11.10.2022
Die neueste Generation des supraleitenden, quantengenauen Arbiträrwellengenerators (JAWS) der PTB wird mit optischen Pulsen angetrieben. Im Rahmen eines von EURAMET geförderten MSA-Projektes („Mentoring Scheme Award“) wurde ein optisches JAWS-System am nationalen Metrologieinstitut „Tübitak“ der Türkei in Betrieb genommen. Dazu gab es gegenseitige Gastaufenthalte von Wissenschaftlern am Tübitak und an der PTB. Die JAWS- und Photodioden-Chips für diesen Technologietransfer wurden von der PTB zur Verfügung gestellt.
Das pulsgetriebene Josephson-Wechselspannungsnormal ermöglicht die Erzeugung beliebiger, spektral reiner und quantengenauer Wellenformen. Es wird auch als Josephson-Arbitrary-Waveform-Synthesizer (JAWS) bezeichnet. Wesentliche Komponente eines JAWS-Systems sind supraleitende Mikrochips mit Reihenschaltungen aus SNS-Josephson-Kontakten (SNS: Supraleiter-Normalleiter-Supraleiter), die im Reinraumzentrum der PTB hergestellt werden.
Die neueste Generation des JAWS der PTB ist das mit optischen Pulsen betriebene JAWS. Hierzu werden die mittels eines Lasersystems erzeugten optischen Pulse mit optischen Fasern zu einem Photodioden-Chip geleitet. Dieser Chip befindet sich in unmittelbarer Nähe des JAWS-Chips bei 4 K, und die von den Photodioden erzeugten elektrischen Pulse treiben das JAWS an. Durch gleichzeitigen Betrieb von zwei Photodioden können mit einem JAWS-Array bipolare Wellenformen erzeugt werden.
Das Tübitak betreibt seit 2019 ein elektrisches JAWS-System und konnte damit schon Erfahrung sammeln. Für die Erweiterung auf das optische JAWS am Tübitak gab es gegenseitige Besuche von Wissenschaftlern an der PTB und am Tübitak. Im Rahmen von gemeinsam in der PTB durchgeführten Experimenten wurden Test-Kalibrierungen von Nano- und Sampling-Voltmetern durchgeführt. Bei gemeinsamen Messungen am Tübitak wurde der dortige experimentelle Aufbau optimiert und erfolgreich getestet. Erstmals am Tübitak wird das optische JAWS nun in einem Pulsrohr-Kleinkühler (statt wie bislang in flüssigem Helium) betrieben.
Bild: Optisches JAWS System in einem Labor des Tübitak (Türkei), v. l.: T. Öztürk (Tübitak), O. Kieler (PTB), M. Kraus (PTB).
Ansprechperson:
Oliver Kieler