Traducido de RF-Globalnet
La técnica de imagen de átomos fríos hace visible los campos de microondas
04 de agosto 2010
Usando nubes de átomos ultrafríos el equipo de científicos MPQ-LMU hace visible
los campos de microondas.
Las microondas son una parte esencial de la moderna tecnología de comunicaciones.
Los teléfonos móviles y ordenadores portátiles, por ejemplo, están equipadas con
circuitos integrados de microondas para la comunicación inalámbrica. Las técnicas
sofisticadas para la medición y caracterización de los campos de microondas son una
herramienta esencial para el desarrollo de dichos circuitos. Una nueva técnica
desarrollada por un grupo de científicos liderados por los profesores Theodor W.
Hänsch (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y la Ludwig-Maximilians-Universität
de Munich (LMU)) y el Prof. Philipp Treutlein (Universidad de Basilea), permite la
visualización directa y completa de imágenes de campos de microondas con alta
resolución espacial. En esta técnica, las nubes de átomos ultrafríos sirven como
sensores para el campo de microondas. La técnica se describe en el artículo de
portada de la edición actual de Applied Physics Letters (Phys. appl.. Lett. 97,
051101, (2010)).
La comunicación moderna inalámbrica se basa en la transmisión de información por
medio de ondas de radio y microondas. Los circuitos integrados para microondas en
dispositivos como teléfonos móviles y ordenadores portátiles decodifican y procesan
esta información. Las simulaciones por ordenador juegan un papel importante en el
desarrollo de estos circuitos. Sin embargo, debido al gran número de componentes en
los modernos circuitos integrados, tales simulaciones tienen que recurrir a
aproximaciones y no siempre son confiables. Por lo tanto, las mediciones son
necesarias para probar los circuitos y para verificar su rendimiento.
Para permitir una inspección de la eficiencia y mejora específica, idealmente sería
importante medir todos los componentes del campo de microondas directamente con
una resolución espacial muy alta. En las técnicas existentes para medir los campos de
microondas, la distribución del campo tiene que ser escaneada, punto por punto, por
lo que este tipo de adquisición de datos es lenta. Por otra parte, la mayoría de las
técnicas sólo permiten una medición de las amplitudes, pero no de las fases del campo
de microondas. Por otra parte, el cabezal de la sonda macroscópica usada para la
medición puede distorsionar el campo de microondas dando un resultando con resolución
espacial pobre.
Los científicos del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Munich y la Universidad
LMU de Basilea han demostrado una nueva técnica para la proyección de imagen de campos
magnéticos de microondas. Como campo de sensores de microondas, utilizan unas pequeñas
nubes de átomos ultrafríos que se han enfriado por láser a una temperatura de unas
pocas millonésimas de grado sobre el cero absoluto. A estas temperaturas, los átomos
obedecen las leyes de la física cuántica. Su estados cuánticos son muy sensibles a los
campos electromagnéticos aplicadas externamente, lo que los hace ideales sensores.
Para la medición, los átomos se colocan en el lugar deseado sobre el circuito de
microondas con la ayuda de los campos magnéticos estáticos, y posteriormente se
enciende el campo de microondas.
"El estado interno de los átomos cambia si un campo de microondas se aplica", explica
Pascal Böhi, que co-desarrolló la técnica como parte de una tesis doctoral. "Podemos
tomar magen de este cambio de estado interno con una cámara CCD con alta resolución
espacial. Cuanto más fuerte sea el campo de microondas en una posición determinada,
más rápida será la tasa de cambio que observamos." Una característica única del nuevo
método es que no requiere analizar el campo de microondas punto por punto. Por el contrario,
una imagen bidimensional completa de un componente del campo de microondas
se pueden grabar en una sola vez. Esto aumenta la velocidad de adquisición de datos
dramáticamente. Además, la técnica permite, no sólo una reconstrucción de las
amplitudes, sino también de las fases de los componentes de microondas sobre el terreno.
Como los átomos son objetos verdaderamente microscópicos, no distorsionan el circuito
de microondas que se caracteriza, en contraste con sondas inalámbricas macroscópicas.
El nuevo método funciona para diferentes frecuencias en la gama de gigahercios.
"Hemos demostrado con éxito la nueva técnica en nuestro laboratorio. Naturalmente, es
necesario seguir desarrollándolo antes de que pueda ser utilizado en aplicaciones
comerciales", dice Philipp Treutlein, el líder del proyecto. Sin embargo, una
configuración muy compacta y portátil para los experimentos con átomos ultrafríos fue
construida recientemente y podría ser de interés para dichas aplicaciones. El propio
programa de instalación está a temperatura ambiente pero los átomos atrapados en el
interior se enfrían en unos pocos segundos con la ayuda de luz láser. Los componentes
clave de estos sistemas ya están disponibles comercialmente. Debido al potencial para
las aplicaciones, los investigadores han presentado una solicitud de patente que
describe la nueva técnica.
FUENTE: Instituto Max Planck de Óptica Cuántica
La técnica de imagen de átomos fríos hace visible los campos de microondas
04 de agosto 2010
Usando nubes de átomos ultrafríos el equipo de científicos MPQ-LMU hace visible
los campos de microondas.
Las microondas son una parte esencial de la moderna tecnología de comunicaciones.
Los teléfonos móviles y ordenadores portátiles, por ejemplo, están equipadas con
circuitos integrados de microondas para la comunicación inalámbrica. Las técnicas
sofisticadas para la medición y caracterización de los campos de microondas son una
herramienta esencial para el desarrollo de dichos circuitos. Una nueva técnica
desarrollada por un grupo de científicos liderados por los profesores Theodor W.
Hänsch (Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y la Ludwig-Maximilians-Universität
de Munich (LMU)) y el Prof. Philipp Treutlein (Universidad de Basilea), permite la
visualización directa y completa de imágenes de campos de microondas con alta
resolución espacial. En esta técnica, las nubes de átomos ultrafríos sirven como
sensores para el campo de microondas. La técnica se describe en el artículo de
portada de la edición actual de Applied Physics Letters (Phys. appl.. Lett. 97,
051101, (2010)).
La comunicación moderna inalámbrica se basa en la transmisión de información por
medio de ondas de radio y microondas. Los circuitos integrados para microondas en
dispositivos como teléfonos móviles y ordenadores portátiles decodifican y procesan
esta información. Las simulaciones por ordenador juegan un papel importante en el
desarrollo de estos circuitos. Sin embargo, debido al gran número de componentes en
los modernos circuitos integrados, tales simulaciones tienen que recurrir a
aproximaciones y no siempre son confiables. Por lo tanto, las mediciones son
necesarias para probar los circuitos y para verificar su rendimiento.
Para permitir una inspección de la eficiencia y mejora específica, idealmente sería
importante medir todos los componentes del campo de microondas directamente con
una resolución espacial muy alta. En las técnicas existentes para medir los campos de
microondas, la distribución del campo tiene que ser escaneada, punto por punto, por
lo que este tipo de adquisición de datos es lenta. Por otra parte, la mayoría de las
técnicas sólo permiten una medición de las amplitudes, pero no de las fases del campo
de microondas. Por otra parte, el cabezal de la sonda macroscópica usada para la
medición puede distorsionar el campo de microondas dando un resultando con resolución
espacial pobre.
Los científicos del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Munich y la Universidad
LMU de Basilea han demostrado una nueva técnica para la proyección de imagen de campos
magnéticos de microondas. Como campo de sensores de microondas, utilizan unas pequeñas
nubes de átomos ultrafríos que se han enfriado por láser a una temperatura de unas
pocas millonésimas de grado sobre el cero absoluto. A estas temperaturas, los átomos
obedecen las leyes de la física cuántica. Su estados cuánticos son muy sensibles a los
campos electromagnéticos aplicadas externamente, lo que los hace ideales sensores.
Para la medición, los átomos se colocan en el lugar deseado sobre el circuito de
microondas con la ayuda de los campos magnéticos estáticos, y posteriormente se
enciende el campo de microondas.
"El estado interno de los átomos cambia si un campo de microondas se aplica", explica
Pascal Böhi, que co-desarrolló la técnica como parte de una tesis doctoral. "Podemos
tomar magen de este cambio de estado interno con una cámara CCD con alta resolución
espacial. Cuanto más fuerte sea el campo de microondas en una posición determinada,
más rápida será la tasa de cambio que observamos." Una característica única del nuevo
método es que no requiere analizar el campo de microondas punto por punto. Por el contrario,
una imagen bidimensional completa de un componente del campo de microondas
se pueden grabar en una sola vez. Esto aumenta la velocidad de adquisición de datos
dramáticamente. Además, la técnica permite, no sólo una reconstrucción de las
amplitudes, sino también de las fases de los componentes de microondas sobre el terreno.
Como los átomos son objetos verdaderamente microscópicos, no distorsionan el circuito
de microondas que se caracteriza, en contraste con sondas inalámbricas macroscópicas.
El nuevo método funciona para diferentes frecuencias en la gama de gigahercios.
"Hemos demostrado con éxito la nueva técnica en nuestro laboratorio. Naturalmente, es
necesario seguir desarrollándolo antes de que pueda ser utilizado en aplicaciones
comerciales", dice Philipp Treutlein, el líder del proyecto. Sin embargo, una
configuración muy compacta y portátil para los experimentos con átomos ultrafríos fue
construida recientemente y podría ser de interés para dichas aplicaciones. El propio
programa de instalación está a temperatura ambiente pero los átomos atrapados en el
interior se enfrían en unos pocos segundos con la ayuda de luz láser. Los componentes
clave de estos sistemas ya están disponibles comercialmente. Debido al potencial para
las aplicaciones, los investigadores han presentado una solicitud de patente que
describe la nueva técnica.
FUENTE: Instituto Max Planck de Óptica Cuántica
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