최고 연구원 Kinoshita Motoshi, 고주파 표준 연구 그룹, 물리 측정 표준 연구 부서 [Shimada Yozo, Shimada Yozo], 바카라 커뮤니티 (Ishimura Kazuhiko, National Research Institute, Ishimura Kazuhiko) ( "AIST")를 사용하여 Polarowation Imaging을 개발했습니다 다른 분극의 전자 레인지를 분리하고 시각화하는 원자
바카라 사이트파의 진동 방향을 나타냅니다편광신호 분리, 간섭 억제 및 탐사 및 분석의 다각화를위한 중요한 매개 변수입니다 따라서, 휴대폰, 레이더 탐사 및 식품 및 인프라 장비의 비파괴 검사와 같은 다양한 바카라 사이트 장치에 사용되는 고주파 회로의 설계 및 평가와 같은 다른 진동 방향으로 다른 분극에 대한 바카라 사이트기파의 공간 분포를 분리하고 측정 할 필요가있다
지금까지 AIST,세슘 원자이중 공명라는 현상을 사용하여, 세슘 원자는 동시에 마이크로파를 흡수하고 근적외선을 흡수하며, 마이크로 레인지는 근적외선 영역에 있습니다형광성8726_8996microStripline(MSL)에서 9GHz 마이크로파 각각에 대해 시각화를 수행 하였다 고주파 회로 및 안테나의 설계 및 테스트를위한 응용 프로그램, 인프라 및 측정 환경을 진단 할 수있는 바카라 사이트 레인지 카메라를 개발하고 가용 빈도를 확장하여 5G/6G 통신 기술을 지원하는 것을 포함하여 광범위한 응용 프로그램이있을 것으로 예상됩니다
이 기술의 세부 사항은 2021 년 1 월 18 일에 제공 될 예정입니다계측 및 측정에 대한 IEEE 트랜잭션의 온라인 버전에 게시되었습니다
바카라 사이트 레인지 편광 분리 영상 장치의 개략도
바카라 사이트 레인지가 진동되는 방향을 나타내는 편광 특성을 사용하여 신호 분리 및 간섭을 억제 할 수 있습니다 또한, 단순한 강도 외에 여러 공간적 측면에 대한 정보를 추가함으로써 탐사 및 분석이 심화 될 수 있습니다 따라서 고주파 회로 및 안테나를 제조 할 때 고주파 장치의 방사선 테스트, 레이더 탐사, 식품 및 인프라 장비의 비파괴 검사를 통해 각 편광에 대한 마이크로파를 측정하고 공간 분포를 시각화해야합니다
지금까지, 각 분극에 대한 바카라 사이트 레인지를 시각화하는 기술은 많지 않았으며, 분극 분리 및 광바카라 사이트 필드 센서와 작은 안테나와 같은 작은 센서를 스캔하여 얻은 강도 분포 및 위치 정보를 결합하고 매핑하는 방법이 없었으며, 다수의 안테나는 선형 또는 평면으로 배열된다배열 안테나를 사용하는 방법 시도되었습니다 그러나 각 편광을 측정하고 스캔하는 데 시간이 많이 걸리는 문제가 있으며, 측정 시간과 해상도는 안테나 치수에 의해 제한되어 고해상도에서 고속으로 시각화 할 수 없습니다
최근의 연구로서 AIST는 ATOM을 사용하는 바카라 사이트기 파동 측정 기술을 사용하여 고속 고해상도 바카라 사이트 레인지 시각화 기술을 사용하는 고속 고해상도 바카라 사이트 레인지 시각화 기술을 개발하고 있습니다 그러나 지금까지, 바카라 사이트 레인지의 모든 분극은 합성되고 관찰 될 수 있으며, 분극 분리 측면에서, 작은 안테나 및 센서를 스캔하거나 배열하는 기존의 방법을 따라 잡을 수 없었습니다 이번에는 세슘 원자의 약한 자기 특성을 사용하여 다른 분극로 바카라 사이트 레인지를 분리하고 시각화하는 기술을 개발하는 작업을 수행했습니다
이 발전은 과학 연구를위한 JSPS (Japan Society of Science) (JSPS)의 과학 연구를위한 자금 조달에 의해 지원되었다는 점에 유의하십시오
AIST는 이전에 원자의 공명 현상을 사용하는 방법을 사용하여 바카라 사이트 레인지를 시각화하는 기술을 개발했습니다 원칙적으로,이 기술은 원자 종에 관계없이 가시 광선 근처의 마이크로파 및 바카라 사이트기파를 흡수하는 원자에 적용될 수 있지만 이번에는 9GHz 밴드에서 마이크로파를 흡수하는 세슘 원자와 852 NM (352 thz)의 파장을 사용하는 세부 원자를 사용했습니다 근적외선 조명을 흡수하는 세슘 원자는 근적외선 영역에서 즉시 형광을 방출합니다 무화과 도 1은 형광을 사용한 마이크로파 시각화의 원리를 보여준다 세슘 원자의 접지 상태는 2 개의 에너지 수준을 가지며, 정확하게 제어 된 파장을 갖는 근적외선 레이저를 조사함으로써, 근적외선 조명은 상기 수준에서 원자에만 선택적으로 흡수 될 수 있고, 근적외선 영역의 형광은 원자에서 방출 될 수있다 무화과 1 (a)는 근적외선 레이저 만 가스의 세슘 원자로 조사되는 경우를 보여주고, 근적외선 빛을 흡수하는 원자가 몇 개 있기 때문에 형광의 양도 작습니다 무화과 1 (b)는 바카라 사이트 레인지가 (a)에 첨가되는 경우, 많은 원자가 마이크로파를 흡수하고 상위 레벨로 이동하여 근적외선 빛을 흡수하고 형광을 방출하여 바카라 사이트 레인지의 강도에 비례하여 형광이 증가합니다 다시 말해, 마이크로파의 강도는 세슘 원자의 형광의 양으로 변환된다 852 nm의 파장을 갖는 근적외선 조명의 형광은 CCD 카메라 등으로 사진을 찍을 수 있으므로 마이크로파 강도 분포는 근적외선의 이미지로 얻을 수 있습니다 마이크로파 흡수에서 근적외선으로, 형광까지의 공정은 1/1000 미만으로 발생하여 고속 측정이 가능합니다
여기서, Cesium 원자의 약한 자기 특성을 사용함으로써, 바카라 사이트 레인지의 특정 분극 만 흡수 될 수있다 세슘 원자에 정적 자기장을 적용함으로써, 원자는 원자가 보유한 자기 력의 강도에 따라 정렬 될 수있다 정렬 된 원자에서 공명하는 바카라 사이트 레인지의 편광 및 주파수는 방향에 따라 다르기 때문에, 바카라 사이트 레인지의 주파수를 정확하게 제어하면 편광 분리가 정적 자기장과 평행 한 방향으로 진동 된 바카라 사이트 레인지 만 흡수 할 수 있습니다 이 원리는 정적 자기장을 특정 방향으로 적용 할 수있게하며 정적 자기장과 평행 한 자기장에서 마이크로파스의 편광 성분만이 시각화 될 수있다 이 원칙을 보여주기 위해3 축 코일를 사용하여 정확하게 제어되었으며, 거울의 각도를 조절함으로써 광범위한 레이저 조명을 조명하여 산란 및 비 초당 방사선을 제거하기위한 바카라 사이트기 환경을 생성 할 수있었습니다 또한, 매우 민감한 근적외선 카메라를 사용하여 약한 형광을 관찰 하였다
그림 1 바카라 사이트 레인지 시각화 원리
그림 2는 이번에 개발 된 마이크로파 편광 분리 영상 장치의 개략도와 MSL의 사진을 보여줍니다 내부 치수가 100 mm x 100 mm x 10 mm 인 유리 세포에서 가스 세제 원자로 캡슐화 된 이중 공명 영상 세포를 바카라 사이트 레인지를 생성하는 MSL에 배치한다 이 측정에서, 가장 간단한 MSL 모양은 이론의 검증을 용이하게하는 데 사용되었지만 원칙적으로 모든 형태에 적용될 수 있습니다 세슘 원자의 형광은 MSL 위의 CCD 카메라로 이미지화된다 3 축 코일은 MSL 외부에 배치되어 정적 자기장의 방향 및 크기를 제어하여 잔류 자기장의 영향을 취소하고 세슘 원자에 대한 지형성 또한, 정적 자기장은 X 축, Y 축 또는 Z 축의 임의의 방향으로 생성 될 수있다 근적외선 레이저의 빔 직경은 약 5mm이며, 레이저를 안내하는 미러의 각도는 전체 이중 공명 영상 셀을 비추도록 변조하여 전체 셀의 시각화 된 이미지를 초래할 수 있습니다
그림 2 마이크로파 분극 분리 영상 장치의 개략도 (왼쪽) 및 MSL의 사진 (오른쪽)
그림 3은 바카라 사이트 레인지 시각화 이미지의 예를 보여줍니다 MSL은 이중 공명 영상 셀의 중심을 가로 질러 종 방향으로 배치된다 3 (a) ~ 3 (d)는 바카라 사이트 레인지가 적용될 때 형광 강도를 빼고 바카라 사이트 레인지가 적용될 때 형광 강도를 적용하지 않음으로써 얻은 마이크로파 시각화 이미지이다 (a), (b) 및 (c)는 3 축 코일의 정적 자기장이 각각 X-, y- 및 z 축 방향으로 적용될 때의 이미지이며, (d)는 이들 편광 성분을 결합하여 얻은 진폭이다 X 축, Y 축 및 Z 축 방향에서 각각 X 축, Y 축 및 Z 축 방향에서 바카라 사이트 레인지의 자기장의 편광 성분 및 바카라 사이트 레인지의 강도가 합성되었습니다 가시적 인 마이크로파 이미지는 복잡한 빛과 어두운 패턴을 보여줍니다 이는 열린 MSL 종단에 의해 생성 된 스탠딩파와 이중 공명 영상 셀로 인한 유전 상수의 변화를 반영합니다 또한, 각 분극에 대한 정재파 패턴의 특징적인 차이는 마이크로파 시각화 이미지에서도 명백하다 예를 들어, y 축 방향으로 자기장의 편광 성분 만 MSL 바로 위 (마이크로파 시각화 이미지의 중심에서 세로) 위에서 발견된다는 것을 알 수 있습니다 이번에 개발 된 기술은 스탠딩 마이크로파 파 (MSL에서 약 11mm)의 기간보다 해상도를 가지고 있으며, 이는 안테나를 사용하는 기존 시각화 기술에 사용하기가 어려웠습니다
그림 4는 바카라 사이트기장 시뮬레이터를 사용하여 계산 된 마이크로파 분포를 보여줍니다 (a)는 x 구성 요소, (b)는 y 구성 요소, (c)는 z 구성 요소이며 (d)는 복합 진폭입니다 이번에 측정 된 시각화 된 이미지 (그림 3)는 계산 결과와 질적으로 일치한다는 것을 알 수 있습니다 지금까지 실제 측정은 어려웠으므로 설계 및 진단 바카라 사이트 레인지 응용 분야에서 시뮬레이션이 가능했지만이 기술을 사용하면 현상을 측정 할 수 있습니다
원리를 보여주기 위해, 우리는 간단한 MSL을 사용하여 세슘 원자와 쉽게 공명 할 수있는 9GHz 바카라 사이트 레인지를 표적으로했지만 다양한 평면 회로, 도파관 내부 및 안테나에서 방출되는 마이크로파에도 적용 할 수 있습니다 고해상도에서 마이크로파 강도 및 편광 성분의 공간 분포를 측정함으로써 고주파 기판 및 안테나의 설계 및 개발에 기여하고 외부에서 원치 않는 마이크로파를 도입하여 발생하는 오작동과 관련된 문제를 해결할 수 있습니다 또한, 이중 공명 영상 셀을 이미지 센서로 사용하는 마이크로파 카메라와 같은 다양한 새로운 기술에 적용될 것으로 예상됩니다 또한, 이번에 개발 된 기술은 원자와 에너지 상태의 유형을 적절하게 선택하여 적용된 정적 자기장의 강도와 방향을 정확하게 제어함으로써 원자와 에너지 상태의 유형을 적절히 선택함으로써 KHZ에서 THZ 대역까지 광범위한 주파수에서 바카라 사이트기파에 적용될 수 있습니다 이러한 주파수 대역을 덮을 수 있다면, 탐사 및 바카라 사이트 계산에 사용되는 바카라 사이트 부품의 바카라 사이트기 파 분포 측정 및 바카라 사이트기 파산 측정 측정 실내 및 자동차에서는 이러한 주파수 대역을 다루는 통신 기술에 적용될 것으로 예상됩니다
그림 3 측정 된 바카라 사이트 레인지 시각화 이미지
그림 4 : 시뮬레이션에 의한 바카라 사이트 레인지의 편광 구성 요소
향후, 우리는 원자에 적용되는 정적 자기장의 강도와 사용 된 시체 원자의 에너지 수준을 적절하게 선택하여 9GHz 이외의 주파수에 적용하는 것을 목표로합니다 또한, 우리는 레이저를 3 차원으로 조사하여 3 차원 형태로 마이크로파 강도 분포를 시각화하는 작업을 수행 할 것입니다