سنجش و کنترل DSCON

علم اندازه گیری (مترولوژی) فرکانس

با اینکه ارتباط میان فرکانس نوری و فرکانس ماکروویو از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است اما این مقاله بر روی علم اندازه گیری (مترولوژی) فرکانس نوری متمرکز است. در طیف وسیعی از برنامه ‌های کاربردی، تعیین دقیق فرکانس مطلق یک سیگنال نوری بسیار مهم است. روش معمول به ‌دست آوردن فرکانس یعنی اندازه‌ گیری طول موج، وارون کردن آن و استفاده از سرعت نور در خلأ مطابق با سیستم SI، برای به ‌دست آوردن دقت ‌های بالا کافی نیست. دقت اندازه‌ گیری طول موج به طور مثال با دستگاه موج‌ سنج به علت وجود اعوجاج جبهه موج محدود است. برای اندازه‌ گیری فرکانس واقعی، استفاده از یک فرکانس نوری یا اختلاف بین دو فرکانس نوری نسبت به یک مرجع ماکروویو، دقت بسیار بالاتری را به‌ دست می ‌دهد. توجه داشته باشید در حال حاضر دومین تعریف اساسی از واحد زمانی در SI به وسیله فرکانس ماکروویو ۹٫۱۹ گیگاهرتز از انتقال خاص بین سطوح انرژی فوق ریز در اتم سزیم ۱۳۳ ارائه می ‌شود.

اختلاف فرکانس و فرکانس ‌های مطلق

مقایسه بین دو فرکانس نوری و یک منبع ماکروویو با استفاده از یک نت ضربان در صورتیکه این اختلاف فرکانس در حد چند ده گیکا هرتز یا کمتر باشد، کار نسبتاً ساده ای است. به سادگی دو پرتو بر یک آشکارساز نوری سریع بر هم ‌نهی می ‌کنند و در نتیجه سیگنال ضربان الکترونیکی بدست می‌ آید. سپس می ‌توان با یک منبع ماکروویو و با کمک شمارش چرخه ‌ها یا بررسی ضربان الکترونیک بین دو سیگنال ماکروویو، آن‌ها را مقایسه کرد.

کار دشوارتر اندازه‌ گیری فرکانس ‌های مطلق نوری است. رویکردی اولیه که در چندین آزمایشگاه مترولوژی در جهان بررسی شده به این صورت است که یک زنجیره فرکانسی با یک منبع ماکروویو (مرتبط با یک ساعت اتمی سزیم) پایدار ایجاد می‌ شود و با تعدادی نوسان‌گر، فرکانس ‌های بالاتر و شناخته شده را تولید می‌ کند. فرکانس‌ های بعدی با ثبت سیگنال ‌های ضربان توسط هارمونیک سیگنال فرکانس‌ های پایین به آن‌ها مرتبط می ‌شوند و به صورت خودکار فرکانس های نوسانگر به منظور حفظ فرکانس ‌های ضربان تنظیم می‌ شوند. انواع مختلفی از دستگاه ‌های غیر خطی (دیودهای Schottky، دیودهای فلز- عایق- فلز و کریستال ‌های غیرخطی) برای تولید هارمونیک در مناطق مختلف طیفی مورد استفاده قرار می‌ گیرند.