Araştırmacılar, radar hedef tespit teknolojisini geliştirmek için terahertz girdap ışın emisyonunu entegre ediyor.
Farkında olmayabilirsiniz ama Doppler etkisi, arabaların hızını radarla takip etmekten gökyüzündeki uyduların yerini tespit etmeye kadar hayatımızın her yerinde. Her şey, bir kaynak (radar sinyali gibi) ve bir dedektör birbirine göre hareket halindeyken dalgaların frekanslarını nasıl değiştirdiği ile ilgilidir. Ancak geleneksel radar sistemleri, radar sinyallerine dik açıyla hareket eden nesneleri tespit etmeye çalışırken bir engelle karşılaşıyor. Bu sınırlama araştırmacıları tamamen yeni bir yaklaşım keşfetmeye yöneltmiştir.
Vortex Radarına Giriş
Yalnızca doğrusal dalgalara dayanmayan, bunun yerine yörünge açısal momentumuna (OAM) sahip sarmal elektromanyetik dalgaları kullanan bir radar sistemi hayal edin. Bu özel “girdap” dalgaları sarmal bir bükülmeye sahiptir ve dönen bir nesneyle karşılaştıklarında imza niteliğinde bir dönme Doppler etkisi yaratır.
Bu rotasyonel Doppler etkilerinin tanımlanmasını ve tespitini geliştirmek için, Şanghay Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (USST) araştırmacılar, Gold Open Access dergisinde bildirildiği gibi, entegre bir THz girdap ışın yayıcı geliştirerek terahertz (THz) dalgalarından yararlandılar. Makalenin ilgili yazarı USST Profesörü Yiming Zhu’ya göre, “Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma, dönen hedeflerin tespiti için özel olarak tasarlanmış entegre bir THz girdap ışın yayıcısının ilk gösterimini temsil etmektedir.”
THz Dalgaları
THz dalgaları yüksek çözünürlüklü radar görüntüleme için benzersiz bir şekilde uygundur. Frekans açısından, mikrodalgalar ve kızılötesi dalgalar arasında bulunurlar ve minimum hasar riski taşırken çeşitli malzemelere nüfuz etme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptirler. THz dalgaları büyük umut vaat etse de düşük verimlilik ve istikrarsızlık sorunları gibi kendi zorluklarıyla da karşı karşıyalar.
Dönme Hızını Tespit Etmede Hassasiyete Ulaşmak
İlgili tespit şemalarıyla birlikte pratik ve ayarlanabilir THz girdap yayıcılarının olanaklarını araştıran araştırma ekibi, entegre bir THz yayıcıyı ve girdap ışınlarını pozitif ve negatif yüklerle birleştiren yeni bir yaklaşım geliştirdi. Bu girdap ışınlarının frekansını değiştirerek, dönen bir nesnenin hızını doğru bir şekilde ölçen radar sinyalleri üretebilirler. Bu çığır açıcı buluş, bir nesnenin dönüş hızını, maksimum yüzde 2 civarında bir hata payı ile olağanüstü bir hassasiyetle belirlemenin bir yolunu sunuyor.
Tasarımları, ışın yayıcı boşluktaki farklı rezonanslara erişmek için frekansın manipülasyonunu içerir, böylece ±1 topolojik yüke sahip girdap ışınlarının üretilmesini sağlar. Bu girdap ışınları daha sonra dönen bir nesneyi aydınlatır ve ortaya çıkan ışık dalgalarının yankısı doğrudan doğrusal polarize bir anten tarafından alınabilir. Frekans spektrumu içindeki rotasyonel Doppler etkisinin etkili bir şekilde tanımlanması ve tespit edilmesi yoluyla, nesnenin dönme hızı doğru bir şekilde ölçülebilir.
Ekibin ayrıca polarizasyonla ilgili zorlu bir sorunun üstesinden geldiği ve bu radar sistemini THz frekans aralığında dönüşü tespit etmek için oldukça uygun hale getirdiği bildirildi.
Uygulamalar ve Gelecek
Bu yenilikçi radar teknolojisi, geniş bir uygulama yelpazesi için heyecan verici olanaklara kapı açıyor. Sadece radar hedefi tespitini geliştirme potansiyeline sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda taktik askeri savunma için yeni karşı tedbir sistemlerinin de öncülüğünü yapabiliyor. Üstelik uygun maliyetli ve ölçeklenebilir; bu da, bu son teknolojinin düşündüğümüzden daha kısa sürede devreye alınacağını görebileceğimiz anlamına geliyor.
Bu çığır açıcı alanda, hareketli nesneleri görme ve takip etme şeklimizi değiştirebilecek daha fazla gelişme için bizi takip etmeye devam edin.
Referans: Jingya Xie, Jun Qian, Tengjiao Wang, Linjie Zhou, Xiaofei Zang, Lin Chen, Yiming Zhu ve Songlin Zhuan, 19 Ekim 2023, “Dönen hedef tespiti için entegre terahertz girdap ışın yayıcı”, Gelişmiş Fotonik.