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Längeneinheit

Arbeitsgruppe 4.31

Frequenzmessung sichtbarer und nahinfraroter Strahlung

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Optische Frequenznormale weisen typischerweise ein sehr geringes Frequenzrauschen auf. Es lässt sich einfach untersuchen, indem man die Schwebungsfrequenz zweier derartiger Oszillatoren registriert. Ist der spektrale Abstand klein (Δf ≤ 100 GHz), kann dieses Differenzsignal direkt mit Photodetektoren aufgenommen und elektronisch analysiert werden. Bei größeren spektralen Abständen bedient man sich anderer Techniken: Hier wird ein modengekoppelter Femtosekundenlasers benutzt, dessen Ausgangsspektrum viele hundert Terahertz abdecken kann. Dieses kammförmige Spektrum überbrückt phasenkohärent die Frequenzlücke zwischen den beiden Ausgangsignalen, so dass ihre 'virtuelle' Schwebungsfrequenz wieder im niederfrequenten Mikrowellenbereich entsteht und wie im direkten Verfahren aufgenommen werden kann. Dieses Verfahren funktioniert für beliebige optische Oszillatoren, deren Frequenzen innerhalb des Spektrums des Femtosekundenlasers liegen und bildet somit ein Schlüsselelement für die Charakterisierung und den Betrieb optischer Uhren [1]. Der optische Frequenzkamm kann auch als Teiler fungieren, so dass die optischen Oszillatoren zusätzlich mit den Mikrowellen-Primärstandards verglichen werden können, welche die Basis für die Definition der SI Einheit Sekunde darstellen [2].

In der AG 4-31 werden solche Vergleiche optischer Oszillatoren untereinander und mit den Mikrowellen-Primärnormalen durchgeführt. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Minimierung des Rauschens und der Unsicherheit des optischen Frequenzteilers [1].

Literatur

[1] C. Hagemann, C. Grebing, T. Kessler, St. Falke, N. Lemke, Ch. Lisdat, H. Schnatz, F. Riehle, and U. Sterr, “Providing 10‐16 short‐term stability of a 1.5 μm laser to op.cal clocks” IEEE Trans. Instrum. Meas. 62, 1556‐1562
(2013)

[2] B. Lipphardt, G. Grosche, U. Sterr, C. Tamm, S. Weyers, and H. Schnatz,
“The stability of an op.cal clock laser transferred to the interroga.on oscillator for a Cs fountain” IEEE Trans. Instrum. Meas. 58, 1258‐1262 (2009)

Ansprechpartner

Dr. Christian Grebing
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