Forschung & Entwicklung

Messung optischer Frequenzen bis zur 20. Nachkommastelle

Ein neues Frequenzkammsystem erlaubt innerhalb eines Tages die Messung optischer Frequenzen bis zur 20. Nachkommastelle. Das ist über zehn Mal genauer als die Präzision der aktuell besten optischen Uhren.

Optische Uhren sind auf dem besten Weg, die Definition der SI-Sekunde der internationalen Zeitskala zu übernehmen. Innerhalb des vergangenen Jahres haben mehrere Forschungslabore weltweit erfolgreich durch das Vermessen optischer Referenzübergänge in ultrakalten Atomen zur Genauigkeit der Internationalen Atomzeit (TAI) beigetragen. Das Schwingen solcher optischen Pendel ist über 10 000 Mal schneller als das Pendel aktueller Atomuhren. Diese hohe Frequenz lässt sich stroboskopisch mittels eines optischen Frequenzkamms messen, eines stabilisierten Lasers mit sehr regelmäßigen Ausgangspulsen. Dabei bestimmt das Rauschniveau der Laserpulse, welche maximale Stabilität aus der optischen Uhr gewonnen werden kann. Forscher der Firma Menlo Systems und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) beschreiben ein neues Frequenzkammsystem, den FC1500-ULNplus, das innerhalb nur einer Minute die Messung optischer Frequenzen bis zur 19. Nachkommastelle erlaubt und innerhalb einer Tagesmessung sogar die 20. Nachkommastelle überbietet. Das ist über zehn Mal genauer als die Präzision der aktuell besten optischen Uhren. Damit ist dieses Frequenzkammsystem gerüstet, die nächste Dekade in der Entwicklung optischer Uhren zu begleiten.

von mn

Originalveröffentlichung:

[M. Giunta, W. Hänsel, M. Fischer, M. Lezius, T. Udem, R. Holzwarth, Real-time phase tracking for wide-band optical frequency measurements at the 20th decimal place, Nat. Photonics (2019), DOI: 10.1038/s41566-019-0520-5]

www.menlosystems.com

www.mpq.mpg.de

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