.New world record in materials research: X-ray microscopy at a speed of 1000 tomograms per second
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.NASA Selects Crew for 45-Day Simulated Trip to a Mars Moon
NASA, 화성 달로의 45일 시뮬레이션 여행을 위해 승무원 선정
2021 9월 30일 NASA 헤라 크루 NASA의 인간 탐사 연구 아날로그(HERA, Human Exploration Research Analog)의 다가오는 임무를 위한 새로운 승무원은 45일 동안 그들의 집이 될 서식지 앞에 서 있습니다. 왼쪽부터 로렌 코넬, 모니크 가르시아, 크리스토퍼 로버츠, 매들린 윌리스. 크레딧: NASA
화성 까지 가는 우주 깊숙한 곳으로 가면 어떤 기분일지 생각해 본 적이 있습니까? 시뮬레이션된 여정을 통해 4명의 자원 봉사 연구 대상자는 곧 알아낼 기회를 갖게 됩니다. 2021년 10월 1일부터 4명이 휴스턴에 있는 NASA 존슨 우주 센터 의 독특한 지상 서식지에서 45일 동안 살면서 일하게 됩니다 . 탐사 시나리오에서 격리, 격리 및 원격 조건에 대한 아날로그 역할을 하도록 설계된 이 작은 서식지를 HERA(Human Exploration Research Analog)라고 합니다. HERA에는 화성의 위성 포보스로의 긴 여행을 시뮬레이션할 승무원이 있습니다.
다른 HERA 임무와 마찬가지로 서식지의 문이 닫히면 승무원은 임무가 11월 15일에 끝날 때까지 45일 동안 내부에 있어야 합니다. 시뮬레이션된 여행을 통해 승무원이 포보스에 더 가까이 다가갈수록 내부에 있는 사람들은 외부 세계와 통신하는 데 점점 더 많은 지연을 경험할 것입니다. 시뮬레이션이 성공적으로 승무원을 Phobos로 데려오면 이 지연은 편도 최대 5분 동안 지속됩니다. 이러한 지연으로 인해 승무원과 여행을 조정하는 사람들은 임무 운영에 대한 영향을 최소화하는 방식으로 의사 소통을 연습하고 승무원이 임무를 완수할 수 있는 충분한 자율성을 허용하게 됩니다. 다가오는 임무는 HERA 캠페인 6의 시작을 알립니다. 캠페인의 일부로 3개의 추가 임무가 뒤따를 것이며, 최종 탈출은 2022년 9월 12일로 설정됩니다. NASA의 인간 연구 프로그램(Human Research Program)은 임무 전체에 걸쳐 총 15개의 연구를 수행할 것이며 7개의 복귀와 8개의 새로운 조사를 수행할 것입니다. 이러한 임무의 일부로 수집된 데이터는 인간 이 달에 대한 아르테미스 탐사 임무, 계획된 달 관문 으로의 여행 및 화성으로의 장기 임무를 준비하는 데 계속 도움이 될 것 입니다.
아래 후보자 중 4명은 HERA 캠페인 6, 미션 1의 기본 크루를 구성하고 나머지 2명은 예비 크루를 구성합니다. 각 승무원에 대해 자세히 알아보십시오.
기본 승무원 로렌 코넬
로렌 코넬 박사는 텍사스 A&M 대학교, 샌안토니오의 텍사스 대학교, 오스틴의 텍사스 대학교를 졸업했습니다. 그녀는 유전학 학사 및 생물의학 공학 석사 학위를 보유하고 있습니다. 그녀의 박사 학위는 연구 통찰력을 대중의 개입으로 바꾸는 과정인 번역 과학에 중점을 두었습니다. 연구 과학자로서 코넬은 인간 진화의 유전학을 연구하고 유도된 뉴런 성장을 위한 탄소 나노튜브의 사용을 조사했으며 전장 부상으로 인한 안구 조직을 재생하기 위해 자기 나노입자를 사용했습니다. 그녀는 미 육군 외과 연구소의 감각 외상 부서에서 후자의 연구를 수행했습니다. Cornell은 또한 유방절제술 후 유두 재건을 현대화하는 데 특히 중점을 둔 여성 건강 관리 개선에 중점을 둔 회사인 NovoThelium의 공동 설립자입니다. 그녀는 식품의약국(FDA)의 약물 평가 및 연구 센터(Center for Drug Evaluation and Research)에서 펠로우로 근무했으며 국립 보건원(National Institutes of Health)에 대한 과학 기금 증가를 위해 미국 의회에서 초기 경력 과학자와 기업가를 멘토링했습니다. 현재 코넬은 텍사스주 샌안토니오에 있는 미 공군 연구원으로, 정밀, 재생 및 진단 의학의 발전에 영향을 미치는 혁신적인 기술을 연구, 개발 및 평가하여 환자의 임상 결과를 개선하는 미 공군의 임무에 기여하고 있습니다. 군대.
모니크 가르시아
Monique Garcia는 NASA의 Deep Space Network에 사용될 망원경 시스템의 사용자 인터페이스를 개발하는 임무를 맡은 The MITRE Corporation에서 인적 요소 엔지니어이자 시스템 관리자로 일하고 있습니다. 그녀는 또한 미국 우주군을 위한 인공위성의 작업 자동화 시스템 개발을 지원합니다. 가르시아는 공군 방위군에서 12년 이상 군 복무를 했습니다. 근무 기간 동안 그녀는 주로 원격 조종 항공기(Remotely Piloted Aircraft, RPA)를 사용한 해외 작전과 산불 지원 및 재해 복구를 위한 국내 RPA 운영을 지원했습니다. Garcia는 California Baptist University에서 운동학 석사 학위를 받았으며 현재 Embry-Riddle Aeronautical University에서 인간 요인 공학 석사 과정을 밟고 있습니다. 그녀는 건강 및 성과를 위한 인지 및 행동 기술을 전문으로 하는 공인 개인 트레이너 자격을 유지합니다. 그녀는 인간 요소와 임무 승무원의 행동 수행에 중점을 둔 의미 있고 장기간 인간 우주 비행 연구에 기여하고 개발하는 것을 목표로 합니다. 그녀는 남편 Trevor, 아들 Jameson, 개 Ted와 함께 콜로라도에 살고 있습니다. 여가 시간에는 독서, 역도, 근력 강화, 자연 속에서 시간 보내기, 명상을 즐깁니다.
크리스토퍼 로버츠 크리스토퍼 로버츠 Chris Roberts는 텍사스 휴스턴 출신으로 NASA의 Cold Stowage 팀에서 국제 우주 정거장 프로그램 을 지원하는 프로젝트 엔지니어로 일하고 있습니다. 이 역할에서 그는 우주 정거장과 방문 차량 임무 모두에서 하드웨어 함대에 대한 종단 간 통합 및 궤도 상의 작업을 책임지고 있습니다. Roberts와 그의 팀은 2021년 NASA의 Spaceflight Awareness Award를 수상했으며, 이는 비행 안전과 임무 성공에 대한 헌신과 공헌에 대해 직원에게 수여하는 표창입니다. 이전에 그는 우주 왕복선 및 우주 정거장 조립 임무의 화물 작업 비행 관제사였습니다. 미네소타에서 태어난 Roberts는 Collegeville에 있는 Saint John's University에서 물리학 학사 학위를 취득했습니다. 그런 다음 그는 Embry-Riddle Aeronautical University에서 공학 물리학 석사 학위를 취득하고 레이저 유도 파괴 분광법에 대한 연구에 집중했습니다. 여가 시간에 Roberts는 열렬한 사이클리스트이며 하이킹, 캠핑, 목공, 빈티지 오토바이 복원을 즐깁니다.
매들린 윌리스
매들린 윌리스(Madelyne Willis)는 조지아주 애틀랜타 출신의 미생물 생태학자입니다. 그녀는 북극과 남극에 여러 번 배치하는 것을 포함하여 광범위한 현장 경험을 가지고 있습니다. Willis는 몬태나주 보즈먼에 있는 몬태나 주립대학교에서 생태 및 환경 과학 박사 과정을 밟고 있습니다. 그녀의 주요 연구는 극지방 생태학, 미생물이 얼어붙은 환경에서 어떻게 생존하는지, 그리고 미생물 활동이 빙하 얼음의 지구화학을 어떻게 변화시킬 수 있는지 이해하는 데 중점을 두고 있습니다. Willis는 또한 지구 및 행성 탐사를 위한 새로운 분광기 개발 프로젝트에 적극적으로 참여하고 있습니다.
크루 저스틴 로렌스
저스틴 로렌스 Justin Lawrence는 행성 과학 박사입니다. FINESST라고도 알려진 NASA 지구 및 우주 과학 및 기술 프로그램의 Future Investigator의 펠로우입니다. 그는 Georgia Tech의 행성 거주 가능성 및 기술 연구소에서 박사 학위를 취득하고 있습니다. Lawrence의 연구 관심 분야는 천체 생물학, 아날로그 현장 조사, 기후 과학 및 로봇 공학에서 교차합니다. 현재 그는 주로 수중 차량인 Icefin과 함께 로봇 탐사를 미생물학과 결합하여 남극 빙붕 아래에서 거주 가능성과 해양 얼음 상호 작용을 연구합니다. 그의 작업은 목성 의 위성 유로파 와 같은 다른 해양 세계의 미래 로봇 탐사를 도울 기술 개발을 돕는 것을 목표로 합니다 . 2012년부터 Lawrence는 남극에서 연구를 수행하는 데 1.5년 이상을 보냈습니다. 그는 또한 Sea Education Association과 함께 연구 선박을 타고 전 세계적으로 6,500해리를 항해했습니다. 현장에 없을 때 Lawrence는 사이클링, 항해, 사진 촬영, 정원 가꾸기, 스쿠버 다이빙을 즐깁니다.
푸 왕 푸 왕
Pu Wang 박사는 Boeing Company의 엔지니어링 팀 관리자입니다. Boeing에서 그는 Boeing Associate Technical Fellow 및 Designated Expert로 지명되는 것을 포함하여 리더십과 지식 깊이로 특별한 영예를 얻었습니다. Wang은 항공 및 항공우주 산업에서 10개 이상의 상업 및 군사 프로그램에서 근무했습니다. Wang은 구조 분석, 피로 및 골절 역학, 항공기 설계, 추진, 플라즈마 물리학, 전자기장과 같은 여러 분야의 전문가입니다 . 보잉에 합류하기 전에 왕은 제너럴 일렉트릭(General Electric)과 유나이티드 테크놀로지스(United Technologies)에서 항공기 엔진 개발을 위해 일했습니다. 우주 프로그램에 대한 그의 첫 번째 벤처는 3D 잠긴 유한 요소 방법 및 플라즈마-달 표면 상호 작용의 입자-세포 시뮬레이션에 대한 연구와 관련되었습니다. Wang은 버지니아 공대에서 항공 우주 공학 박사 학위를 받았습니다. 그는 또한 중국 베이징의 칭화대학교에서 고체 역학 석사 학위와 기계 공학 학사 학위를 취득했습니다.
https://scitechdaily.com/nasa-selects-crew-for-45-day-simulated-trip-to-a-mars-moon/
.New world record in materials research: X-ray microscopy at a speed of 1000 tomograms per second
재료 연구의 새로운 세계 기록: 초당 1000 단층 촬영 속도로 X선 현미경 검사
에 의해 독일 연구 센터의 헬름홀츠 협회 이러한 알루미늄 합금을 기반으로 하는 금속 발포체는 예를 들어 전기 자동차의 건설을 위한 경량 재료로 연구되고 있습니다. 기포의 형태, 크기 및 가교는 대형 부품의 강도 및 강성과 같은 원하는 기계적 특성을 달성하는 데 중요합니다. 크레딧: Advanced Materials / PSI / HZB SEPTEMBER 27, 2021
대부분의 사람들은 의학의 컴퓨터 단층 촬영에 익숙합니다. 신체의 일부를 사방에서 X선으로 찍은 다음 3차원 이미지를 계산하여 진단을 위한 모든 단면 이미지를 생성할 수 있습니다. 이 방법은 재료 분석, 비파괴 품질 테스트 또는 새로운 기능 재료 개발에도 매우 유용합니다. 그러나 이러한 물질을 높은 공간 분해능과 최단 시간에 조사하기 위해서는 싱크로트론 방사원의 특히 강한 X선 빛이 필요합니다.
-싱크로트론 빔은 매우 짧은 시간 순서로 3차원 이미지를 획득할 수 있다면 재료 샘플의 급격한 변화와 프로세스를 이미지화할 수 있습니다. 초당 200~1000개의 단층 촬영 Francisco Garcia Moreno 박사가 이끄는 HZB 팀은 스위스 PSI(Paul Scherrer Institute)의 Swiss Light Source SLS 동료들과 함께 이 작업을 진행하고 있습니다. 2년 전에는 초당 200개라는 기록적인 단층촬영을 관리했고, 이를 고속 이미징 단층경(Fast Imaging Tomoscopy)이라고 불렀다.
-이제 팀은 새로운 세계 기록을 달성했습니다. 초당 1000개의 단층 촬영 속도로 이제 재료 또는 제조 공정 중에 훨씬 더 빠른 공정을 기록할 수 있습니다. 이것은 다른 매개변수에서 큰 타협 없이 달성됩니다. 공간 해상도는 여전히 수 마이크로미터에서 매우 우수하고 시야각은 수 제곱 밀리미터이며 최대 몇 분의 연속 기록 기간이 가능합니다. 회전 테이블과 고속 카메라 X선 이미지의 경우 샘플은 각속도가 카메라의 수집 속도와 완벽하게 동기화될 수 있는 자체 개발한 고속 회전 테이블에 배치됩니다.
-García Moreno는 "우리는 이 회전 테이블에 특히 가벼운 부품을 사용하여 500Hz의 회전 속도에 안정적으로 도달할 수 있도록 했습니다."라고 설명합니다. 시간 분해 X선 이미징을 전문으로 하는 SLS의 TOMCAT 빔라인에서 PSI 물리학자 Christian Schlepütz는 새로운 고속 카메라와 특수 광학 장치를 사용했습니다. Schlepütz는 "이는 감도를 매우 크게 증가시켜 1밀리초 내에 40개의 2D 투영을 수행할 수 있으며 이로부터 단층 촬영을 생성할 수 있습니다."라고 설명합니다.
계획된 SLS2.0 업그레이드를 통해 2025년부터 더 높은 공간 분해능으로 더 빠른 측정이 가능해질 것입니다. 데이터 스트림 처리 초당 1000개의 3차원 데이터 세트를 수집하고 이를 몇 분 동안 수행하면 초기에 PSI에 저장되었던 거대한 데이터 스트림이 생성되었습니다. 마지막으로 HZB의 Dr. Paul Kamm은 데이터의 추가 처리 및 정량적 평가를 담당했습니다. 원시 데이터를 3D 이미지로 재구성하는 작업은 PSI의 고성능 컴퓨터에 있는 HZB에서 원격으로 수행되었으며 결과는 추가 분석을 위해 HZB로 전송되었습니다. 폭죽, 수상 돌기 및 거품 팀은 재료 연구의 다양한 예를 통해 단층 내시경의 힘을 보여주었습니다.
이미지는 스파클러 연소 중 극도로 빠른 변화, 주조 합금의 응고 중 수상 돌기 형성 또는 액체 금속 발포체에서 기포의 성장 및 유착을 보여줍니다. . 이러한 알루미늄 합금을 기반으로 하는 금속 발포체는 예를 들어 전기 자동차의 건설을 위한 경량 재료로 연구되고 있습니다. 기포의 형태, 크기 및 가교는 대형 부품의 강도 및 강성과 같은 원하는 기계적 특성을 달성하는 데 중요합니다. García Moreno는 "이 방법 은 많은 연구 그룹과 업계가 기다려온 재료 의 빠른 공정에 대한 비파괴적 연구를 위한 문을 열어 줍니다."라고 말합니다. 추가 탐색 단층 촬영의 세계 기록 덕분에 싱크로트론 방사선을 사용하여 금속 폼이 형성되는 방식을 관찰할 수 있습니다.
추가 정보: 단층 내시경: 재료의 동적 프로세스에 대한 시간 분해 단층 촬영, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202104659 저널 정보: Advanced Materials 독일 연구 센터의 헬름홀츠 협회 제공
https://phys.org/news/2021-09-world-materials-x-ray-microscopy-tomograms.html
.Making waves: A contactless way to detect damage in transparent materials
파동 만들기: 투명 재료의 손상을 감지하는 비접촉 방식
시바우라 공과대학 일본 연구진은 레이저 유도 플라즈마의 충격파에 의해 생성된 투명판에 램파(Lamb wave)를 고속 편광 카메라로 포착해 수십 마이크로미터 수준의 흠집과 표면 결함에 대한 정보를 얻었다. 크레딧: Naoki Hosoya 교수, SIT SEPTEMBER 29, 2021
투명 재료는 태블릿 및 스마트폰과 같은 일상적인 전자 제품부터 태양 전지판, 의료 및 광학 분야의 보다 정교한 용도에 이르기까지 다양한 기술 응용 분야에서 필수 구성 요소가 되었습니다. 대량 생산되는 다른 제품과 마찬가지로 이러한 재료에도 품질 관리가 중요하며 미세한 흠집이나 결함을 감지하기 위해 여러 기술이 개발되었습니다. 재료의 손상을 스캔하는 한 가지 매력적인 접근 방식은 "램 웨이브"를 사용하는 것입니다.
영국 수학자 호레이스 램 경의 이름을 따서 명명된 이 파동 은 적절한 기계적 여기에 따라 단단한 판에서 생성되는 탄성파 입니다. 램파의 전파는 표면 손상(예: 긁힘)의 영향을 받기 때문에 스캔된 자료에 결함이 없는지 확인하는 데 활용할 수 있습니다. 불행히도, 투명 물질 에 대한 램파의 생성 및 후속 측정은 간단하지 않습니다.
비접촉 방식으로 램파를 생성하기 위한 레이저 기반 기술이 존재하지만 손상을 방지하기 위해 각 재료에 대해 레이저 매개변수를 신중하게 보정해야 합니다. 더욱이, 기존 접근 방식은 충분한 진폭의 램파를 생성하지 않습니다. 따라서 신뢰할 수 있는 데이터를 얻으려면 반복 측정을 수행하고 평균화해야 하므로 시간이 많이 걸립니다.
생성된 램파(Lamb wave)를 측정하는 것과 관련하여 기존 기술은 이를 신속하게 감지하고 투명 표면에서 밀리미터 이하 규모의 손상을 찾는 데 사용할 수 없습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Shibaura Institute of Technology의 Naoki Hosoya 교수와 일본 Photron Limited의 Takashi Onuma가 이끄는 연구팀은 "S0 모드"(0차 대칭 모드) 램 파동의 생성 및 감지를 위한 새로운 프레임워크를 개발했습니다.
투명한 재료에. 그들의 접근 방식은 최근 Optics and Lasers in Engineering 저널에 온라인으로 게재된 논문에 나와 있습니다. 먼저 팀은 샘플을 손상시키지 않으면서 Lamb wave를 생성할 수 있는 편리한 기술을 찾아야 했습니다. 이를 위해 그들은 비접촉 방식으로 기계적 진동을 생성하기 위해 다른 시도에서 성공적으로 사용한 접근 방식인 LIP(레이저 유도 플라즈마) 충격파를 활용했습니다.
간단히 말해서, LIP는 작은 부피의 가스에 고에너지 레이저 빔을 집중시켜 생성할 수 있습니다. 레이저의 에너지는 가스 분자에 에너지를 공급하고 이온화하게 하여 재료 표면에 가까운 불안정한 "플라즈마 거품"을 생성합니다. "슈퍼에서 주변에 플라즈마 버블 팽창 고속 목표 구조 생산 램파의 가진력으로 사용되는 충격파를 발생"호소 야 교수는 설명한다. 다음으로 연구원들은 생성된 파동을 측정해야 했습니다.
그들은 이름에서 알 수 있듯이 투명한 샘플을 통과하는 빛의 편광을 캡처할 수 있는 고속 편광 카메라를 사용하여 이를 달성했습니다. 이 편광은 재료의 기계적 응력 분포와 직접 관련된 정보를 포함하며, 이는 차례로 램파의 전파를 반영합니다. 그들의 전략을 테스트하기 위해 팀은 몇 개의 평평하고 투명한 폴리카보네이트 판에 미세한 스크래치를 만들고 손상되고 깨끗한 샘플에서 램파의 전파를 비교했습니다. 예상대로 긁힌 자국은 파동이 손상된 영역 위로 전파됨에 따라 플레이트의 응력 분포에 눈에 띄는 차이를 일으켰으며 수십 마이크로미터에 불과한 긁힘을 감지함으로써 이 새로운 접근 방식의 잠재력을 보여줍니다.
연구 결과가 흥미롭긴 하지만 전략과 그 한계에 대해 더 깊이 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. Hosoya 교수는 "우리 방법의 검출 가능한 결함 크기 한계에 대한 손상 크기 또는 유형, 카메라 렌즈 배율 및 투명 샘플의 특성의 영향은 향후 작업의 일부로 검증되어야 합니다."라고 말합니다. 이 독창적인 비접촉, 비파괴 손상 감지 체계가 고품질 투명 재료의 생산 비용을 줄이는 데 도움이 되기를 바랍니다. 추가 탐색 시간이 익었다! 부드러운 과일을 적시에 수확하기 위한 혁신적인 비접촉 방식
추가 정보: Naoki Hosoya et al, 레이저 유도 플라즈마 충격파를 기반으로 한 비접촉 여기 동안 투명 재료의 손상을 감지하기 위해 고속 편광 카메라를 사용한 S0 모드 Lamb 파도의 측정, 공학의 광학 및 레이저 (2021) . DOI: 10.1016/j.optlaseng.2021.106770 시바우라공업대학 제공
https://phys.org/news/2021-09-contactless-transparent-materials.html
.Novel design may boost efficiency of on-chip frequency combs
새로운 디자인으로 온칩 주파수 빗의 효율성 향상
Dina Genkina, 공동 양자 연구소 연구원들이 예측하는 마이크로 링의 광 유도 격자를 렌더링하면 고효율 주파수 빗이 생성됩니다. 크레딧: S. Mittal/JQISEPTEMBER 28, 2021
Pink Floyd 앨범 Dark Side of the Moon의 표지에서 프리즘은 광선을 무지개의 모든 색상으로 분할합니다. 빛이 파동으로 여행한다는 사실 때문에 생겨난 이 여러 가지 빛깔의 메들리는 거의 항상 잘 보이지 않는 곳에 숨어 있습니다. 프리즘은 단순히 그것이 거기에 있었음을 나타냅니다. 예를 들어, 햇빛은 다양한 색상의 빛이 혼합되어 있으며 각각 고유한 주파수로 위아래로 움직입니다. 그러나 색상을 함께 사용하면 균일한 노란색 빛으로 합쳐집니다. 프리즘이나 이와 유사한 것으로 무지개를 다시 단일 광선으로 혼합하여 이 분할을 취소할 수도 있습니다.
위로 1970 년대 후반에, 과학자들은 균등 주파수 간격 빛의 다양한 색상을 생성하고,로 알려진 함께-창조를 혼합하는 방법을 알아 냈다. 주파수 빗 A의 이빨처럼 줄 지어 주파수 때문에 뾰족한 방법을 빗. 그들은 또한 한 지점에서 서로 다른 주파수의 마루를 겹쳐서 색상이 함께 모여 하나의 연속 빔이 아닌 짧은 펄스의 빛을 형성하도록 했습니다. 주파수 빗 기술이 발전함에 따라 과학자들은 초정밀 광학 원자 시계와 같은 새로운 실험실 개발이 가능하다는 것을 깨달았고 2005년까지 주파수 빗은 두 명의 과학자에게 노벨 물리학상의 몫을 차지했습니다.
오늘날 주파수 빗은 자율 주행 자동차 가 "볼 수 있도록" 돕고 광섬유가 여러 채널에 해당하는 정보를 한 번에 전송할 수 있도록 함으로써 현대 기술에서 용도를 찾고 있습니다. 이제 메릴랜드 대학(University of Maryland, UMD)의 연구원들이 공동으로 토폴로지의 힘을 활용하여 칩 크기의 주파수 빗을 10배 더 효율적으로 만드는 방법을 제안했습니다. 현대 재료. JQI Fellows Mohammad Hafezi와 Kartik Srinivasan, 그리고 UMD의 전기 및 컴퓨터 공학 부교수이자 Institute for Research in Electronics and Applied Physics 회원인 Yanne Chembo가 이끄는 팀은 최근 그 결과를 저널에 발표했습니다. 자연 물리학 . Hafezi는 "토폴로지는 지난 10년 동안 광학 분야의 새로운 설계 원칙으로 부상했으며, 이로 인해 많은 흥미로운 새로운 현상이 나타났으며 일부는 전자적 대응물이 없었습니다. 이러한 아이디어의 적용도 발견하면 매혹적일 것입니다.
" 주파수 빗을 생성할 수 있는 작은 칩은 거의 15년 동안 주변에 있었습니다. 마이크로 링 공진기의 도움으로 생성됩니다. 즉, 칩 위에 위치하고 루프 주위에 빛을 안내하는 재료의 원입니다. 이 원은 일반적으로 직경이 10~100미크론인 실리콘 화합물로 만들어지며 회로 기판에 직접 인쇄됩니다. 빛은 인접한 직선으로 증착된 실리콘 화합물의 인접한 조각에서 마이크로 링으로 보내질 수 있습니다. 빛의 주파수가 공진기의 고유 주파수 중 하나와 일치하는 경우 빛은 수천 번 돌거나 공진하여 링에 빛의 강도를 쌓아서 직선 트레이스로 다시 누출됩니다.
수천 번 주위를 돌면 빛이 통과하는 실리콘(또는 다른 화합물)과 상호 작용할 수 있는 많은 기회를 제공합니다. 이 상호 작용으로 인해 공진기로 전송되는 색상과 다른 다른 색상의 빛이 나타납니다. 그 색상 중 일부는 공명하여 원을 돌고 힘을 키울 것입니다. 이 공명 색상은 균일한 간격의 주파수에 있습니다. 즉, 고리 둘레의 정수 부분인 빛의 파장에 해당하며 원으로 깔끔하게 접히고 주파수가 빗살을 형성하도록 합니다. 정확한 입력 전원과 색상에서 모든 색상의 볏이 자동으로 겹쳐서 안정적인 빗을 만듭니다. 빗을 구성하는 균일한 간격의 색상이 함께 모여 고리 주위를 순환하는 좁은 단일 펄스를 형성합니다.
JQI의 박사후 연구원이자 이 논문의 주저자인 Sunil Mittal은 "공진기로 들어가는 빛의 전력과 주파수를 정확히 조정하면 마술처럼 출력에서 이러한 빛의 펄스를 얻을 수 있습니다."라고 말했습니다.
https://youtu.be/S8avhzW9LyA
"마법의" 입력 색상과 전력을 사용하면 마이크로 링 격자가 슈퍼 링 외부 가장자리 주위를 순환하는 단일 펄스의 빛을 생성합니다. 이 펄스는 고효율 빗을 형성하는 균등한 간격의 주파수로 구성됩니다. 크레딧: S. Mittal/JQI
온칩 주파수 빗은 소형 애플리케이션을 허용합니다. 예를 들어, LIDAR(Light Detection and Ranging)를 사용하면 자율 주행 자동차가 주변에서 주파수 빗에서 생성된 짧은 펄스의 빛을 반사하여 주변을 감지할 수 있습니다. 펄스가 자동차로 돌아오면 주변의 정확한 지도를 얻기 위해 다른 주파수 빗과 비교됩니다.
통신에서 빗살은 파장 분할 다중화(WDM)라는 기술을 사용하여 빗살 각각에 서로 다른 데이터를 기록하여 하나의 광섬유에서 더 많은 정보를 전송하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 칩 규모의 주파수 빗에도 한계가 있습니다. 하나의 마이크로 링에서 입력에서 출력에서 콤으로 변환될 수 있는 전력의 비율(모드 효율성)은 기본적으로 5%로 제한됩니다.
-Mittal, Hafezi 및 협력자들은 이전에 토폴로지 보호 기능이 내장된 마이크로 링 어레이를 개척했으며 이를 사용하여 주문형 단일 광자를 공급하고 주문형 얽힌 광자를 생성했습니다. 그들은 유사한 설정(추가 "링크" 링이 있는 마이크로 링 공진기의 정사각형 격자)도 주파수 빗 기술을 개선하기 위해 적용할 수 있는지 궁금했습니다. 이 설정에서 격자의 바깥쪽 가장자리를 따라 있는 마이크로 링은 중간에 있는 모든 링과 구별됩니다. 격자로 보내진 빛은 대부분의 시간을 이 바깥쪽 가장자리를 따라 보내며 토폴로지 제약의 특성으로 인해 중심으로 산란되지 않습니다. 연구원들은 이 마이크로 링의 외부 원을 슈퍼 링이라고 부릅니다.
-팀은 슈퍼 링 주위를 순환하는 펄스에서 주파수 빗을 형성하는 마법 조건을 찾기를 희망했습니다. 그러나 이것은 까다롭습니다. 격자의 각 고리는 빙글빙글 도는 빛의 펄스를 가질 수 있습니다. 슈퍼 링 주위를 돌고 있는 하나의 큰 빛의 펄스를 얻으려면 각 마이크로 링 내의 펄스가 함께 작동해야 하며 동기화되어 전체 경계를 둘러싸는 전체 펄스를 형성해야 합니다.
-Mittal과 그의 동료들은 이러한 일이 어떤 빈도나 전력으로 일어날지, 또는 전혀 효과가 있을지 몰랐습니다. 이를 알아내기 위해 Mittal은 빛이 12 x 12 고리 격자를 가로지르는 방법을 시뮬레이션하는 컴퓨터 코드를 작성했습니다. 놀랍게도 팀은 마이크로 링 펄스를 슈퍼 링 펄스로 동기화하는 매개변수를 찾았을 뿐만 아니라 효율성이 단일 링 콤에 대해 가능한 것보다 10배 더 높다는 사실도 발견했습니다. 이러한 개선은 마이크로 링 간의 협력 덕분입니다.
시뮬레이션은 빗의 이빨이 개별 마이크로 링의 크기 또는 작은 원 주위에 깔끔하게 접히는 파장에 따라 이격되어 있음을 보여주었습니다. 그러나 개별 치아 중 하나를 확대하면 슈퍼 링의 크기에 해당하는 더 작고 더 미세한 간격의 하위 치아로 세분화되어 있음을 알 수 있습니다. 간단히 말해서, 들어오는 빛은 이러한 추가 치아 각각에 몇 퍼센트의 효율성과 결합되어 총 효율성을 최고 50퍼센트까지 허용합니다. 팀은 이 토폴로지 주파수 빗의 실험적 시연을 위해 노력하고 있습니다. 시뮬레이션을 사용하여 그들은 실리콘 질화물을 마이크로 링의 유망한 재료로 선택하고 어떤 주파수와 빛의 전력 을 보낼 것인지 알아낼 수 있었습니다. 그들은 초효율적인 주파수 빗을 구성하는 것이 현재 상태에 도달해야 한다고 믿습니다.
- 최첨단 실험 기술. 이러한 빗 이 만들어지면 향후 몇 가지 핵심 기술의 발전에 중요해질 수 있습니다. 더 높은 효율성은 자율 주행 자동차 또는 소형 광학 시계의 LIDAR와 같은 애플리케이션에 도움이 될 수 있습니다. 또한, 예를 들어 각 개별 치아 주위에 미세한 간격의 치아가 있으면 WDM 송신기에 더 많은 정보 채널을 추가하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 팀은 이것이 시작에 불과하기를 바랍니다. Mittal은 "아직 우리가 알지 못하는 많은 응용 프로그램이 있을 수 있습니다. "우리는 훨씬 더 많은 응용 프로그램이 있고 더 많은 사람들이 이 접근 방식에 관심을 갖기를 바랍니다."
추가 탐색 물리학자들은 빛의 저장을 정교하게 하여 무지개 색깔을 만듭니다. 추가 정보: Sunil Mittal et al, 위상 주파수 빗 및 중첩 시간 솔리톤, Nature Physics (2021). DOI: 10.1038/s41567-021-01302-3 저널 정보: 네이처 물리학 에서 제공하는 공동 양자 연구소
https://phys.org/news/2021-09-boost-efficiency-on-chip-frequency.html
-Mittal, Hafezi 및 협력자들은 이전에 토폴로지 보호 기능이 내장된 마이크로 링 어레이를 개척했으며 이를 사용하여 주문형 단일 광자를 공급하고 주문형 얽힌 광자를 생성했습니다. 그들은 유사한 설정(추가 "링크" 링이 있는 마이크로 링 공진기의 정사각형 격자)도 주파수 빗 기술을 개선하기 위해 적용할 수 있는지 궁금했습니다. 이 설정에서 격자의 바깥쪽 가장자리를 따라 있는 마이크로 링은 중간에 있는 모든 링과 구별됩니다. 격자로 보내진 빛은 대부분의 시간을 이 바깥쪽 가장자리를 따라 보내며 토폴로지 제약의 특성으로 인해 중심으로 산란되지 않습니다. 연구원들은 이 마이크로 링의 외부 원을 슈퍼 링이라고 부릅니다.
-팀은 슈퍼 링 주위를 순환하는 펄스에서 주파수 빗을 형성하는 마법 조건을 찾기를 희망했습니다. 그러나 이것은 까다롭습니다. 격자의 각 고리는 빙글빙글 도는 빛의 펄스를 가질 수 있습니다. 슈퍼 링 주위를 돌고 있는 하나의 큰 빛의 펄스를 얻으려면 각 마이크로 링 내의 펄스가 함께 작동해야 하며 동기화되어 전체 경계를 둘러싸는 전체 펄스를 형성해야 합니다.
-Mittal과 그의 동료들은 이러한 일이 어떤 빈도나 전력으로 일어날지, 또는 전혀 효과가 있을지 몰랐습니다. 이를 알아내기 위해 Mittal은 빛이 12 x 12 고리 격자를 가로지르는 방법을 시뮬레이션하는 컴퓨터 코드를 작성했습니다. 놀랍게도 팀은 마이크로 링 펄스를 슈퍼 링 펄스로 동기화하는 매개변수를 찾았을 뿐만 아니라 효율성이 단일 링 콤에 대해 가능한 것보다 10배 더 높다는 사실도 발견했습니다. 이러한 개선은 마이크로 링 간의 협력 덕분입니다.
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메모 2109290608 나의 사고실험 oms 스토리텔링
광선이나 전자기 주파수의 빗살을 얼마나 분할할 수 있을까? 이문제는자율 자동차는 사물을 잘 인식하기 위해 LIDAR을 사용한다. 펄스의 빛이 반사되어 오는 그림으로 사물의 형태를 인식하는 것이다. 문제는 이작용을 2D 온칩에서 펄스를 발신하는 것이고 되돌아오는 인식도 온칩이 한다. 그러면 2D는 더 정교해진 입출력 값을 계산해야 한다. 그 확장성은 샘플1. oms에서 담당할 수 있다. 빗살이 100억개가 발산하여 되돌아 빛을 받아내는 그릇보다 그 빛의 꺾임을 읽는 기술이 더 중요해진다. 빛의 속도로 회절간섭되는 각도의 갯수를 읽는 문제는 빛의 진행에 따라가는 보조의 역할일 수 있다. 마치 한줄긋기 점의 갯수가 면의 갯수와 동일한 것처럼 1초의 빛의 거리가 각도로 분할되는 모습은 샘플2.oss의 n^2 개념으로 보여진다.
-온칩 주파수 빗은 소형 애플리케이션을 허용합니다. 예를 들어, LIDAR(Light Detection and Ranging)를 사용하면 자율 주행 자동차가 주변에서 주파수 빗에서 생성된 짧은 펄스의 빛을 반사하여 주변을 감지할 수 있습니다. 펄스가 자동차로 돌아오면 주변의 정확한 지도를 얻기 위해 다른 주파수 빗과 비교됩니다.
Sample 1. 12th oms
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample 2/oss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
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