Stabilità del segnale a microonde aumentata di 100 volte

Il rettangolo nero (al centro) è un fotodiodo a semiconduttore ad alta velocità che converte gli impulsi laser in frequenze a microonde super-stabili (credito: F. Quinlan/NIST)

Utilizzando orologi atomici innovativi, avanzati rilevatori di luce e un pettine di frequenza, un particolare strumento di misurazione, un gruppo di ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) statunitense ha ottenuto un aumento della stabilità del segnale a microonde di circa 100 volte.

Come riferisce il comunicato stampa, si tratta di un passo avanti enorme verso una “migliore elettronica” e in generale una migliore misurazione del tempo, una migliore navigazione e un miglior livello di comunicazione e di produzione di immagini ad alta risoluzione per i radar, per l’astronomia e per la geodesia relativistica, una tecnica per misurare la forma gravitazionale del nostro pianeta.
Lo studio è stato pubblicato il 22 maggio su Science.

Per ottenere questi risultati i ricercatori hanno utilizzato il “ticchettio” di due orologi reticolari a itterbio di proprietà del NIST. Con questi hanno generato impulsi convertiti, tramite fotodiodi avanzati, in correnti elettriche.
Queste ultime, a loro volta, hanno prodotto poi un segnale a microonde da 10 gigahertz (1 miliardo di cicli al secondo). Si tratta di un livello 100 volte più stabile delle fonti di microonde più stabili mai create.

“Anni di ricerche, tra cui importanti contributi del NIST, hanno portato a fotorilevatori ad alta velocità che ora possono trasferire la stabilità dell’orologio ottico nel dominio delle microonde”, spiega Frank Quinlan, uno dei ricercatori a capo del progetto. “Il secondo importante miglioramento tecnico è stato il monitoraggio diretto delle microonde con elevata precisione combinato con tanto know-how nell’amplificazione del segnale.”

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