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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

Photonic integrated circuits (PICs) are revolutionizing nanotechnology, with far-reaching applications in telecommunications, molecular sensing, and quantum information. PIC designs rely on mature nanofabrication processes and readily available and optimised photonic components (gratings, splitters, couplers). Hybrid plasmonic elements can enhance PIC functionality (e.g., wavelength-scale polarization rotation, nanoscale optical volumes, and enhanced nonlinearities), but most PIC-compatible designs use single plasmonic elements, with more complex circuits typically requiring ab initio designs. Here we demonstrate a modular approach to post-processes off-the-shelf silicon-on-insulator (SOI) waveguides into hybrid plasmonic integrated circuits. These consist of a plasmonic rotator and a nanofocusser, which generate the second harmonic frequency of the incoming light. We characterize each component’s performance on the SOI waveguide,...

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A round robin comparison of freeform form measurements was carried out by the project partners and stakeholders of a European metrology research project. Altogether six measuring instruments were considered: five different (pointwise and areal) optical devices and one tactile device. Three optical freeform surfaces were used for the comparison measurements, where two specimens were measured by five instruments and one specimen by four instruments. In this paper, the evaluation methods and results of this round robin are presented for the three freeform surfaces made from a temperature-stable material, Super Invar ®. The freeforms had diameters of 40 mm, 50 mm and 100 mm and best-fit radii of 39.75 mm (convex), 40.9 mm (convex) and 423.5 mm (concave). For comparison, the bilateral pointwise differences between the available measurements were calculated. The root-mean-square values of these differences ranged from 15 nm to 110 nm...

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The paper presents the effect of mechanical mounting of optical reference elements on their surface shape. Optical reference surfaces are key elements when traceable, highly accurate and precise optical surface measurements are required. In order to calibrate measuring instruments and compare the metrological capabilities of different metrology institutes, universities and other stakeholders, the reference artefacts were developed. Different measurement instruments require a different way of mounting and the reference artefacts are supposed to be useful for reliable and repeatable calibration of a great majority of the instruments worldwide. However, not only their shape was critical, but also the way of mounting was crucial. FEM analyses followed by experiments have revealed an unacceptable surface shape error in the order of hundreds of nanometres in the case of the commonly used screw mount, even for low applied torques. Other...

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