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NASAは宇宙観測のために、地元のテラヘルツ発振器の開発を強力に促進する

  • View:16     2018年09月30日
  • 宇宙観測レーザー

    ジェームズ諮問によると、米国航空宇宙局(NASA)は、宇宙の形成と構造を観察できる新しいタイプの検出器を開発しています。宇宙における多くの放射線と力学の相互作用は、銀河の星間媒質を形作り、銀河の進化を促進する(恒星の風とジェットの衝撃波、超新星の爆発など)。この相互作用は、4.744テラヘルツ(THz)酸素吸収ラインで最もよく観察される。しかし、4.744テラヘルツの周波数は、現存するほとんどのヘテロダイン受信機で動作する局部発振器(LO)の感度範囲外であるため、この線は過去にほとんど観察されていません。 そのような観測をサポートするには十分ではありません。マサチューセッツ工科大学(MIT)のNASA資金提供チームは、将来のNASAミッションにこの重要な線を見ることができるレシーバーが含まれるように技術を進化させようと努めています。

    宇宙観測

    ヘテロダイン検出は、入射光信号を局部発振器(LO)の基準光と比較する。このプロジェクトの主な課題は、局部発振器の出力パワーを1mW未満の電流レベルから5mWに、動作温度を10Kから40Kに上げることであった(温度は、宇宙または準軌道観測所の適応温度である)。図示されているように、左の大きなボードは以前のASIC設計を使用しており、3つの長方形セグメントは3つのアンテナ入力を備え、4つの20MHzチャネルをサポートし、約5Wの電力しか必要としません。右側に新しいASICチップがあります。コネクタなどの小さな部品を追加することで、12の40MHzチャンネルに相当する3つのアンテナ入力を提供し、1Wの電力しか消費しません。
    (出典:GigOpticsのMichael Shaw)NASAの2017 SMDテクノロジーのハイライトレポートによると、プロジェクトチームは、7素子のヘテロダインレシーバアレイを励起できるテラヘルツ量子カスケードレーザ(THz QCL)に基づいたローカル発振器を開発中です。これらの局部発振器は、良好なスペクトル純度(1MHz未満の狭線幅4.7テラヘルツ)を有する単一周波数放射を放射しなければならず、この単一周波数放射は分布帰還(DFB)格子構造によってのみ達成することができる。その後、研究チームは、受信機で潜在的なアプリケーションを可能にするために3つの異なるDFB構造を検査し、最良の解決策を選択しました:高出力レベル(レーザービームは順方向に放射するだけです)の一方向性ビームパターン。

    4.744テラヘルツの周波数を観測することができる受信機アレイは、大規模な銀河系と銀河系における星とガスの間の星間関係にユニークでユニークな視点を提供します。NASAは将来GUSTOで技術を使用して受信機を配備する計画で(すなわち「長い気球飛行時間テラヘルツスペクトルの観測所の銀河系外/天の川、」略語)長時間のフライトバルーンの2021年打ち上げを予定しているミッション、( 長時間バルーン、LDB)がターゲットを運ぶ。この技術は、将来のAperture遠赤外線天文台(SAFIR)ミッションにも適用される可能性があります。大型低温宇宙望遠鏡は、スピッツァ宇宙望遠鏡(SST)とハーシェル宇宙望遠鏡の続きとも言われています。天体物理学の分野に加えて、テラヘルツ量子カスケードレーザは、安全性、生化学的感知、生物医学的イメージングにおいても広く使用されるであろう。

    長い間、研究チームは、GUSTOのような準軌道のタスクに使用できる発射可能な局部発振器を開発する予定です。長期的には、SAFIRのような宇宙ベースの天体観測用に開発された局部発振器が必要となります。