Neue Wege zur Messung optischer Frequenzen

Abstract

Apparaturen zur Messung der Frequenz von Licht setzen die Oszillationsperiode einer optischen Frequenz direkt oder indirekt in Relation zur Grundfrequenz einer Cäsium‐Atomuhr bei 9,2 GHz, über die die Zeiteinheit Sekunde definiert ist. Diese Mikrowellenfrequenz wird durch Frequenzvervielfachung oder ‐teilung mit einer langen Kette von Zwischenschritten in den sichtbaren Spektralbereich bei einigen 10 14 Hz übertragen. Es gibt bisher weltweit erst drei solcher phasengeregelten harmonischen Frequenzketten, die bis in den sichtbaren Spektralbereich hineinreichen; die erste davon wurde bei uns realisiert. Mit diesem „herkömmlichen”︁ Konzept ist ein außerordentlich komplexer apparativer Aufbau verbunden. Kürzlich gelang es uns, Techniken zu entwickeln, die die Messung und Synthese optischer Frequenzen deutlich vereinfachen. Damit wird es möglich sein, neuartige Uhren, die einen höchst präzisen optischen Übergang als Referenzfrequenz verwenden, über einen längeren Zeitraum zuverlässig zu betreiben. Die neuartige Frequenzkette spielt dabei die Rolle des Uhrwerks, das die optische Frequenz in eine elektronisch zu verarbeitende Radiofrequenz umsetzt. Darüber und über die ersten Messungen mit einem Prototypen soll hier berichtet werden.