি লক্ষণীয় যে ডিএফজির মাধ্যমে অফসেট-মুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস তৈরি করার কৌশলটি মূলত ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক সোসাইটি দ্বারা পেটেন্ট করা হয়েছিল,³এবং OFC বাণিজ্যিকীকরণের প্রথম দিনগুলিতে এটি একচেটিয়াভাবে মেনলো সিস্টেমের কাছে লাইসেন্সপ্রাপ্ত ছিল। পদ্ধতিটি এখনও ফ্রিকোয়েন্সি তৈরির জন্য অত্যন্ত সুবিধাজনক-অন্যথায় কঠিন-তরঙ্গদৈর্ঘ্য অ্যাক্সেস করা-অন্যথায় কম্ব রেডিয়েশন তৈরির জন্য, যে কারণে আমরা মধ্য-ইনফ্রারেড এবং তার বাইরে বর্ণালী কভারেজ প্রসারিত করতে DFG ব্যবহার চালিয়ে যাচ্ছি।

স্ব-উল্লেখিত ফ্রিকোয়েন্সি কম্বস

প্রথম ব্যবহারিক চিরুনি সিস্টেমের বিকাশের পরে, অরৈখিক অপটিক্যাল ফাইবারগুলির অগ্রগতি নির্ভরযোগ্য ক্যারিয়ার-এনভেলপ অফসেট সনাক্তকরণ সক্ষম করেছে। এই উন্নয়নগুলি অষ্টক-বিস্তৃত চিরুনিগুলির অপেক্ষাকৃত সহজ এবং দক্ষ প্রজন্মের জন্য অনুমতি দেয়; অর্থাৎ, ফ্রিকোয়েন্সি কম্বগুলি তাদের সর্বনিম্ন কম্পাঙ্কের দ্বিগুণেরও বেশি ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা কভার করে। অক্টেভ-স্প্যানিং কম্ব স্পেকট্রা উপলব্ধ থাকায়, ক্যারিয়ার-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি একটি সরল স্ব-রেফারেন্সিং পদ্ধতি ব্যবহার করে চিহ্নিত করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিটি একটি ইন্টারফেরোমিটারের উপর নির্ভর করে যা চিরুনি বর্ণালীর দুটি স্বতন্ত্র অংশকে হেটেরোডাইন করে: সূচক সহ একটি চিরুনি মোডnবর্ণালীর লাল প্রান্তে

v_n = nf_{প্রতিনিধি} + f_সিইও

এটির দ্বিতীয় সুরেলা তৈরি করতে একটি ননলাইনার স্ফটিকের মাধ্যমে পাঠানো হয়

2v_n = 2(nf_{প্রতিনিধি} + f_সিইও),

যা অফসেট ফ্রিকোয়েন্সির দ্বিগুণ দ্বারা স্থানান্তরিত হয়। এই ফ্রিকোয়েন্সি-দ্বিগুণ সংকেতটিকে তারপর সূচক 2 সহ একটি চিরুনি মোডের বিরুদ্ধে মারধর করা হয়n

v_2n = 2nf_{প্রতিনিধি} + f_সিইও.

এই দুটি ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে বিট নোটটি সরাসরি ক্যারিয়ার-খামের অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি প্রকাশ করে:

2v_n − v_2n = f_সিইও.

এই "f–2f" পদ্ধতিটি OFC প্রযুক্তিতে একটি ল্যান্ডমার্ক কৃতিত্বের থেকে কম নয় কারণ এটি ক্যারিয়ার-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি সরাসরি পরিমাপ করতে সক্ষম করে৷ বিশেষ করে, এটি অতি নিম্ন গোলমাল স্থিতিশীলকরণ এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য লেজার গহ্বরের অভ্যন্তরে নিবেদিত সক্রিয় বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ অ্যাকুয়েটরগুলির বাস্তবায়নকে সমর্থন করে।f_সিইও(চিত্র দেখুন. 3)।

বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তর

অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি কম্বের স্বাধীনতার ডিগ্রীর কার্যকর নিয়ন্ত্রণ এবং স্থিতিশীলতা-এর পুনরাবৃত্তির হারের পাশাপাশি এর ক্যারিয়ার-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি-নির্ভুল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেগুলির জন্য লাইনউইথ এবং স্থিতিশীলতার প্রয়োজন যেকোনও বিনামূল্যের{{3}{4}} সহযোগে অর্জন করা যায়৷ সর্বব্যাপী পদ্ধতি হল একটি অপটিক্যাল লক স্থাপন করা; অর্থাৎ, একটি বাহ্যিক অপটিক্যাল রেফারেন্স দ্বারা প্রদত্ত বর্ণালী বিশুদ্ধতা ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব লাইনের একটিতে স্থানান্তর করা। মেনলো সিস্টেমের অপটিক্যাল রেফারেন্স সিস্টেমগুলি নিয়মিতভাবে চমৎকার ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতার সাথে যুক্ত সাব-হার্টজ লাইনউইথ অর্জন করে। তারা একটি একক-মোড ক্রমাগত-তরঙ্গ (CW) লেজার, একটি উচ্চ-সুক্ষ্ম অপটিক্যাল রেফারেন্স ক্যাভিটি, এবং সংশ্লিষ্ট অপটিক্যাল এবং ইলেকট্রনিক লকিং উপাদানগুলিকে- উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং একটি বিস্তৃত লকিং ব্যান্ডউইথ প্রদানের জন্য তৈরি করা হয়েছে।⁴একটি বহিরাগত অপটিক্যাল রেফারেন্সে একটি OFC লক করার জন্য প্রচলিত সেটআপ চিত্র 4b এ চিত্রিত করা হয়েছে। এই ধরনের পুনরাবৃত্তি হার নিয়ন্ত্রণ লুপ নির্ভর করে সিডব্লিউ রেফারেন্স লেজার এবং একটি চিরুনি দাঁতের মধ্যে একটি বীট নোট শনাক্ত করা, যেকোনো ফ্রিকোয়েন্সি ড্রিফ্ট পরিমাপ করা এবং সেই অনুযায়ী কম্বের পুনরাবৃত্তি হার অ্যাকচুয়েটরে প্রতিক্রিয়া প্রয়োগ করা।

গুরুত্বপূর্ণভাবে, যদিও স্কিমটি নির্বাচিত চিরুনি দাঁতকে স্থিতিশীল করে, শুধুমাত্র রেফারেন্স লেজার এবং সেই একক চিরুনি লাইনের মধ্যে ব্যবধানটি সত্যই স্থির করা হয়েছে: কারণ পুনরাবৃত্তি হার অ্যাকচুয়েটর শুধুমাত্র এক ডিগ্রি স্বাধীনতার উপর নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, এটি প্রাথমিকভাবে লকিং পয়েন্টের কাছাকাছি চিরুনি লাইনগুলিকে প্রভাবিত করে। ফলস্বরূপ, অপটিক্যাল রেফারেন্স থেকে বর্ণালী দূরত্বের সাথে লাইনউইথ এবং ফেজ শব্দ বৃদ্ধি পায়। এই সীমাবদ্ধতা লকিং স্কিমের অন্তর্নিহিত এবং চিরুনি আর্কিটেকচার থেকে স্বাধীন: একটি অফসেট-মুক্ত বা একটি স্ব-রেফারেন্সযুক্ত চিরুনি হোক না কেন, শুধুমাত্র পুনরাবৃত্তি হারের মাধ্যমে লক করা হলে, বর্ণালী বিশুদ্ধতা অনিবার্যভাবে অবনমিত হবে একটি চিরুনি লাইন বাহ্যিক RF ডোমেন থেকে- এবং অপ্টিকাল ডোমেন থেকে আরও দূরে লাইনগুলি মূলত প্রভাবিত হয় না। বরং, চিত্র 4c-এ যেমন দেখানো হয়েছে, সমগ্র ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব স্পেকট্রাম জুড়ে বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তরের জন্য ক্যারিয়ারের জন্য একটি দ্বিতীয় নিয়ন্ত্রণ লুপ দিয়ে পুনরাবৃত্তি হার অ্যাকচুয়েটরকে পরিপূরক করতে হবে-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি (f_সিইও) জড়িত যেমন একটিf_সিইওফিডব্যাক লুপ তিনটি অপরিহার্য কাজ সম্পাদন করে: লকিংf_সিইওএকটি নির্বাচিত মান, এর সুসংগত এবং অসামঞ্জস্যপূর্ণ শব্দকে দমন করে, এবং বহিরাগত অপটিক্যাল রেফারেন্সের দূরবর্তী সমস্ত চিরুনি দাঁত জুড়ে ফেজ নয়েজ হ্রাস করে। দf_সিইওঅ্যাকচুয়েশন স্পেকট্রামের উপর প্রতিসমভাবে কাজ করে এই অর্থে যে এটি অপটিক্যাল রেফারেন্সের কাছাকাছি চিরুনি রেখার উপর ন্যূনতম প্রভাব ফেলে, তবে এটি থেকে দূরে থাকা সমস্ত চিরুনি লাইনগুলিকে দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত করে, যার মধ্যে RF-ডোমেনের অপটিক্যাল এবং ভার্চুয়াল উভয়ই রয়েছে। সামগ্রিকভাবে, ক্যারিয়ারের জন্য দ্রুত লুপ-এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি কন্ট্রোলকে একটি OFC-এর দ্বিতীয় ডিগ্রির স্বাধীনতা লক করার জন্য পুনরাবৃত্তি রেট অ্যাকচুয়েটর-পরিপূরক হিসাবে ধরা যেতে পারে।

মেনলো সিস্টেমের ডুয়াল অ্যাকচুয়েশন ডিজাইন সত্যিকারের বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তরকে সক্ষম করে{0}}প্রতিটি একক চিরুনি লাইন জুড়ে একটি অপটিক্যাল রেফারেন্সের বর্ণালী বিশুদ্ধতার প্রতিলিপি করে৷ চিত্র 5-এ যেমন দেখানো হয়েছে, বর্ণালী বিশুদ্ধতা ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন, দ্বিতীয়-হারমোনিক জেনারেশন বা সুপারকন্টিনিয়াম জেনারেশন সহ ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তর পর্যায়েও বজায় রাখা হয়।

অ্যাপ্লিকেশন স্পটলাইট: অপটিক্যাল পারমাণবিক ঘড়ি

মেনলো সিস্টেমের আল্ট্রালো-শব্দ প্রযুক্তি বর্ণালী জুড়ে নির্ভুলতা প্রদান করে, এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে অগ্রসর করে যেগুলির জন্য সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট কর্মক্ষমতা প্রয়োজন, যেমন অপটিক্যাল পারমাণবিক ঘড়ি। এই ক্ষেত্রে, আমাদের OFCs বিশ্বের সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট অপটিক্যাল ঘড়ি, উচ্চ-নির্ভুলতা ক্রস-প্রজাতির ঘড়ির তুলনা, সেইসাথে ফাইবার মাধ্যমে অপটিক্যাল ঘড়ির সংকেতগুলির দীর্ঘ-দূরত্বের প্রচারে বিশ্বের সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট অপটিক্যাল রেফারেন্সের স্থানান্তর সক্ষম করেছে৷

চূড়ান্ত নির্ভুলতা স্থানান্তর

চিত্র 6-এ যেমন দেখানো হয়েছে, অপটিক্যাল রেফারেন্স ক্যাভিটিগুলি সাধারণত কাছাকাছি-আইআর তরঙ্গদৈর্ঘ্য অঞ্চলে (সাধারণত প্রায় 1550 এনএম) পাওয়া যায়, যেখানে তারা তুলনামূলকভাবে কম খরচে চমৎকার কর্মক্ষমতা এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা প্রদান করে। আশ্চর্যজনকভাবে, এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরটি বর্তমানে উপলব্ধ সর্বোচ্চ-সম্পাদনাকারী রেফারেন্স ক্যাভিটিও হোস্ট করে। JILA (US) এবং Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB; জার্মানির ন্যাশনাল মেট্রোলজি ইনস্টিটিউট) এর সহযোগিতায় যুগান্তকারী কাজে, সিলিকন মিরর সহ একটি ক্রায়োজেনিক মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন গহ্বর একটি ভগ্নাংশের ফ্রিকোয়েন্সি অস্থিরতা প্রদর্শন করেছে × 4 এর কম।^-17এক সেকেন্ডে, এবং 5 mHz এর লাইনউইথ।⁵

এই উন্নয়নটি ঘরের তাপমাত্রায়-আর্ট আল্ট্রালো এক্সপেনশন গ্লাস (ULE) গহ্বরের-- অবস্থার তুলনায় দশগুণ উন্নতি। এই অতুলনীয় স্থায়িত্ব এবং রেখাপ্রস্থকে 1542 nm-এ গহ্বরের অপারেশনাল তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে দৃশ্যমান বর্ণালী পরিসরে স্থানান্তর করার জন্য একটি রেকর্ড-ব্রেকিং স্ট্রন্টিয়াম অপটিক্যাল ল্যাটিস ক্লক 698 nm এ চালিত হয়,⁶গবেষকরা মেনলো সিস্টেমের আল্ট্রালো-শব্দ ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে (সমান্তরালভাবে, আমরা আমাদের মডেল ওআরএস-ইউএলএন-এ ক্রায়োজেনিক গহ্বর তৈরি করেছি)।

ঘড়ি-থেকে-ঘড়ির তুলনা

যদিও দ্বিতীয়টির বর্তমান সংজ্ঞা যেটি সিজিয়ামের মধ্যে 9.2-GHz হাইপারফাইন ট্রানজিশনের উপর নির্ভর করে তা অর্ধ শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে দাঁড়িয়েছে, ঠান্ডা পরমাণু এবং আটকে পড়া আয়নগুলির মধ্যে অতি-সংকীর্ণ অপটিক্যাল ট্রানজিশন ব্যবহার করে SI মানকে পুনরায় সংজ্ঞায়িত করার জন্য একটি বৈশ্বিক সহযোগিতামূলক প্রচেষ্টা চলছে। তদনুসারে, বিস্তৃত পারমাণবিক প্রজাতির উপর ভিত্তি করে অপটিক্যাল ঘড়ি প্রার্থী হিসাবে অন্বেষণ করা হচ্ছে। এই নতুন মানগুলি মূল্যায়ন করার জন্য, বিভিন্ন অপটিক্যাল ঘড়িকে একে অপরের সাথে সর্বোচ্চ নির্ভুলতার সাথে তুলনা করতে হবে (চিত্র দেখুন. 6), কিন্তু তাদের স্থানান্তর ফ্রিকোয়েন্সি শত শত টেরাহার্টজ দ্বারা পৃথক হতে পারে এবং এটি যেকোন সরাসরি বৈদ্যুতিন পরিমাপকে অসম্ভব করে তোলে।

সাম্প্রতিক কাজ যেমন দেখায়, বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তরের মাধ্যমে এই ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবধানগুলি সর্বোচ্চ নির্ভুলতার সাথে পূরণ করা যেতে পারে: মেনলো সিস্টেমের আল্ট্রালো-নয়েজ OFC 10 এ ক্রস-প্রজাতির ঘড়ির তুলনা সক্ষম করে^-18স্তর এবং তার বাইরে।⁷এই প্রসঙ্গে, বর্ণালী-বিশুদ্ধতা স্থানান্তর একটি ভবিষ্যতের-প্রুফ বৈশিষ্ট্য যে কোনো অপটিক্যাল ঘড়ি পরীক্ষাগারের জন্য প্রয়োজনীয়, কারণ এটি ফ্রিকোয়েন্সি কম্ব রেফারেন্স করার জন্য আত্মবিশ্বাসের সাথে একটি একক উত্সের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন পারমাণবিক প্রজাতির তদন্ত করার বিকল্প প্রদান করে।

ফাইবার নেটওয়ার্কের মাধ্যমে প্রচার

যদিও অগ্রগামী পরীক্ষাগুলি পরিবহনযোগ্য অপটিক্যাল ঘড়ির পথ প্রশস্ত করছে, আজকের সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট ঘড়িগুলি জাতীয় মেট্রোলজি ইনস্টিটিউট, গবেষণা সুবিধা এবং বিশ্ববিদ্যালয়গুলিতে বিশেষজ্ঞ দল দ্বারা পরিচালিত নিশ্চল ইনস্টলেশন রয়েছে। অন্যদিকে, দূরত্বের তুলনা এবং আল্ট্রাস্টেবল ক্লক সিগন্যালের বিস্তার শুধুমাত্র টেলিকম ব্যান্ডের মাধ্যমেই সম্ভব। এটি নেটওয়ার্ক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি চ্যালেঞ্জ আরোপ করে, কারণ একটি অপটিক্যাল ঘড়ি ট্রানজিশনে লক করা OFCগুলি সাধারণত ফাইবার নেটওয়ার্কগুলির সাথে সহজেই ইন্টারফেস করতে পারে না বা অন্যান্য সাইটে রেফারেন্স সংকেত বিতরণ সক্ষম করতে পারে না।

চ্যালেঞ্জটি প্রচলিত ফ্রিকোয়েন্সি কম্বসে ফেজ নয়েজ স্কেলিংয়ের সম্মিলিত প্রভাব এবং অপটিক্যাল ক্লক ট্রানজিশন এবং টেলিকম ব্যান্ডের মধ্যে বর্ণালী ব্যবধান থেকে উদ্ভূত। চিত্র 6-এ যেমন দেখানো হয়েছে, বর্ণালী বিশুদ্ধতা স্থানান্তর দীর্ঘ-দূরত্বের ঘড়ির তুলনা এবং সেইসাথে তাদের নিজস্ব অপটিক্যাল ঘড়িগুলি পরিচালনা করে না এমন পরীক্ষাগারগুলিতে আল্ট্রাস্টেবল রেফারেন্সের প্রচার উভয়ই সক্ষম করতে এই বাধা অতিক্রম করে। এই ক্ষমতাটি কোয়ান্টাম প্রযুক্তির অগ্রগতি, উচ্চ-নির্ভুলতা জিওডেসি, জ্যোতির্বিদ্যা, নেভিগেশন, এবং মৌলিক পদার্থবিদ্যার পরীক্ষা সহ বিভিন্ন উত্তেজনাপূর্ণ বৈজ্ঞানিক সুযোগের একটি বিস্তৃত পরিসর উন্মুক্ত করে।^8,9