Fig. 1 Blockdiagram över Faraday-effektmätningssystem med hjälp av dubbelkammspektroskopi. Signalkammen (röd linje) passerar genom provet och överlagras med den lokala kammen (blå linje). De vertikala och horisontella komponenterna i störningssignalen detekteras av de två optiska mottagarna. Applicera magnetfält på provet, Faraday -effekten (Faradays rotationsvinkel) mäts. Kredit:University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, och NEOARK
Professor Kaoru Minoshima från University of Electro-Communications och NEOARK Corporation har lyckats prototypera en kraftigt förbättrad magnetooptisk effektmätare som en del av ERATO MINOSHIMIA Intelligent Optical Synthesizer Project, under JST:s strategiska grundforskningsprogram. En utställning av prototypen planeras till Science Photonics Fair 2019 som hålls på Science Museum från 12 till 14 november, 2019.
Dubbelkammspektroskopi är en ny spektroskopi som använder två exakt kontrollerade ultrakortspulslasrar, kallas optiska frekvenskammar (optiska kammar). Dubbelkammspektroskopi erbjuder stora förbättringar jämfört med konventionell Fourierspektroskopi inom områden inklusive upplösning, känslighet och mätningstid. Än så länge, dubbelkammspektroskopi har främst använts för gasspektroskopi. Projektet som är det första i världen att utveckla en fast fysisk utvärderingsteknik med hjälp av dubbelkammspektroskopi, har visat principerna i olika fysiska fastighetsmätningar.
Som ett första steg i utvecklingen av praktiska tillämpningar av tekniken, Professor Minoshima och hennes kollegor utvecklade en magneto-optisk effektmätare som kan utvärdera egenskaperna hos magnetiska material. Prototypens optiska system och signaldetekteringssystem förbättrades för att uppnå mätprestanda som kraftigt överstiger konventionella mätmetoder.
Prototypen uppnådde stora framsteg mot praktisk tillämpning, med en magneto-optisk effektmätningsupplösning på 0,01 grader, en våglängdsupplösning på 0,01 nanometer, kapabel för höghastighetsmätning genom satsmätningar av alla våglängdskomponenter. Prototypen är ett stationärt system, bestående av en måttenhet, en dubbelkamsljuskälla, och en controller. Det genererade magnetfältet är högst ± 10 kilo-Oersted.
Fig.2 Magnetfältberoende av Faradays rotationsvinkel mätt av det dubbelkammade magneto-optiska effektmätningssystemet. Magnetisk hysteres observerad i (a) mjuka och (b) hårda magnetiska material med hjälp av dubbelkamsystemet. Röda och blå punkter är de uppmätta data när magnetfältet ökar och minskar, respektive. Kredit:University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, och NEOARK
Fig.3 Prototyp av det dubbelkammade magneto-optiska effektmätningssystemet. (a) Ljuskälla med dubbla kammar med en bredd av 470 mm, en längd på 600 mm, en höjd av 180 mm, och en vikt på 12 kg. (b) Mätenhet med en bredd på 260 mm, en längd på 360 mm, en höjd av 400 mm, och en vikt på 35 kg. Maximalt inducerat magnetfält är ± 10 kOe. Kredit:University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, och NEOARK
Vidare, baserat på ovannämnda utvärderingsteknik för fast fysisk egendom, forskargruppen utvecklade också en prototypanordning för mätning av det komplexa brytningsindexet för fasta ämnen. En viktig egenskap hos prototypen är dess förmåga att mäta fasskillnaden för ljus utöver dess intensitetsförhållande.
Mätanordningar som utnyttjar dubbelkammspektroskopi för magneto-optisk effektmätning och komplexa brytningsindexmätningar förväntas bli viktiga nya verktyg för exakt mätning av polarisering och spektroskopi, och för materialutvecklingen. De kommer att fortsätta utvecklingen med inriktning på kommersialisering inom en snar framtid.
