Hoogwaardige lasers van de volgende generatie

NASA' Deep Space Network (DSN), een soort GPS-systeem voor de ruimte, vertrouwt op atoomklokken voor extreme nauwkeurigheid. Elk modern navigatiesysteem moet radiosignalen nauwkeurig timen om een ​​locatie te trianguleren. Maar de behoefte aan nauwkeurigheid is zelfs nog groter in de ruimte, waar grote afstanden zelfs kleine fouten kunnen veroorzaken.

Vooruitgang geboekt door Lute Maleki, voormalig onderzoeker bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, CA, en zijn JPL-collega's voor de ruimtevaart hebben nu geleid tot enkele van 's werelds meest verfijnde lasers en oscillatoren voor toepassingen zoals communicatie, afstandsmeters voor zelfrijdende auto's, en opkomende gebieden zoals quantum computing.

In de jaren tachtig, terwijl hij werkte aan het verbeteren van de atoomkloktechnologie voor de DSN, richtte Maleki wat bekend werd als JPL's Quantum Sciences and Technologies-groep om nieuwe mogelijkheden te ontwikkelen met behulp van de kwantumfysica die de meest elementaire deeltjes bestuurt, zoals fotonen of de trillende atomen in een klok. Het team ontwikkelde een beter, betaalbaarder type atoomklok en stuurde voor het eerst ook atoomkloksignalen via glasvezelkabels naar antennes op bijna 20 mijl afstand.

In het begin van de jaren negentig vonden Maleki en een ander lid van zijn laboratorium uiteindelijk een nieuw type oscillator uit. "Hij had een stabiliteitsprobleem dat hij niet kon oplossen, en ik zei hem dat hij er een oscillator van moest maken om het op te lossen, en we hebben de opto-elektronische oscillator uitgevonden", zei Maleki.

Oscillatoren zijn niet alleen cruciaal voor het bijhouden van de tijd, maar ook voor communicatie, waarbij ze twee of meer apparaten een precieze frequentie laten afspreken waarop informatie moet worden verzonden en ontvangen. Terwijl alle vorige oscillatoren een elektrische stroom hadden gebruikt om hun vibratie te genereren, gebruikte deze laserlicht. De opto-elektronische oscillator is sindsdien cruciaal geworden voor verschillende toepassingen, zoals radar, ruimtevaarttechniek en draadloze communicatie.

Om een ​​constante frequentie te garanderen, heeft de oscillator echter een resonator nodig. In die tijd was dit meestal een optische vezel die een uitgangssignaal over een goede afstand kon vervoeren - idealiter een mijl of zo - en het terug kon circuleren, waardoor het systeem zijn eigen uitgangsfrequentie kon bijhouden en ruis kon elimineren, legde Maleki uit . Het zorgde voor een omvangrijk systeem.

Dit leidde tot zijn tweede fundamentele uitvinding:het gebruik van een fluisterende optische resonator in galerijmodus. NASA had er destijds weinig zin in, maar Maleki was ervan overtuigd dat er een markt was.

Hij richtte OEwaves op (de OE staat voor opto-elektronisch) in 1999 met ongeveer 30 patenten van het NASA-werk van zijn team, onder licentie van het California Institute of Technology, dat JPL beheert.

Het duurde even voordat het bedrijf voet aan de grond kreeg in een veranderend technologielandschap, maar voor zijn producten, waaronder de halfgeleiderlasers met de laagste ruis die beschikbaar zijn, zijn de afgelopen jaren nieuwe markten ontstaan. Een daarvan is in 'slimme structuren', een concept dat al tientallen jaren bestaat maar in de praktijk begint te worden gebracht, vooral in Azië. Glasvezelsensoren ingebed in gebouwen, bruggen, spoorwegen en andere constructies kunnen spanning of vervorming detecteren, maar hiervoor zijn geluidsarme lasers nodig om kleine variaties in golflengte te onthullen.

Maleki zei dat hij ook een grotere vraag verwacht in de markt voor mobiele telefoons en communicatie, aangezien deze naar hogere frequenties evolueren, die informatie efficiënter vervoeren, maar extreem hoge betrouwbaarheid vereisen.

En in 2014 zette OEwaves het bedrijf Strobe Inc. voort om Li-DAR-technologie voor zelfrijdende auto's te ontwikkelen. Een LiDAR-systeem maakt gebruik van gereflecteerde lasersignalen om een ​​driedimensionale kaart van zijn omgeving te bouwen, die veel autonome voertuigbedrijven beschouwen als een ondersteunende technologie. GM-dochter Cruise Automation kocht Strobe in 2017.

Maleki zei dat dezelfde technologie die bij JPL begon, Strobe in staat stelde om kleine, efficiënte LiDAR-systemen te ontwikkelen die in staat waren om snel van frequentie te veranderen - een techniek die "chirping" wordt genoemd - met alleen de resonator. Tjilpen helpt om zowel de afstand als de snelheid van omringende objecten te meten. En het hele systeem kan op een fotonisch geïntegreerd circuit worden geplaatst, waardoor de kosten nog verder worden verlaagd.

Verschillende universiteiten en bedrijven kopen ook de lasercomponenten om toekomstige kwantumapparaten voor communicatie, computers en andere toepassingen te onderzoeken.

Voor meer informatie bezoek hier .