SU(1,1) interferometry
எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி என்பது கட்ட மாற்றத்தின் துல்லியமான மதிப்பீட்டிற்காக மின்காந்த அலைகளைப் பிரிப்பதற்கும் கலப்பதற்கும் அளவுரு பெருக்கத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நுட்பமாகும், மேலும் வழக்கமான இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் நுட்பங்களை விட குறைவான ஒளியியல் கூறுகளுடன் ஹைசன்பெர்க் உணர்திறன் வரம்பை அடைகிறது. இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி என்பது ஒளியியல் துறையில் ஒரு முக்கியமான நுட்பமாகும், இது கொள்கைகளின் சோதனைகளின் அடிப்படை ஆதாரத்திற்கும் புதிய தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சிக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. முதன்மையாக மின்காந்த அலைகளின் குறுக்கீட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட இந்த நுட்பம், குவாண்டம் அளவியல் மற்றும் துல்லியமான அளவீடுகள் துறையில் பாரம்பரிய முறைகள் மற்றும் வளங்களுடன் சாத்தியமானதை விட அளவீடுகளில் உணர்திறனை அடைவதற்கான பரவலாக ஆராயப்பட்டுள்ளது. சிறிய கட்ட மாற்றங்களை உணரும் திறன் காரணமாக இயற்பியல் அளவுகளை துல்லியமாக மதிப்பிடுவதற்கு இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி ஒரு விரும்பத்தக்க தளமாகும். இந்த பண்பின் பயன்பாட்டின் மிக முக்கியமான எடுத்துக்காட்டுகளில் ஒன்று ஈர்ப்பு அலைகளைக் கண்டறிதல் (LIGO) ஆகும். வழக்கமான இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் ஒளியின் அலை இயல்பை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, எனவே மின்காந்த அலைகளின் பாரம்பரிய குறுக்கீடு. இந்த வகையான இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களுக்கான வடிவமைப்பு மற்றும் தளவமைப்பு பயன்பாட்டின் வகை மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய பொருத்தமான திட்டத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும் என்றாலும், அவை அனைத்தையும் மேக்-ஜெஹெண்டர் இன்டர்ஃபெரோமீட்டரைப் போன்ற ஒரு ஏற்பாட்டிற்கு வரைபடமாக்க முடியும். இந்த வகை இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியில், உள்ளீட்டு புலம் ஒரு பீம் ஸ்ப்ளிட்டரால் இரண்டாகப் பிரிக்கப்படுகிறது, இது பின்னர் வெவ்வேறு பாதைகளில் பரவுகிறது மற்றும் ஒரு தொடர்புடைய கட்ட வேறுபாட்டைப் பெறுகிறது (பாதை நீளம் வேறுபாட்டிற்கு ஒத்த). ஒரு கட்ட மாற்றத்திற்கு உட்படும் பீம்களில் ஒன்றை ப்ரோப் என்றும் மற்ற பீம் குறிப்பு என்றும் கருத்தில் கொண்டு, இரண்டு பீம்களும் மற்றொரு பீம் ஸ்ப்ளிட்டரில் தலையிட்ட பிறகு ஒப்பீட்டு கட்டம் மதிப்பிடப்படுகிறது. இரண்டாவது பீம் ஸ்ப்ளிட்டரில் குறுக்கீடு ஏற்பட்ட பிறகு வெளியீட்டில் தீவிர மாற்றத்தைக் கண்டறிவதன் மூலம் கட்ட வேறுபாட்டின் மதிப்பீடு செய்யப்படுகிறது. பீம்களைப் பிரிப்பதற்கும் நேரியல் ஒளியியல் மாற்றங்களுக்கும் பீம்-பிளவுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட இந்த நிலையான இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் நுட்பங்களை எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் என்று வகைப்படுத்தலாம், ஏனெனில் இந்த இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் நுட்பங்களை இயற்கையாகவே எஸ்யூ (2) (சிறப்பு யூனிடரி (2)) குழுவால் வகைப்படுத்தலாம். கோட்பாட்டளவில், வழக்கமான எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் திட்டங்களின் உணர்திறன் வெற்றிட ஏற்ற இறக்க சத்தத்தால் வரையறுக்கப்படுகிறது, இது ஷாட்-சத்தம் வரம்பு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் உள்ளீட்டு துறைமுகத்திற்குள் நுழையும் துகள்களின் சராசரி எண்ணிக்கை (மின்காந்த அலைகளுக்கான ஃபோட்டான்கள்) ஆகும். குவாண்டம் சிக்கல் போன்ற குவாண்டம் பண்புகளைப் பயன்படுத்தும் ஒளியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஷாட் சத்தம் வரம்பைக் கடக்க முடியும் (எ. கா. பயன்படுத்தப்படாத உள்ளீட்டு துறைமுகத்தில் அழுத்தப்பட்ட நிலைகள், இல்லை என்று கூறுகிறது). கொள்கையளவில், இது ஹைசன்பெர்க் உணர்திறன் வரம்பை அடைய முடியும், இது உள்ளீட்டு துறைமுகத்திற்குள் நுழையும் ஃபோட்டான்களின் சராசரி எண்ணிக்கையில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் அளவிடப்படுகிறது. எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் முதன்முதலில் யூர்கே மற்றும் பலர் முன்மொழிந்தனர். இதில் வழக்கமான இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களில் உள்ள பீம் ஸ்ப்ளிட்டர்கள் ஆப்டிகல் அளவுரு பெருக்கிகளால் மாற்றப்பட்டன. அளவுரு பெருக்கிகளுடன் வரும் நன்மை என்னவென்றால், உள்ளீட்டு புலங்கள் ஒத்திசைவாக பிரிக்கப்படலாம் மற்றும் குறுக்கிடலாம், இது அடிப்படையில் குவாண்டம் இயல்புடையதாக இருக்கும். நான்கு-அலை கலவை போன்ற அளவுரு பெருக்கிகளில் உள்ள நேரியல் அல்லாத செயல்முறைகளுக்கு இது காரணமாகும். கோட்பாட்டளவில், எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் வழக்கமான இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களை விட குறைவான ஒளியியல் கூறுகளுடன் ஹைசன்பெர்க் உணர்திறன் வரம்பை அடைய முடியும். ஒரு அளவுரு பெருக்கியைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மையை சுருக்கமாகப் புரிந்துகொள்ள, ஒரு சீரான எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரைக் கருத்தில் கொள்ளலாம். உள்ளீட்டு புலங்களை இயக்கிகளால் விவரிக்கப்பட்ட குவாண்டம் புலங்களாகக் கருதி, ஒரு அளவுரு பெருக்கியிலிருந்து வெளியீட்டு குவாண்டம் புலங்களை இவ்வாறு எழுதலாம்ஃ வீச்சு ஆதாயம் எங்கே மற்றும். ஆரம்ப உள்ளீட்டு தீவிரத்துடன் முதல் அளவுரு பெருக்கியில் ஒரு ஒத்திசைவான நிலை உள்ளீட்டிற்கு, வெளியீட்டு தீவிரங்கள் பின்வருமாறு இருக்கும்ஃ (for) (for) தெரிவுநிலை எங்கே. இது ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரை எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களிலிருந்து வேறுபடுத்தும் இரண்டு முக்கிய அம்சங்களைக் காட்டுகிறதுஃ ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் இரண்டு வெளியீட்டு தீவிரங்கள் கட்டத்தில் உள்ளன, அதே நேரத்தில் ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் இரண்டு வெளியீடுகளும் கட்டத்திற்கு வெளியே உள்ளன. ஆதாயம் அதிகமாக இருக்கும்போது ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டருடன் ஒப்பிடும்போது வெளியீடுகள் பெருக்கப்படுகின்றன. முதல் அம்சம் வெளியீட்டு ஃபோட்டான் எண்களின் (தீவிரங்கள்) உயர் தொடர்பைக் குறிக்கிறது, இரண்டாவது அம்சம் எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு சிறிய கட்ட மாற்றத்திற்கான சமிக்ஞை வலிமையின் மேம்பாடு இருப்பதைக் காட்டுகிறது. இந்த பண்புகளிலிருந்து, ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டருக்கான சமிக்ஞை மற்றும் சத்தம் விகிதம் ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் சமிக்ஞை மற்றும் சத்தம் விகிதத்துடன் ஒப்பிடும்போது கணக்கிடப்படுகிறது (குறிப்பைப் பார்க்கவும். விரிவான கணக்கீட்டிற்காக): (for) இதன் பொருள் என்னவென்றால், கட்ட அளவீடுகளில் உள்ள உணர்திறன் ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் உள்ள ஒரு காரணியால் மேம்படுத்தப்படுகிறது, எனவே ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் ஷாட்-சத்தம் வரம்பை அணுகும் சூழ்நிலைகளில் உணர்திறனின் துணை-ஷாட் சத்தம் வரம்பை அடைய முடியும். இது குறிப்பிலும் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒத்திசைவான நிலை ஊசி இல்லாமல், எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் ஹைசன்பெர்க் உணர்திறன் வரம்பை அணுகுகிறது. சத்தம் செயல்திறன் ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் கட்ட அளவீட்டு உணர்திறனின் முன்னேற்றம் இரண்டாவது அளவுரு பெருக்கியில் ஒரு பெருக்கத்தால் அல்ல. இதேபோன்ற பெருக்கம் ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரிலும் செயல்படுத்தப்படலாம், அங்கு சமிக்ஞை மற்றும் சத்தம் (வெற்றிட குவாண்டம் ஏற்ற இறக்கங்கள்) இரண்டும் பெருக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் சத்தம் செயல்திறனில் வேறுபாடு வருகிறது. ஒரு குவாண்டம் பெருக்கி (இந்த விஷயத்தில் ஒரு அளவுரு பெருக்கி) பயனுள்ள சத்தம் ரத்துசெய்ய குவாண்டம் சிக்கலைப் பயன்படுத்தலாம். ஒரு பெருக்கியின் உள் முறைகளுடன் வலுவான தொடர்பு கொண்ட ஒரு உள்ளீட்டு நிலைக்கு, அழிவுகரமான குவாண்டம் குறுக்கீடு மூலம் வெளியீட்டில் குவாண்டம் சத்தத்தை ரத்து செய்யலாம். இது ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் சத்தம் குறைப்புக்குப் பின்னால் உள்ள கொள்கையாகும். முதல் அளவுரு பெருக்கி இரண்டு குவாண்டம் சிக்கிய புலங்களை உருவாக்குகிறது, அவை கட்ட உணர்தலுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை பெருக்கம் நடைபெறும் இரண்டாவது அளவுரு பெருக்கியின் உள்ளீடாகும். இன்டர்ஃபெரோமீட்டருக்குள் உள் இழப்புகள் இல்லாத சூழ்நிலையில், அழிவுகரமான குவாண்டம் குறுக்கீட்டிற்கான வெளியீட்டு சத்தம் இன்னும் ஒரு எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரைப் போலவே உள்ளது. ஒட்டுமொத்தமாக, சத்தத்தில் எந்த மாற்றமும் இல்லாமல் சமிக்ஞையில் ஒரு பெருக்கம் உள்ளது (எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமீட்டருடன் ஒப்பிடும்போது). இது எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியை விட கட்ட உணர்திறனில் முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இழப்புகளின் விளைவு ஒரு இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் குறைக்கப்பட்ட உணர்திறன் முக்கியமாக இரண்டு வகையான இழப்புகளால் ஏற்படலாம். இழப்புகளின் ஆதாரங்களில் ஒன்று திறமையற்ற கண்டறிதல் நெறிமுறை ஆகும். உணர்திறனை பாதிக்கும் மற்றொரு வகை இழப்பு ஒரு இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் உள் இழப்பு ஆகும். மரினோ மற்றும் பலர் கோட்பாட்டு ஆய்வுகள். அளவீடுகளுக்கு முன் இரண்டாவது அளவுரு பெருக்கியில் நிலைகள் சிதைந்திருப்பதால் திறமையற்ற டிடெக்டர்கள் காரணமாக ஏற்படும் இழப்புகளுக்கு எதிராக ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் வலுவானது என்று ஊகிக்கப்பட்டது. இருப்பினும், ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் உள்ள உள் இழப்புகள் அதன் இயற்பியல் செயல்பாட்டின் போது ஹைசன்பெர்க் வரம்பிற்குக் கீழே அதன் உணர்திறனைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. யூர்கே மற்றும் பலர் முன்மொழிந்த ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டருக்கான அசல் திட்டம். உள் இழப்புகளை கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளவில்லை மற்றும் அளவுரு பெருக்கியின் மிதமான ஆதாயத்திற்காக குறைந்த எண்ணிக்கையிலான ஃபோட்டான்களை உற்பத்தி செய்தது, இது அதன் சோதனை உணர்தலுக்கு கடினமாக இருந்தது. மரினோ மற்றும் பலர். எந்தவொரு உள் இழப்புகளின் முன்னிலையில், ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரால் இரு துறைமுகங்களிலும் உள்ளீட்டு புலங்கள் அல்லது துறைமுகங்களில் ஒன்றில் ஒத்திசைவான நிலை உள்ளீடு இல்லாத உள்ளமைவுகளுக்கான ஹைசன்பெர்க் வரம்பை அடைய முடியவில்லை என்பதைக் காட்டியது (இந்த உள்ளமைவு மேலே உள்ள கோட்பாடு பிரிவுக்கு பரிசீலிக்கப்பட்டது). இரண்டு உள்ளீட்டு துறைமுகங்களிலும் ஒத்திசைவான நிலை உள்ளீடு கொண்ட ஒரு வழக்கில், இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் உள் இழப்புகளுக்கு எதிராக வலுவானது மற்றும் ஹைசன்பெர்க் வரம்பை அடைவதற்கான சிறந்த திட்டங்களில் ஒன்றாகும் என்று காட்டப்பட்டது. சோதனைகள் யூர்கே மற்றும் பலர் ஒரு எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் முதலில் முன்மொழியப்பட்ட உள்ளமைவு. வெளியீட்டில் எதிர்பார்க்கப்படும் மிகக் குறைந்த ஃபோட்டான் எண்கள் (சிறந்த உணர்திறனுக்காக) காரணமாக சோதனை ரீதியாக உணர சவாலானது, மேலும் இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் கட்ட மாற்ற உணர்திறனை பாதிக்கக்கூடிய உள் இழப்புகளையும் கோட்பாடு கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளவில்லை. அதைத் தொடர்ந்து, இழப்புகள் மற்றும் பிற சோதனைக் குறைபாடுகளைக் கருத்தில் கொண்டு திட்டத்தின் மாற்றங்கள் ஆய்வு செய்யப்பட்டன. எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டரின் கணிக்கப்பட்ட அளவீட்டை நிரூபிக்கும் சில ஆரம்ப சோதனைகள் மற்றும் திட்டத்தை மாற்றியமைக்கும் பிற சோதனைகள் கீழே விவாதிக்கப்படுகின்றன. ஒத்திசைவு நிலை ஊக்குவிக்கப்பட்ட எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் ஒரு ஒத்திசைவு நிலை ஊசியில் இருந்து ஃபோட்டான் எண்களில் ஊக்குவிப்பு ப்ளிக் மற்றும் பலர் முன்மொழியப்பட்டு ஆய்வு செய்தனர். அத்தகைய திட்டம் ஜிங் மற்றும் பலர் சோதனை ரீதியாக செயல்படுத்தப்பட்டது. அளவுரு பெருக்கத்திற்கான ஆர்பி-85 நீராவி செல்களுடன். சமிக்ஞையின் பெருக்கம் காரணமாக விளிம்பு அளவு அதிகரித்ததை இந்த சோதனை சரிபார்த்தது. பின்னர், Hudelist மற்றும் பலர் மேற்கொண்ட சோதனைகள். வழக்கமான எஸ்யூ (2) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியை விட எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியுடன் ஒரு காரணி மூலம் சமிக்ஞையில் ஒரு மேம்பாடு உள்ளது என்பதைக் காட்டியது. மாற்றியமைக்கப்பட்ட எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களில் மாற்றங்கள் முன்மொழியப்பட்டு, எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியின் விரும்பிய பண்புகளுடன் ஒரு சோதனை ரீதியாக சிறந்த திட்டத்தைக் கண்டுபிடிக்கும் குறிக்கோளுடன் ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. ஆராயப்பட்ட சில திட்டங்கள் பின்வருமாறுஃ 1. ஒரு அளவுரு பெருக்கி மற்றும் இரண்டாவது பெருக்கிக்கு பதிலாக ஒரு பீம் ஸ்ப்ளிட்டருடன் கூடிய எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிஃ இந்த உள்ளமைவில் சமிக்ஞை மற்றும் சத்தம் விகிதம் மேம்பாடு வழக்கமான இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்களை விட அசல் எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி உணர்திறன் மேம்பாட்டைப் போலவே இருப்பது கண்டறியப்பட்டது. இந்த ஆய்வு முன்னேற்றம் முக்கியமாக முதல் அளவுரு பெருக்கியில் உருவாக்கப்பட்ட சிக்கலான புலங்களால் ஏற்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. 2. இரண்டாவது அளவுரு பெருக்கி இல்லாத "துண்டிக்கப்பட்ட" எஸ்யு (1,1) இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் மற்றும் புலங்களின் சூப்பர்போசிஷனை உணர ஒரு ஃபோட்டோகரென்ட் மிக்சரைப் பயன்படுத்துகிறது. இத்தகைய உள்ளமைவு சோதனைகளில் எஸ்யூ (1,1) இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியை செயல்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பைத் திறக்கிறது, அங்கு குறைவான ஒளியியல் கூறுகள் சோதனை குறைபாடுகள் காரணமாக பிழையைக் குறைக்க உதவுகின்றன. குறிப்புகள் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி