Nachrichten aus dem Jahresbericht 2005

Die Einheit der Lichtstärke und damit auch die abgeleiteten Einheiten der gerichteten Photometrie werden in der PTB in einem Netzwerk aus Lampen und Photometern bewahrt. Im Zuge der Inbetriebnahme des neuen Photometerbanksystems im Albert-Einstein-Bau der PTB wurden unter Verwendung von repräsentativen photometrischen Normalen aus diesem Netzwerk deren photometrische Eigenschaften am neuen...

Für die optische Nachrichtentechnik haben die Wellenlängenbereiche um 1300 nm und um 1550 nm und damit die Kalibrierung von Leistungsempfängern in diesen Spektralbereichen die größte Bedeutung. In der bisherigen Kalibrierkette der PTB findet die Skalenübertragung der spektralen Empfindlichkeit vom Kryoradiometer mittels eines als Transfernormal dienenden Silizium-Trap-Empfängers zu einer...

Zwischen Arbeitsgruppen in den Abteilungen „Optik“ und „Temperatur und Synchrotronstrahlung“ wurde ein Vergleich der spektralen Empfindlichkeit eines Laserleistungsmessgerätes für 157 nm Strahlung eines F2-Lasers durchgeführt. Dabei wird einmal von Primärnormalen bei hoher Leistung im sichtbaren Spektralbereich und einmal von Primärnormalen bei kleiner Leistung bei 157 nm ausgegangen. Die beiden...

Im Rahmen eines bilateralen Vergleichs von sechs Messapparaturen zwischen den beiden Staatsinstituten NIST (USA) und PTB, kam auch die neue lasergestützte Messapparatur zur Bestimmung der Empfindlichkeit großflächiger Empfänger (TULIP = TUnable Lasers In Photometry) zum Einsatz. Ziel des Vergleichs war die Bestimmung der photometrischen Empfindlichkeit von zwei Photometern mit Diffusoren; dabei...

 Die Herstellung einer festen Phasenbeziehung zwischen Lasern in verschiedenen Spektralbereichen ist eine wichtige Anwendung von Frequenzkammgeneratoren. Mit ihnen kann die Frequenzstabilität eines hochstabilen Spektroskopielasers auf einen zweiten Laser „anderer Farbe“ übertragen werden (Synchronisation). Indem man die Frequenz des zweiten Lasers im optischen Telekommunikationsfenster um 1550 nm...

Faserbasierte Femtosekundenpulslaser emittieren optische Frequenzkämme und verbinden über die Pulswiederholrate den Radiofrequenzbereich (108 Hz) mit dem optischen Spektralbereich (10¹⁴ Hz). Sie bilden das „Uhrwerk“ für künftige höchststabile optische Uhren, die als Referenz – also als „Pendel“ – einen optischen Übergang nutzen werden. Die Präzision dieses faserbasierten „Uhrwerks“ wurde nun durch...

Frequenzstabile Laseroszillatoren sind ein wesentlicher Bestandteil optischer Uhren, die auf der Stabilisierung des Lasers auf einen atomaren Übergang basieren. Die atomare Referenz liefert eine hohe Langzeitstabilität, während die Anbindung an einen stabilen Resonator hoher Finesse für die Reduzierung der spektralen Linienbreite bzw. die Erhöhung der Kurzzeitstabilität sorgt. Um Laser mit...

Im Laufe der letzten Jahre wurden im Rahmen des internationalen Avogadroprojekts immer wieder bei der Dichtebestimmung von Siliciumkristallen relative Abweichungen bis zu einigen 10^-6 festgestellt. Es setzte sich zunächst die Meinung durch, dass die gefundenen Abweichungen durch Kristallbaufehler wie Löcher oder Leerstellencluster verursacht würden. Nur überzeugende Beweise für diese Hypothese...

Im Rahmen des Internationalen Avogadro-Projekts wurde der erste Probekristall mit einer Masse von mehr als 400g und einer Isotopenreinheit von mehr als 99,99% für Testmessungen an die PTB ausgeliefert. An der Herstellung waren folgende Institute beteiligt: Das Zentralbüro für Zentrifugenentwicklung des Russischen Atomministeriums in St. Petersburg (Herstellung und Anreicherung des SiF₄-Gases), das...

Ende 2004 traten bei der Caesium-Fontäne CSF1 der PTB relative Frequenzschwankungen von mehreren 10^-14 auf einer Zeitskala von Stunden auf. Die sich bis Mitte 2005 anschließenden Untersuchungen haben ergeben, dass die Ursache Majorana-Übergänge waren, die zeitlich gesehen nach der Ramsey-Wechselwirkung stattfanden. Diese Übergänge ereignen sich zwischen magnetischen Unterzuständen eines...

Caesiumfontänenuhren realisieren die Sekunde im internationalen Einheitensystem mit einer relativen Unsicherheit von 1x10^-15 oder besser; mit optischen Frequenznormalen werden weitaus kleinere Unsicherheitswerte zu erzielen sein. Hochgenaue Frequenzvergleiche sind notwendig, um diese Eigenschaften nachzuweisen und für Anwendungen nutzbar zu machen.

Die Institute Istituto Elettrotecnico Nazionale...

Nach langer Vorbereitungs- und Konzeptionszeit hat die Aufbauphase für Galileo, das europäische Satellitennavigationssystem, begonnen. Die PTB ist mehrfach in die Definition und den Aufbau des Zeitsystems für Galileo involviert.

Galileo wird ein Satellitennavigationssystem unter ziviler europäischer Kontrolle, das von den existierenden Systemen GPS (Global Positioning System, USA) und GLONASS...

Mit einer neu etablierten Satellitenverbindung zwischen Deutschland und Japan stärken wir die Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Zeitübertragung zwischen beiden Ländern und insgesamt zwischen Europa und Asien.

Zeit- und Frequenzvergleiche bilden das Rückgrat der Realisierung der Internationalen Atomzeit durch das BIPM. Zeitvergleiche über geostationäre Kommunikationssatelliten (TWSTFT für Two-way...

Optische Einzelionen-Frequenznormale haben das Potential, die heutigen Mikrowellen-Atomuhren hinsichtlich Genauigkeit und Stabilität erheblich zu übertreffen. Die Laserkühlung eines Ions in einer Hochfrequenzfalle reduziert Verschiebungen der atomaren Übergangsfrequenz durch das Fallenfeld und durch die Bewegung im Speicherpotential auf einige Millihertz. Dies entspricht einer relativen...

Planeten entstehen in einem mehrstufigen Prozess, an dessen Anfang das Zusammenballen mikroskopisch kleiner Staubpartikel aufgrund von Stößen mit kleinen bis moderaten Relativgeschwindigkeiten (im Bereich von 0 m/s – 50 m/s) und die gegenseitige Anziehung durch Kohäsionskräfte (van-der-Waals-Kräfte) steht. Diese mikroskopisch kleinen, festen Partikel spielen auch in den Planetenwissenschaften eine...

Reflexionsmessungen an diffusen Proben spielen eine wichtige Rolle in den verschiedensten Gebieten der optischen Messtechnik. Die Kalibrierkunden der PTB kommen aus den Bereichen der Papier-, Textil- und Farbindustrie, aus Firmen mit radiometrischer und photometrischer Produktpalette sowie aus anderen Staatsinstituten ohne eigene absolute Reflexionsskala. Die PTB realisiert, bewahrt und gibt dazu...

Die kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) stellt die Grundlage für ein molekülspezifisches Bildgebungsverfahren dar, bei dem Molekülschwingungen als Kontrastmechanismus verwendet werden [1]. Durch Einstrahlung des sogenannten Pump- und Stokesfeldes wird in der Probe eine kollektive Materialanregung präpariert, sofern die Frequenzdifferenz der beiden Anregungsfelder auf eine Raman-aktive...

Durch die Einführung des Euro, im Jahre 2002, wurde einer der größten Währungsräume der Welt geschaffen. Daher steht der Euro mittlerweile besonders im Fokus von Geldfälschern. In den vergangenen drei Jahren seit der Währungseinführung wurde der Euro mehrfach Opfer gezielter Münzfälschungsattacken. Dabei ist zu beobachten, dass die „Täuschungsqualität“ solcher Falsifikate immer besser wird.

Deuts...

Die benötigte Bandbreite moderner optischer Datenübertragungssysteme steigt stetig an, weshalb beim 'optical time-division-multiplexing' (OTDM) mehrere Bitströme mit einer Datenrate von 10 Gbit/s zeitlich ineinander zu einem Datenstrom höherer Bitrate verschachtelt werden. Auf diese Weise wurden in Laboranwendungen bereits Bitraten bis zu 640 Gbit/s realisiert, was 64 mal höher ist, als es dem...

Das Ergebnis und die Erfahrungen jahrelanger Entwicklungen auf dem Gebiet der Strahlernormale im Fachbereich „Photometrie und angewandte Radiometrie“ konnte erfolgreich an mittelständische Unternehmen weitergegeben werden. Firmen aus Deutschland und Österreich produzieren unterschiedliche in der PTB entwickelte Strahlernormale, die sich sowohl im Messlabor als auch bei Feldeinsätzen und...

Die PTB kalibriert Leistungsempfänger für die optische Nachrichtentechnik in den Wellenlängenbereichen um 1300 nm und um 1550 nm. Kunden sind dabei namhafte Messgerätehersteller und Kalibrierlaboratorien des Deutschen Kalibrierdienstes. Um dem zunehmenden Wunsche der Kunden nach der Möglichkeit einer faser-gebundenen Kalibrierung ihrer Empfängernormale Rechnung zu tragen, wurde in der...

Initiiert durch Bedürfnisse industrieller Kunden wurde ein Messplatz aufgebaut, um die Radien von Kugelabschnitten im Bereich von ca. 30 mm bis 1000 mm messen zu können. Die messtechnische Herausforderung liegt hierbei darin, dass keine Vollkugel zur Verfügung steht, sondern nur ein Kugelabschnitt erheblich geringerer Fläche.

Für die Messungen wurde ein vorhandenes Fizeau-Interferometer (Typ...

Zur Formmessung optischer Oberflächen können scannende Systeme vorteilhaft eingesetzt werden, da mit geeigneten Sensoren auch große Prüflinge hochgenau und mit guter lateraler Auflösung gemessen werden können. Die Kosten für die Realisierung eines Messgerätes steigen dabei nur moderat mit den Prüflingsdimensionen. Die Verwendung eines Sensorkopfes mit - im Vergleich zum Prüfling - kleineren...

Digitale Bildsensoren werden in der Mikroskopie für quantitative Messungen der zwei-dimensionalen Geometrie von Mikrostrukturen eingesetzt. Für rückgeführte Messungen mit Unsicherheiten im Bereich von einigen 10 nm wird eine detaillierte Kenntnis wichtiger Geräteparameter wie Vergrößerung und Pixel-Größe benötigt. Ein Demonstrations-Messplatz für die Messung der Form von Kreisstrukturen wurde...

Die quantitative und rückführbare Messung von Linienbreiten z. B. auf Masken, Wafern oder an Si-Strukturen bis hinunter zu Linienbreiten von 100 nm ist eine große Herausforderung für die Messtechnik. Zukünftige Masken, die nach der ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) ab dem Jahre 2007 mit der 65 nm-Technologie gefertigt werden, erfordern Messmöglichkeiten mit Auflösungen bis...

Im Laufe der vergangenen Jahre sind auf Grund verbesserter Erkenntnisse die Strahlungsgrenzwerte zum Schutz der Augen vielfach modifiziert worden. Generell wurden die zulässigen Werte stark erhöht, so dass speziell für die Anforderungen an Schweißerschutz- und Infrarotschutzfilter eine Neuanalyse [1] notwendig wurde. Dabei konnte auf Grund der besseren Verfügbarkeit von Schweißspektren die...

Im Laufe der vergangenen Jahre sind auf Grund verbesserter Erkenntnisse die Strahlungsgrenzwerte zum Schutz der Augen vielfach modifiziert worden. Generell wurden die zulässigen Werte stark erhöht, so dass speziell für die Anforderungen an Schweißerschutz- und Infrarotschutzfilter eine Neuanalyse [1] notwendig wurde. Dabei konnte auf Grund der besseren Verfügbarkeit von Schweißspektren die...