Mikrodalga ve Optik Atomik Saatler

Son yüzyılda kararlı elektromanyetik sinyaller üreten osilatörlerin frekans kararlılığı 10-8 seviyelerinden 10-18 seviyelerine ulaşmıştır. Çıkış sinyalinin frekansındaki kararlılık (Δf /f)=10-8 olan elektronik cihazların vazgeçilmez parçası ve saatlerin kalbi olan kuars osilatörler, frekans kararlılığı yerkürenin ekseni dönüş periyodunun kararlılığı ile aynı mertebededir. Temel sabitlerin hassas ölçülebilmesi, gravitasyon dalgaların algılanması, hassas jeodesi, uzay araştırmaları ve konumlama, yüksek hızdaki haberleşme ihtiyaçlarının karşılanması kuars osilatör frekansının atomların enerji geçişlerine kilitlenmesi ile artan frekans kararlılığı sonucunda elde edilen atomik saatlerin üretimi ve kullanılmasıyla başlamıştır.Yaklaşık 50 yıldır geliştirilmekte olan Rb, Cs, H-maser gibi mikrodalga atomik saatlerinin frekans kararlılığı 10-11- 10-16    olup mikrodalga-atom etkileşimi sonucunda elde edilebilmektedir. Bu tür saatlerde RF ve mikrodalga osilatörlerin frekansı (10 MHz - 10 GHz) elektronik PLL devrelerinin kullanımıyla ilgili atomların enerji geçişlerine kilitlenmektedir. Son 20 yılda lazer frekansının (500 THz) atomların enerji geçişlerine kilitlenebilmesi ile optik saatlerin geliştirilmesini başlatmıştır. Günümüzde 10-18 seviyesinde olan optik saatler soğutulmuş Sr atomlarına ve aynı zamanda Fabry-Perot kavitelere kilitlenmiş lazerlerle elde edilmektedir. 500 THz frekansa sahip lazerler ile saat üretimi ise femtosaniye tarak ile faz kilitlenmesi sonucunda yapılmaktadır. Bilindiği gibi 10-18 seviyesindeki frekans kararlılığa sahip optik saatler en hassas kuantum osilatör olup ve en az ölçüm belirsizliğine sahip teknoloji ürünüdür. Bu konuşmada UME de bu konudaki çalışmalarımız anlatılacaktır. 

Konuşmacı

Dr. Ramiz Hamid fizikte lisans ve yüksek lisans derecesiyle 1985 yılında Moskova Lomonosov Devlet Üniversitesinden, lazer fiziği alanında ise doktora derecesiyle 1991 yılında Moskova Lebedev Fizik Enstitüsünden mezun olmuştur. Yüksek lisans ve doktora çalışmaları lazer ve mikrodalga ışımalarının süperilerken – normal metal kontaklarında RF - Optik sentezlenmesi ve atomik gazlarda yüksek çözünürlü lazer spektroskopisi ve zaman-frekans standartlarına uygulamaları konularında yapılmıştır. Dr. Ramiz Hamid 1993 yılından itibaren TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü’ne (UME) katılarak zaman ve frekans, lazer dalgaboyu standartları ve elektromanyetik uyumluluk laboratuvarlarının kurulmasında ve faaliyetinde liderlik etmiştir, 2016 yılından itibaren de TÜBİTAK UME müdür yardımcılığı görevini yapmaktadır. Doç.Dr. Ramiz Hamid’in bilimsel çalışmaları lazer spektroskopisi, atomik saatler, lazer frekans stabilizasyonu, lazerlerin uzunluk ve elektromanyetik metroloji uygulamaları kapsamındadır. Ramiz Hamid ayrıca, 2013-2017 yılları arasında Avrupa Metroloji Enstitüler Birliği zaman ve frekans teknik komite (EURAMET TCTF) başkanlığını yapmıştır.