Femtosekundenlaser-basierte Frequenzkämme für optische Atomuhren

Optische Atomuhren, basierend auf optischen Atomübergängen, werden einen neuen Zeitstandard definieren. Durch die höhere Frequenz der optischen Übergänge sind Messunsicherheiten im Bereich von 10^(-17) erreichbar. Um die höheren Genauigkeiten der Frequenznormale nutzen zu können, wird mit Hilfe eines Frequenzkamms die optische Frequenz in eine Radiofrequenz transformiert. Damit die hohe Genauigkeit bei dieser Transformation erhalten bleibt, sind an den Frequenzkamm hohe Anforderungen gesetzt. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags stellen wir Untersuchung zu Genauigkeits- und Stabilitätsanforderungen optischer Frequenzkämme, sowie zur Entwicklung autonomer, langzeitstabiler und servicefreier Systeme vor. Ein langfristiges Ziel ist der Einsatz von optischen Uhren im Weltraum um zum Beispiel die Satellitennavigation zu verbessern. Der Aufbau von optischen Atomuhren und die Zeitmessung mit Frequenzkämmen werden diskutiert. Des Weiteren wird eine Anforderungsanalyse hinsichtlich verfügbarer Frequenzkammtechnologien durchgeführt. Erfolgversprechende Konzepte zur Weiterentwicklung dieser Frequenzkämme und Umsetzungsmöglichkeiten werden aufgezeigt.