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Optik

Abteilung 4

Gleich drei Basiseinheiten des internationalen Einheitensystems sind in der Optik beheimatet: die der Länge, Zeit und Lichtstärke. Darauf aufbauend werden für verschiedene optische Größen höchstgenaue Normale und Messmethoden entwickelt.

Aufgaben

Die Abteilung "Optik" unterstützt Industrie, Wissenschaft und Gesellschaft durch Bereitstellung von Messmöglichkeiten sowie Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet optischer Technologien. Aufbauend auf den Basiseinheiten von Länge, Zeit und Lichtstärke werden verschiedene Einheiten dargestellt und weitergegeben sowie höchstgenaue Normale und Messmethoden entwickelt.

Die Abteilung realisiert mit der Zeitskala UTC (PTB) die gesetzliche Zeit in der Bundesrepublik Deutschland, führt Präzisionsmessungen auf unterschiedlichen Gebieten der Optik durch und arbeitet bei der Zertifizierung und der internationalen Normung mit.

4 Abteilungsbericht aus dem Jahresbericht 2019

Präzisions-Ionenfalle des neuen optischen Yb+-Frequenznormals für eine relative Genauigkeit von besser als 10−18. Gold-beschichtete Elektroden reduzieren die Restbewegung des gespeicherten Ions während der Abfrage mit dem Uhrenlaser und Quarzglas-Isolatoren sorgen für eine bessere thermische Homogenität.

Der Initiates file downloadAbteilungsbericht gibt einen Überblick über die wichtigsten Nachrichten und Ereignisse der Abteilung „Optik“ des letzten Jahres und ergänzt somit den Opens internal link in current windowJahresbericht-2019 der PTB.

Nachrichten

 

Traceable, highly accurate calibration of wavefront sensors such as Shack–Hartmann sensors is a challenging task and an active field of research. We have developed a measurement system for the traceable calibration of wavefront sensors employing spherical wavefronts and a point light source in combination with a three-axis linear stage. We obtain an absolute calibration of sensor errors, including the reference spot position and wavefront gradient-dependent errors for each microlens individually. We discuss the main error influences and present an initial measurement uncertainty budget for the calibration. The calibration can be performed with an expanded measurement uncertainty (95% coverage interval) of better than 5 μrad for the wavefront gradient deviation.

 

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Wir berichten über die Charakterisierung der winkelabhängigen Abstrahlung von Einzelphotonenemittern basierend auf einzelnen Stickstofffehlstellen-Zentren (NV-Zentren) in Nanodiamanten bei Raumtemperatur. Ein theoretisches Modell zur Berechnung der winkelabhängigen Abstrahlung eines solchen NV-Zentrums nahe einer dielektrischen Grenzfläche wird präsentiert. Zum ersten Mal wurde die Orientierung eines NV-Zentrums in Nanodiamant durch Back Focal Plane Imaging und dem Vergleich eines theoretischen Modells mit dem Experiment bestimmt. Außerdem wurde die Orientierung der NV-Zentren durch die Messung der Fluoreszenzintensität in Abhängigkeit vom Polarisationszustand des einfallenden Anregungslasers berechnet. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung. Weiterhin wurde die Einfangeffizienz des Konfokalmikroskopes unter Zuhilfenahme des Modell der winkelabhängigen Emission zu mehr als 80 % berechnet. 

 

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This paper reports on measurements of the transition frequency of a strontium-87 lattice clock with a record uncertainty of 1.5×10⁻¹⁶, by using two local caesium fountain clocks. This result is an important contribution to the decision processes concerning a redefinition of the SI base unit second based on optical clocks. With data spanning three years of observation, the authors set more stringent limits to the coupling of fundamental constants to the gravitational potential.

 

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