环形激光干涉仪未来或可应用于自然灾害预警系统

最近，美国汉德里克斯学院的科学家在《应用物理学杂志》（JournalofAppliedPhysics）上发表研究称，其开发了一个小型环形激光干涉仪，以探测地震引发的地旋和对流风暴产生的次声波等地球物理效应，未来该技术或可应用于飓风、龙卷风和火山爆发等自然灾害预警系统。

OFweek激光网讯：今年2月，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）成功探测到数十亿年前两个黑洞合并过程中产生的时空涟漪——引力波。最近，美国汉德里克斯学院的科学家在《应用物理学杂志》（JournalofAppliedPhysics）上发表研究称，其开发了一个小型环形激光干涉仪，以探测地震引发的地旋和对流风暴产生的次声波等地球物理效应，未来该技术或可应用于飓风、龙卷风和火山爆发等自然灾害预警系统。

“从本质上来讲，我们证实了美国国家海洋和大气管理局（NOAA）一项长期研究得出的许多结果，但我们用环形激光器替代了传声器。”汉德里克斯学院物理学教授罗伯特·邓恩说道。

该环形激光干涉仪可以清晰地显示出次声波的频谱，尤其需要指出的是，在龙卷风到达地面前30分钟时激光器就可以探测到龙卷风产生的次声波。研究者发现，龙卷风产生的次声波可以传播1000公里远，这证实了NOAA之前的研究结果。

那么该环形激光器是如何运作的呢？首先，激光器等离子体管分别以顺时针和逆时针方向发射一激光束。如果激光腔以顺时针方向旋转，那么同样以顺时针方向运动的光子绕激光腔一周所用时间会更长，而以逆时针方向运动的光子所用时间更短。由于光速是一个常数，因此以不同方向运动的激光束所经路径长度就不同，而路径长度的不同反过来会产生频差。

当以顺时针和逆时针方向运动的激光束复合在一起时，就会产生与旋转相对应的“拍音”。地球一直在不停旋转，利用水平环形激光器可以测量出地球旋转。对激光腔造成扰动的现象会改变地球的拍音频率。这就意味着，进入激光腔的次声波可对其造成扰动，从而改变地球旋转产生的拍音频率。

该仪器可以在龙卷风到达地面前30分钟探测出其产生的次声波，结合多普勒雷达，在预警系统中具有很好的应用前景。此外，由于其可以探测到地震波的旋转分量，因此也许可以减少地震带来的损害。

除了可用于龙卷风预警系统，环形激光器还能探测到飓风和火山爆发产生的次声波。火山灰可毁坏喷气发动机，环形激光器可探测到遥远地点发生的火山爆发，从而确保该地区飞机的飞行安全。

邓恩强调，“现在所有的结果可以说还只是个开始，我们的目标是不断探索环形激光器在防灾减灾上的应用。”

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