Ученые из Национального института стандартов и технологий продемонстрировали прототип, способный измерять абсолютную мощность оптоволокна.

Это устройство представляет собой первый волоконный криогенный радиометр, который связывает измерения мощности оптоволокна напрямую с фундаментальными электрическими единицами и национальными стандартами, сообщает EurekAlert. Он использует микроскопические заросли углеродных нанотрубок — самый темный материал в мире — для измерения значений около одной тысячной уровней, обычно достигаемых криогенным радиометром в условиях недоступности прямой входной способности волокна.

С доработками в части температурного контроля и скорости устройство может помочь при ультраточной настройке на ультранизкой мощности в телекоммуникациях, медицинских приборах и других сферах промышленности. Оптическая мощность и энергия измеряются в фундаментальных электрических единицах. Радиометры поглощают оптическую энергию и преобразуют ее в тепло. Затем измеряется электрическая мощность, необходимая для такого повышения температуры. А поскольку оптический и электрический нагрев не эквивалентны, то с  точки зрения метрологии может наблюдаться относительно большая неточность.

Демонстрация — это также шаг к преобразованию радиометрии из классической практики, основанной на электрических единицах, к квантовой практике, основанной на одинарных частицах света  — фотонах. «У нас есть множество клиентов, которым требуется провести измерение оптической мощности волокна, главным образом для оптических коммуникаций», сказал лидер проекта Джон Лехман. « Кроме того, наши однофотонные измерения проводятся в волокне». Новый радиометр примерно 70 мм длиной и включает оптическое волокно 1,45 мм толщиной, увенчанное светоулавливающей впадиной на одном конце, с нанотрубочным поглотителем и нагревателем. Ультратемные нанотрубки растут на маленьком куске кремния в форме Х. Поглощение света в этом случае настолько высоко, что определить неточность измерения очень трудно, а потому Лехман отправился в специальное отделение Национальной физической лаборатории.

Эксперименты показали, что новый радиометр способен измерить уровень мощности 10 нановатт с точностью до 0,1%. Традиционные устройства ошибаются  в подобном масштабе на 3%. Еще более важно, что эти устройства с помощью ряда настроек легко подстраиваются под национальные стандарты.