Фиксация фотонов с частотой быстрее 300 ТГц

[Gleb1964]

Munin в сообщении #1156028 писал(а):

Интерферометры работают на немного другом принципе: сначала сигналы интерферируют, а потом их фиксируют.

Присоединяюсь.
Частота 300 $ \text{THz}$ или $ \lambda = c \cdot 300^{-1} \text{THz}^{-1} = 1000 nm $ - это ближний ИК. В оптическом диапазоне пока нет таких быстродействующих приемников, чтобы фиксировать фазу волны напрямую. Поэтому сигналы сначала интерферируют сами с собой, после чего фиксируют результат интерференции с помощью существующих детекторов.
Интересный вариант интерферометра с синтезированной апертурой, наращиваемого из малых апертур, предлагает Lockheed Martin http://www.lockheedmartin.com/us/innovations/011916-webt-spider.html


Суть, на первый взгляд, простая - вместо того, чтобы городить один большой объектив, делают много много маленьких, собранных в плоскую панель на чипе, которую можно было бы наращивать в размерах без ограничений, свойственных большим объективам. Внутри чипа изображения от маленьких объективов попарно сводиться в интерферометры оптическими линиями равной длинны (предположительно, одномодовыми оптическими волокнами).
Каждая пара линз образует одну точку в фурье-образе синтезированной апертуры. Для того, чтобы можно было бы достаточно достоверно восстановить изображение, нужно заполнить двумерное пространство фурье-образа апертуры как можно большим количеством точек, т.е. связать попарно как можно больше субапертур с разными расстояниями и под разным углом ориентации. Изображение получают обратным преобразованием Фурье всей суммы интерференций со всех пар субапертур.
Для бесконечно удаленного и статичного во времени объекта такая концепция вполне может быть работоспособна. Особенно, вне атмосферы, атмосфера, по моему мнению, может создавать существенные помехи, случайно варирую фазу в разных местах панели.
Другие трудности для данной концепции я вижу в том, что будет ограничение по фотонному шуму.
Сведение маленьких зрачков для попарной интерференции означает, что свет от этих зрачков не интерферирует с прочими зрачками, а это крайне неэффективно. Если представить обычную большую апертуру в виде собрания малых зрачков (субапертур), то на большой цельной апертуре все субапертуры интерферируют со всеми одновременно, и для всех точек поля и всех длин волн - в этом преимущество одной большой цельной апертуры. У большой апертуры будет большой поток фотонов и малый фотонный шум. В случае такой вот концепции, разбитой на маленькие зрачки апертуры, фотонный шум должен стать серьезным ограничением в росте проницания (для астрономических применений, например). Ведь в каждой паре сведенных сигналов надо записать сигнал биения и суммарный сигнал для нормировки, а площадь каждой маленькой апертуры мала, значит мал поток фотонов и велик фотонный шум. Ну и, эффективный размер синтезированной апертуры наращивается не так быстро с увеличением размеров панели, как могло бы показаться.
Хотя интересный пример инженерного подхода, комбинаторики, когда из комбинации уже известных решений возникает новый подход к решению проблеммы.