モーションセンサーの母(The mother of all motion sensors)

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2024-08-13 サンディア国立研究所(SNL)

サンディア国立研究所の研究者たちは、量子センシング技術を使った極めて高精度なGPS不要のナビゲーションを実現するための重要なマイルストーンを達成しました。彼らは、シリコンフォトニックマイクロチップを使用して原子干渉計を小型化し、従来の大型装置に匹敵する性能を実現。これにより、より正確でコスト効率の良いナビゲーションデバイスの開発が進み、将来的にはGPS信号が届かない環境でのナビゲーションや地下資源の探査など、多様な応用が期待されています。

<関連情報>

冷原子干渉計のための高性能シリコンフォトニック・シングルサイドバンド変調器 High-performance silicon photonic single-sideband modulators for cold-atom interferometry

Ashok Kodigala, Michael Gehl, Gregory W. Hoth, Jongmin Lee, […], and Anthony L. Lentine
Science Advances  Published:10 Jul 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ade4454

モーションセンサーの母(The mother of all motion sensors)

Abstract

The laser system is the most complex component of a light-pulse atom interferometer (LPAI), controlling frequencies and intensities of multiple laser beams to configure quantum gravity and inertial sensors. Its main functions include cold-atom generation, state preparation, state-selective detection, and generating a coherent two-photon process for the light-pulse sequence. To achieve substantial miniaturization and ruggedization, we integrate key laser system functions onto a photonic integrated circuit. Our study focuses on a high-performance silicon photonic suppressed-carrier single-sideband (SC-SSB) modulator at 1560 nanometers, capable of dynamic frequency shifting within the LPAI. By independently controlling radio frequency (RF) channels, we achieve 30-decibel carrier suppression and unprecedented 47.8-decibel sideband suppression at peak conversion efficiency of −6.846 decibels (20.7%). We investigate imbalances in both amplitudes and phases between the RF signals. Using this modulator, we demonstrate cold-atom generation, state-selective detection, and atom interferometer fringes to estimate gravitational acceleration, g ≈ 9.77 ± 0.01 meters per second squared, in a rubidium (87Rb) atom system.

0400電気電子一般
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