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Erster weltweiter Vergleich zu ultraschneller Wellenformmetrologie abgeschlossen

10.12.2020

Der erste internationale Vergleich in der ultraschnellen elektrischen Wellenformmetrologie konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Dazu wurde die Zeit- und Frequenzantwort einer Photodiode mit einer nominellen Bandbreite von 100 GHz an vier Metrologieinstituten gemessen und miteinander verglichen. Generell wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den unterschiedlichen Ergebnissen erreicht. Jedoch gibt es bestimmte Details in den Frequenz- und Zeitbereichsergebnissen, die nicht von allen Partnern reproduziert werden konnten.

Die stetig ansteigende Datenrate und Trägerfrequenz in modernen Kommunikationssystemen erfordern die rückgeführte Messung von elektrischen Wellenformen mit Komponenten im GHz-Frequenzbereich. Solche Arbeiten zur ultraschnellen Wellenformmetrologie werden momentan an mehreren Metrologieinstituten durchgeführt, und teilweise werden entsprechende Kalibriermöglichkeiten angeboten. Die unterschiedlichen Messmethoden wurden bisher jedoch nicht miteinander verglichen. Aus diesem Grund haben sich vier Metrologieinstitute entschlossen, einen solchen Vergleich zu starten. Außer der PTB waren dies das BIRMM (Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement, China), das NIM (National Institute of Metrology, China) und das NIST (National Institute of Standards and Technology, USA).

Das Messobjekt war eine Photodiode mit einer nominellen Bandbreite von 100 GHz, einer 1 m langen Faser für das optische Anregungssignal und einem koaxialen 1,0 mm Ausgangskonnektor. Die Messungen wurden nacheinander an den beteiligten Instituten im Zeitraum Frühjahr 2018 bis Sommer 2019 durchgeführt. Erste Ergebnisse wurden im Januar 2020 bei der metrologischen Fachkonferenz CPEM 2020 eingereicht (siehe Veröffentlichung). Die Ergebnisse dieses weltweit ersten Vergleichs sehen sehr vielversprechend aus. Allerdings gibt es bestimmte Details in den Frequenz- und Zeitbereichsergebnissen, die nicht von allen Partnern reproduziert werden konnten. Diese Abweichungen sollen in weiteren Vergleichen genauer untersucht werden, um das Vertrauen in die ultraschnelle elektrische Wellenformmetrologie weiter zu erhöhen.

 

Veröffentlichung:
M. Bieler et al., “International comparison on ultrafast waveform metrology”, in Proc. CPEM (2020)

 

Fachbereich 2.4 „Quantenelektronik“