美国发明微型机械谐振器成像系统,可揭示5网络运行状况

美国发明微型机械谐振器成像系统,可揭示5网络运行状况

美国发明微型机械谐振器成像系统,可揭示5网络运行状况。如今每部手机都有”微型机械谐振器”,这种每秒跳动数十亿次的元器件在手机通信中起着至关重要的作用。由于无线电波中存在无线电频率干扰,而微型机械谐振器可以选择正确的频率来在移动设备之间传输和接收信号,由此确保了手机正常通讯。

现在,美国国家标准与技术研究院的科学家已经开发出了微型机械谐振器成像系统,可以在很宽的频率范围内对这些波进行成像,并制作出具有前所未有细节的“电影”。

美国发明微型机械谐振器成像系统,可揭示5网络运行状况

这套系统首先通过光学干涉仪捕获无线电波,干涉仪的照明源是每秒脉冲5000万次的激光束。激光干涉仪比较沿不同路径传播的两个激光脉冲。一个脉冲穿过显微镜,显微镜将激光聚焦在振动的微型机械谐振器上,然后反射回来。另一个脉冲做参考,沿着不断调整的路径行进,使其长度在第一个脉冲行进距离的一微米内。

当两个脉冲相遇时,来自每个脉冲的光波重叠形成干涉图案,这是一组暗条纹和亮条纹强。随着随后的激光脉冲进入干涉仪,干涉图案随着微谐振器上下振动而变化。根据条纹的变化模式,研究人员可以测量微型机械谐振器上激光光斑位置的振动高度(幅度)和相位。每个脉冲仅持续 120 飞秒,能够提供有关振动的高度精确的瞬间信息。激光扫描整个微型机械谐振器,以便可以在整个谐振器表面对振动的幅度和相位进行采样,从而在很宽的微波频率范围内产生高分辨率图像。

通过综合这些测量值,然后对众多样本进行平均,研究人员可以创建微型机械谐振器振动模式的三维电影。图像和视频不仅可以揭示微型机械谐振器是否按预期运行,它们还可以揭示出问题区域,比如波从谐振器泄漏的地方。泄漏会使谐振器的效率降低,并导致量子声学系统中的信息丢失。通过查明有问题的区域,工程师可以获得改进微型机械谐振器所需的信息。

该成像系统能够对振幅小至55飞米的振动进行成像。

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