2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 01:57 


29/09/16
2
Допустим:
У нас есть задача с Земли сфотографировать планету у Проксимы Центавра в видимом или инфракрасном спектре.
Для решения задачи мы разработали конструкцию оптического интерферометра с синтетической апертурой и решили все прочие проблемы на проекте, кроме одной, самой главной:

необходимо придумать, как фиксировать фазовую информацию световых волн с частотой более 300 Терагерц

То есть грубо говоря, сверху падает свет в виде фотонов, а нам нужно мелькнуть какой-то фиксирующей подложкой, чтобы запечатлеть несколько кадров с частотой 300 ТГц. Какие существуют способы это сделать?

Приходят на ум такие варианты, как выстреливать фотопластиной вдоль окошка объектива, или вращающийся барабан с светочувствительным покрытием + окошко + набор противоположно вращающихся барабанов для достижения заданной частоты затвора. Может быть есть какие-то более элегантные и реалистичные варианты с использованием физических или химических эффектов, способных дать искомую частоту?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 06:20 
Заслуженный участник


28/12/12
4310
PHWizard в сообщении #1155909 писал(а):
Приходят на ум такие варианты, как выстреливать фотопластиной вдоль окошка объектива, или вращающийся барабан с светочувствительным покрытием + окошко + набор противоположно вращающихся барабанов для достижения заданной частоты затвора.

За время $1/3\cdot 10^{14}$ с движущийся со скоростью 10 км/с предмет проедет примерно 0.3 ангстрема.
Так что механические способы не подойдут (или придется сильно урезать осетра).
А вы уже умеете зафиксировать изображение с выдержкой $1/3\cdot 10^{14}$ с?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 06:39 
Аватара пользователя


28/06/08
1666
Для регистрации фазы существую фото датчики основные на том же принципе что и супергетеродинные приемники.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 10:23 


07/08/14
1665
Взять много фотопластинок.
Первую пластинку открыть в 0 сек от поступления светового пучка. Вторую пластинку открыть в $1+1/3\cdot 10^{14}$ сек, третью в $11+1/3\cdot 10^{14}$ ...
То есть предположить, что световые колбаски одинаковой длины имеют одинаковую "структуру при их срезе в одном и том же месте" в какое бы время они ни появились.
Затем первую колбаску отрезать фотопластиной в начале, вторую (или десятую) - в середине и так далее. Как делают фото стробоскопами, только здесь стробят фотопластинами.
Получится статистика. Скажем пластины, открытые в $2,3,4$ ... секунды от начала появления светового пучка будут иметь один и тот же рисунок, а в $1.5,1.7,1.9$ - другой (или разный). Эту статистику нужно будет просто корректно обработать. Итого надо будет два значения - рисунок фотопластинки и интервал от момента появления светового пучка (открытия шторки для света) до момента открытия фотопластинки (открытия шторки у пластинки).

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:11 


07/08/14
1665
Еще вариант: на пути пучка ставится полупрозрачное зеркало, разделяющее пучок на две части, одна часть падает на базовую пластинку, другая на индикаторную - делаем серию снимков. Затем сдвигаем индикаторную - серия снимков.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:25 
Заслуженный участник


28/12/12
4310
upgrade в сообщении #1155974 писал(а):
Затем сдвигаем индикаторную

Напомню, что это требуется сделать быстрее, чем за $10^{-14}$ с.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:46 


07/08/14
1665
Здесь важно получить точные значения смещения индикаторной пластинки относительно базовой - точность смещения должна быть не хуже длины волны света частотой 300 ТГц. Тогда получится табличка: пара снимков (базовые снимки, которым соответствуют индикаторные) и данные о смещении. Из этой таблички надо будет выбрать пары снимков, которые больше других совпадают друг с другом, затем по данным о смещении восстановить "срезы" среднего светового пучка, который был в эксперименте.
То есть поставили пластинки на одинаковом расстоянии от источника света, сделали десять тысяч пар снимков.
Сдвинули индикаторную пластину на тысячную долю длины волны излучения - еще десять тысяч пар снимков.
И так далее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:49 
Заслуженный участник


28/12/12
4310
upgrade в сообщении #1155985 писал(а):
Здесь важно получить точные значения смещения индикаторной пластинки относительно базовой - точность смещения должна быть не хуже длины волны света частотой 300 ТГц.

Насколько я понял автора темы, 300 ТГц - это не частота света, а потребная частота кадров.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:53 


07/08/14
1665
Он и получит 300 ТГц частоту кадров и даже больше. Но увидит он на такой съемке не конкретный световой пучок, а средний световой пучок из серии порядка нескольких миллионов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 13:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63017
PHWizard в сообщении #1155909 писал(а):
необходимо придумать, как фиксировать фазовую информацию световых волн с частотой более 300 Терагерц

То есть грубо говоря, сверху падает свет в виде фотонов, а нам нужно мелькнуть какой-то фиксирующей подложкой, чтобы запечатлеть несколько кадров с частотой 300 ТГц. Какие существуют способы это сделать?

Мило. А это ничего, что любая такая подложка фазу-то и теряет?

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 14:17 


29/09/16
2
Munin в сообщении #1155991 писал(а):
Мило. А это ничего, что любая такая подложка фазу-то и теряет?

То есть? На этом принципе работают интерферометры. Если бы нам удалось решить проблему увеличения частоты фиксации, мы смогли бы перейти от радио к оптике.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 15:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63017
Интерферометры работают на немного другом принципе: сначала сигналы интерферируют, а потом их фиксируют.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение30.09.2016, 19:40 
Модератор
Аватара пользователя


09/05/12
10604
Кронштадт
Munin в сообщении #1156028 писал(а):
Интерферометры работают на немного другом принципе: сначала сигналы интерферируют, а потом их фиксируют.
Именно для радиоинтерферометров это обычно не так. Другое дело, что эта схема, работающая (с немалыми ухищрениями) в радиодиапазоне, для оптики является совсем уж фантастикой. Тут стандарты частоты нужной точности отсутствуют, не то что системы регистрации.
DimaM в сообщении #1155918 писал(а):
За время $1/3\cdot 10^{14}$ с движущийся со скоростью 10 км/с предмет проедет примерно 0.3 ангстрема.
upgrade в сообщении #1155936 писал(а):
Первую пластинку открыть в 0 сек от поступления светового пучка. Вторую пластинку открыть в $1+1/3\cdot 10^{14}$ сек, третью в $11+1/3\cdot 10^{14}$ ...
А вы минус в показателе степени дружно не пишете из принципа? :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение01.10.2016, 03:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


27/04/09
20009
Уфа
Это, видимо, соглашение о чтении $abc/def$ как $abc/(def)$, нередко оно удобно сокращает записи.

 Профиль  
                  
 
 Re: Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц
Сообщение19.10.2016, 16:37 


22/05/13
31
Признаюсь, я не слишком большой специалист, но вам надо смотреть в сторону фемто-секундных лазеров и детекторов на основе материалов с оптической нелинейностью $\chi^{(2)}$. В таком материале поле Вашого сигнала на частоте $\omega_1$ про-взаимодействует с полем лазера на частоте $\omega_2$ и сгенерирует сигнал с частотой $\omega_1 \pm \omega_2$. Вы его фильтруете с помощью оптического фильтра и детектируете камерой. Фазу сигнала вы можете получить меняя задержку пульса от лазера: тоесть увеличив путь лазерного пучка на ~100-500нм.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: profrotter, Jnrty, Парджеттер, Pphantom, whiterussian, Aer, photon, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group