Mit Hilfe eines Frequenzkammgenerators auf der Basis eines Femtosekundenlasers kann die Absolutfrequenz des elektrischen Quadrupol-Uhrenübergangs des Ytterbium-Ionen-Frequenznormals gemessen werden. Der schematische Aufbau ist im Bild gezeigt.
Bild 1: Schematischer Aufbau. PD: Photodetektor, PLL: phase-locked loop.
Der Uhrenübergang des Ytterbiumions bei 436 nm wird mit einem frequenzverdoppelten Diodenlaser abgefragt. Die Grundwelle dieses Lasers bei 871 nm gelangt über eine optische Faser zum Kammgenerator. Die Uhrenübergangsfrequenz ergibt sich zu
fYb = 2 · (fceo + m · frep + fYb-beat).
Während die Schwebung des Yb-Lasers mit einer Kammmode fYb-beat einfach mit einer Photodiode detektiert werden kann, erfordern die Messung der Repetitionsrate frep und der Offsetfrequenz fceo etwas mehr Aufwand. Die Repetitionsrate wird nicht bei der Fundamental-frequenz von etwa 100 MHz gemessen, sondern auf der tausendsten Harmonischen bei 10 GHz, um Zusatzrauschen und Digitalisierungsfehler vernachlässigbar klein zu machen. Das mit einem Lokaloszillator auf 500 kHz gemischte Signal wird in der 288ten Oberwelle phasenverfolgt und gezählt. Zur Messung der Offsetfrequenz fceowerden etwa 40000 Moden bei 1100 nm in einem LBO-Kristall frequenzverdoppelt und die Schwebung mit fundamentalen Moden bei 550 nm detektiert.
© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2010-03-12, Webmaster Abteilung 4
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