Методы неэрмитовой фотоники позволили увеличить чувствительность лазерных гироскопов: различия между версиями

м
это женщина
(Не могу рецензировать по существу. Тут о волшебстве. Но слова похожие на те, что в статьях. Так что помолясь опубликовано, если зайдут оппоненты-специлаисты будем вносить изменение или писать опровержение.)
м (это женщина)
 
Неэрмитова фотоника — сравнительно новое направление физики, опирающееся на глубокие параллели между свойствами квантовых и оптических систем, для описания которых во многих случаях могут применяться одни и те же методы. Этот факт позволил по-новому взглянуть на многие задачи оптики и даже предсказать ряд новых эффектов. Системы неэрмитовой фотоники — это [[w:Открытая система (физика)|открытые оптические системы]], которые могут обмениваться энергией с окружающим пространством, а также содержать поглощающие и/или усиливающие свет элементы. Характерной особенностью неэрмитовых систем является возможность возникновения в них «исключительных точек» — такого набора параметров, при котором совпадают частоты и амплитуды характерных волн (мод), распространяющихся в системе. Говорят, что в окрестности этих точек система «вырождена», а её поведение становится необычным. Несколько лет назад было предложено использовать исключительные точки для усиления чувствительности сенсоров к внешнему воздействию: в то время как отклик эрмитовой (закрытой) системы пропорционален малому внешнему возмущению, воздействующему на неё, вблизи исключительной точки реакция неэрмитовой (открытой) системы оказывается гораздо сильнее, поскольку пропорциональна квадратному корню из возмущения. В обсуждаемых статьях, опубликованных в журнале ''Nature'', эта идея применяется к конкретной проблеме измерения малых угловых скоростей.
 
В работе, выполненной сотрудниками [[w:Университет Центральной Флориды|Университета Центральной Флориды]] в [[Орландо (Флорида)|Орландо]] ([[США]]) под руководством [[Мерседех Хаджавикхан|Мерседеха Хаджавикхана]] ({{lang-en|Mercedeh Khajavikhan}}), продемонстрировано усиление чувствительности кольцевых лазерных гироскопов с параметрами, соответствующими окрестности исключительной точки. В [[w:Кольцевой резонатор|кольцевом резонаторе]], рассмотренном авторами, могут распространяться два типа волн — по часовой стрелке и против неё. Ключевым моментом является асимметрия между двумя направлениями распространения света, которую обеспечивает введение в систему ячейки с активным веществом, [[w:Вращение плоскости поляризации|вращающим плоскость поляризации]] света за счет [[w:Эффект Фарадея|эффекта Фарадея]], и [[w:Поляризатор|поляризаторов]], обеспечивающих различный уровень поглощения для встречных волн. Благодаря такой асимметрии волны, распространяющиеся по часовой стрелке и против неё, в общем случае имеют разную частоту. Подбирая параметры таким образом, чтобы частота волн совпала, исследователи перевели систему в «вырожденное» состояние, соответствующее исключительной точке. Если теперь этот кольцевой резонатор будет вращаться как целое, частота волн, распространяющихся по часовой стрелке и против неё, вновь изменится, причём разность частот между ними будет пропорциональна квадратному корню из частоты вращения. В стандартном лазерном гироскопе такого типа асимметрия между модами отсутствует, а величина расщепления частот пропорциональна частоте вращения. Экспериментальные данные, полученные авторами работы, подтверждают повышенную чувствительность предложенного ими модифицированного кольцевого резонатора, особенно в области малых частот вращения.
 
Во второй работе, выполненной сотрудниками [[Калифорнийский технологический институт|Калифорнийского технологического института]] под руководством [[Керри Вахала|Керри Вахалы]] ({{lang-en|Kerry Vahala}}), реализована другая схема лазерного гироскопа, основанная на неэрмитовом [[w:Оптический резонатор|микрорезонаторе]]. В такой системе также могут существовать встречные волны, распространяющиеся по часовой стрелке и против нее. Асимметрия между ними возникает за счет использования двух волн [[w:Накачка лазера|накачки]] со слегка различающимися частотами, подаваемых в [[w:Резонатор|резонатор]]. Вращение системы приводит к различию между частотами волн, зависящему от частоты вращения. Исследователям удалось измерить так называемый фактор Саньяка, показывающий скорость увеличения этого различия с ростом частоты вращения. Оказалось, что система в «вырожденном» состоянии характеризуется в несколько раз большим фактором Саньяка при малых угловых скоростях по сравнению с обычными системами такого типа, что имеет важное значение для практических применений.
17

правок