Logo of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt

News from the Annual Report 2014 (in German only)

Fundamentals of Metrology

Im Jahr 2014 wurde in mehreren Messkampagnen die Grundlage gelegt, dass internationale Zeitvergleiche zwischen Zeitinstituten in Europa und auch weltweit mit Unsicherheiten unter oder nahe einer Nanosekunde durchgeführt werden können. Diese sind Voraussetzung für die Realisierung der Koordinierten Weltzeit durch das Internationale Büro für Maß und Gewicht BIPM und auch für die Realisierung der...

[ more ]

Optische Frequenznormale werden als zukünftige Nachfolger der Cäsium-Atomuhren diskutiert. Ein u.a. in der PTB und dem japanischen Institute of Information and Communications Technology (NICT) verfolgter Ansatz sind Strontium-Gitteruhren, in denen Laser auf einen atomaren Strontium-Übergang stabilisiert werden. Die Frequenz dieser Laser wurde durch Zweiweg-Frequenzvergleiche über Satellit unter...

[ more ]

Interferometrisch stabilisierte Glasfaserverbindungen erlauben eine hochpräzise Frequenzübertragung mit einer relativen Unsicherheit unter 10-18. Ein neues, inzwischen patentiertes Verfahren ermöglicht nun, an zusätzlichen Orten entlang der bestehenden Verbindung ebenfalls ein hochpräzises Frequenz- (oder Zeit-) signal zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren wird bereits international eingesetzt...

[ more ]

Ziel des 2012 begonnenen internationalen Projektes NEAT-FT ist die Entwicklung von Methoden und Geräten für Frequenz- und Zeitvergleiche mit Hilfe optischer Glasfaserverbindungen. Zur Halbzeit wurde diesem Projekt, an dem sich neun europäische Partner unter Führung der PTB beteiligen, von unabhängigen Gutachtern eine ausgezeichnete technologische Position und höchste Bedeutung bescheinigt. 

[ more ]

Für die schnelle Realisierung des mehr als 700 km langen deutschen Teils der metrologischen Glasfaserverbindung Braunschweig-Paris wurden erstmals weitgehend autonome Brillouin-Verstärker eingesetzt. In dieser Eigenentwicklung der PTB wird die Faser selbst als Verstärkungsmedium genutzt. Die Richtungsabhängigkeit und die extreme Schmalbandigkeit der Verstärkung erlaubt eine um drei Größenordnungen...

[ more ]

Sehr genaue Potentiale für die Wechselwirkung zwischen Calciumatomen im Grundzuständ 1S0 und im angeregten metastabilen Zustand 3P1 bei großen Abständen konnten durch Photoassoziations-Spektroskopie mit kHz-Genauigkeit bestimmt werden. Mit dieser Analyse sind jetzt genauere Vorhersagen zur möglichen Manipulation der Streueigenschaften der kalten Atome mittels Laserlicht über sogenannte optische...

[ more ]

Die Messung des Gitterparameters von Silizium mit Röntgeninterferometern verlangt die extrem präzise Relativbewegung von zwei Teilen eines Interferometerkristalls mit Winkelfehlern bis zu 0,001 arcsec im Vakuum ruckfrei über einige Millimeter. Als Teil der Kombination einer hochpräzisen Linearführung mit einer geregelten Winkelfeinverstellung wurde ein kinematisch beschränkter...

[ more ]

Zur gezielten Fertigung spannungsfreier Einkristalloberflächen, die als Laserspiegel in kombinierten optischen und Röntgeninterferometern dienen, wurde ein geschlossener Bearbeitungskreislauf entwickelt. Einmal auf den Polierkopf montiert wird das Werkstück in dieser Einheit in die Schleif-/Poliermaschine, den Ebenheitsprüfer und das Orientierungsdiffraktometer eingebracht. Netzebenenabweichungen...

[ more ]

Für die Abschätzung der Messunsicherheit von Laser-Interferometern, wurde eine Methode weiterentwickelt, die unter Ausnutzung von gezielter, geometrischer differentieller Strahlverfolgung in optischen Systemen, Feldtransformation an Grenzflächen und Matrix-Optik auf rigoroser vektorieller Beugungstheorie aufbaut. Die Methode stimmt in guter Näherung mit einer schrittweisen...

[ more ]

Für ein optisches Frequenznormal, das einen stark verbotenen Oktupolübergang in einem gespeicherten Yb+-Ion als Referenzübergang nutzt, wurde die Frequenzverschiebung durch die Schwarzkörperstrahlung der Umgebung mit einer Relativunsicherheit unter 2·10-18 bestimmt. 

[ more ]

In der Arbeitsgruppe von C. Ospelkaus (QUEST-Institut an der PTB und LUH) wurden 9Be+ Ionen in einer im Reinraumzentrum der PTB hergestellten Mikro-Ionenfalle gespeichert. Von der neuartigen Ionenfalle mit integrierter Mikrowellenmanipulation verspricht man sich eine wesentlich höhere Qualität quantenlogischer Operationen. Als nächste Schritte stehen nun die Realisierung eines Quanten-Bits oder...

[ more ]

Die größte systematische Unsicherheit in Aluminium-Ionenuhren ist die relativistische Zeitdilatation aufgrund der Restbewegung des Ions in der Falle. Forscher am QUEST-Institut an der PTB haben eine neue Kühltechnik demonstriert, die es erlaubt signifikant schneller als herkömmliche Kühltechniken in den Bewegungsgrundzustand zu kühlen. Diese neue Technik wird es ermöglichen den größten Beitrag im...

[ more ]

Mit den Fontänenuhren CSF1 und CSF2 der PTB konnten erstmals Beiträge zur Steuerung der Internationalen Atomzeit erbracht werden, deren statistische Unsicherheit durch die Verwendung eines optisch stabilisierten Mikrowellensignals reduziert war. Die kontinuierlichen Messungen über 10 Tage haben gezeigt, dass die Frequenzen von CSF1 und CSF2 innerhalb der reduzierten relativen statistischen...

[ more ]

Hochgeladene Ionen besitzen Übergänge, die sich besonders gut für optische Uhren, Tests der Quantenelektrodynamik und die Untersuchung einer möglichen Änderung von Naturkonstanten eignen. Bislang konnten sie jedoch nur bei extrem hohen Temperaturen im Mega Kelvin Bereich untersucht werden. Forschern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (Heidelberg) und der PTB ist es nun erstmals gelungen...

[ more ]

Am QUEST-Institut an der PTB wurde ein Aufbau zur ortsaufgelösten Seitenbandspektroskopie an Coulomb-Kristallen entwickelt. Die zunächst mit einem einzelnen Ion durchgeführten Tests erlaubten die gleichzeitige Messung von Temperaturen mehrerer Moden im Bereich einiger Millikelvin. Mittels Grundzustandskühlen der radialen Moden konnte gezeigt werden, dass die Heizraten im derzeit verwendeten...

[ more ]

In Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Gerätebau der PTB wird ein Prozess entwickelt, um hochgenaue, skalierbare Ionenfallen für Multi-Ionen Uhren auf der Basis von goldbeschichteten AlN-Keramik Substraten herzustellen. Erste laserstrukturierte und beschichtete Test-Chips wurden erfolgreich zu einer Fallenstruktur zusammengesetzt und kontaktiert. Diese befindet sich nun im Testbetrieb am...

[ more ]

In Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts ist es Forschern am QUEST-Institut an der PTB erstmals gelungen eine einmodige Glasfaser für Strahlung im ultra-violetten Spektralbereich zu demonstrieren. Die Faser basiert auf einer Kagomé-Struktur, bei der die Strahlung in einem Hohlkern außerhalb des absorbierenden Glases geführt wird. Solche Fasern finden breite Anwendung...

[ more ]

Metrology for Economy

In der Quantenkryptographie werden zurzeit abgeschwächte gepulste Laser als Lichtquellen verwendet. Die mittlere Photonenzahl eines Laserpulses ist für die Bewertung der Sicherheit des gesamten Kryptographiesystems von entscheidender Bedeutung. Diese wurde im Rahmen des EMRP-Projekts „Metrology for the industrial quantum communications“ (MICQ) mittels eines Photonenzahl-auflösenden Detektors...

[ more ]

In Kooperation mit dem Photovoltaik-Messtechnikhersteller h.a.l.m. elektronik GmbH wurde in einem Transfer Projekt aus dem Programm Messen, Normen, Prüfen und Qualitätssicherung (MNPQ) die Messmittelfähigkeit eines gepulsten Solarsimulators analysiert. Mit Array-Spektroradiometern wurde die Bestrahlungsstärkeverteilung auf einer Fläche von 200 x 200 mm² charakterisiert. Hierbei wurden spektrale,...

[ more ]

Aufgrund der herausragenden Ergebnisse, die von der PTB im Rahmen des OLED100.eu-Projektes beigesteuert werden konnten und durch die rasante Weiterentwicklung organischer Leuchtdioden (OLED) wurde die PTB für das BMBF-Projekt "OLYMP" mit einer weiterführenden Untersuchung des Alterungsverhaltens von OLEDs beauftragt. Aktuell werden nun OLEDs der 2. Generation untersucht, die über eine Fläche von...

[ more ]

In einem Projekt mit externen Partnern (ETALON AG und TEM Messtechnik GmbH) ist ein absolut messender Lasertracer entwickelt worden, der mehrere Abstände im Raum nacheinander hochgenau und absolut messen kann. Damit können speziell Subapertur-Interferometer verbessert werden, da jetzt Lage und Verkippung des Sensorkopfes exakt bestimmt werden können. 

[ more ]

Die genaue dimensionale Charakterisierung von Gitterstrukturen mit Perioden unter 100 nm sind für die Metrologie eine große Herausforderung. Mit dem Deep-UV-Scatterometer konnten nun erstmals auch solche Gitter mit Linienbreiten von nur noch einem Zehntel der verwendeten Beleuchtungswellenlänge (λ = 266 nm) vermessen werden. 

[ more ]

Vom 18.-19. September 2014 fand in Berlin Adlershof der von der PTB organisierte 2. International Workshop Scatterometry and Ellipsometry on Structured Surfaces, als Teil des Annual Meeting of the European Optical Society EOSAM2014 statt. Schwerpunktthemen waren Entwicklungen scatterometrischer Verfahren für aktuelle und künftige Anforderungen in der Halbleiterindustrie. Insbesondere wurden...

[ more ]

Für Anwendungen in der radiometrischen Rückführung von Fernerkundungssatelliten ergibt sich derzeit eine steigende Nachfrage von kombinierten Messungen in gerichteten diffusen Reflexions- und Transmissionsgeometrien. Mit dem roboterbasierten Gonioreflektometer der PTB wurde die winkelaufgelöste Reflexions-/Transmissionsindikatrix an einer Opalglasscheibe bei Wellenlängen im Bereich zwischen 270 nm...

[ more ]

Metrology for Society

Um langfristige Änderungen der terrestrischen solaren UV-Strahlung zu quantifizieren, sind rückführbare Messungen der globalen solaren UV-Bestrahlungsstärke mit Unsicherheiten von dauerhaft weniger als 2 % erforderlich. Im Rahmen des kürzlich abgeschlossenen EMRP Projektes, "Traceability for surface spectral solar ultraviolet radiation" konnte unter Federführung der PTB die Rückführung des...

[ more ]

International Affairs

In einem internationalen Kooperationsprojekt ist eine metrologische Glasfaserverbindung zwischen dem SYRTE in Paris und der PTB in Braunschweig im Aufbau, die im Treffpunkt Straßburg zusammen geführt wird. Damit wird es zukünftig möglich, die höchstpräzisen optischen Uhren der beiden Staatsinstitute zu vergleichen. Jüngst wurde das letzte Teilstück der Glasfaser zwischen Braunschweig und Straßburg...

[ more ]