En las últimas décadas, los teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos se han convertido en características centrales de la vida en todo el mundo. Estos dispositivos irradian cantidades variadas de energía electromagnética y, por lo tanto, proyectan campos eléctricos en el espacio circundante. Es crucial para el diseño y despliegue deestos dispositivos tienen mediciones precisas y rastreables para campos eléctricos y potencia radiada. Hasta hace poco, sin embargo, no era posible construir sondas de autocalibración que pudieran generar mediciones independientes y absolutas de estos valores de campo eléctrico.
"Las sondas de campo eléctrico existentes dependen de un proceso de calibración que plantea algo así como un dilema del huevo y la gallina", dijo Christopher L. Holloway, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. "Para calibrar una sonda, tenemospara usar un campo conocido. Pero para tener un campo conocido, debemos usar una sonda calibrada ".
Para abordar este problema, Holloway y sus colegas han desarrollado un nuevo método para medir campos eléctricos y una nueva sonda para llevar a cabo tales mediciones. Comparten su trabajo esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing.
"La base de nuestra metodología es una técnica bien estudiada llamada 'Transparencia inducida electromagnéticamente' EIT. EIT involucra un medio que normalmente absorbe la luz, y utiliza un sistema de dos láseres sintonizados para la transición entre estados de los átomos enel medio para hacer el medio transparente ", dijo Holloway.
"Una de nuestras innovaciones clave involucra excitar átomos alcalinos en un estado medio a Rydberg o de alta energía. En esas circunstancias, se puede usar un campo eléctrico de radiofrecuencia para excitar los átomos al siguiente estado de transición atómica, causandola señal EIT se divide en dos ", dijo Holloway." La división del espectro de la señal EIT se mide fácilmente y es directamente proporcional a la amplitud del campo eléctrico de radiofrecuencia aplicada ".
El resultado neto es que la intensidad de un campo eléctrico puede calcularse midiendo la frecuencia con un alto grado de precisión y utilizando la constante de Planck, que pronto será reconocida como una unidad definida por el Sistema Internacional de Unidades SI.Como corolario, esta técnica de medición tiene una ruta de trazabilidad SI directa, una característica importante para las organizaciones internacionales de metrología. También se consideraría autocalibrado porque se basa en resonancias atómicas.
Más allá de estas mejoras metodológicas, la nueva técnica promete ampliar drásticamente el alcance de los campos eléctricos que se pueden medir.
"Actualmente, no hay forma de realizar mediciones calibradas de campos eléctricos con frecuencias superiores a 110 GHz", dijo Holloway. "Esta nueva técnica resuelve este problema y puede permitir la medición calibrada de campos eléctricos con frecuencias tan grandes como unoterahercios. Este ancho de banda ampliado será relevante para las futuras generaciones de sistemas de telecomunicaciones móviles inalámbricas ".
"Otro beneficio importante es que permite una resolución espacial muy pequeña cuando se obtienen imágenes de microondas. En principio, debe permitir la imagen de distribuciones de campos de microondas con una resolución del orden de las longitudes de onda ópticas, muchos órdenes de magnitud más pequeños que las longitudes de onda de microondas.Esto podría ser particularmente útil para la medición de campos eléctricos en reinos biomédicos ", dijo Holloway.
Holloway y sus colegas han diseñado una sonda que consiste en una celda de vapor acoplada a fibra que se puede usar para medir campos eléctricos con esta nueva técnica. En el futuro, tienen la intención de trabajar con otros colaboradores para miniaturizar la tecnología.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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