Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 33: Laserspektroskopie I

Q 33.6: Vortrag

Donnerstag, 6. April 2000, 15:45–16:00, HS XVI

Eine kompakte Frequenzreferenz auf der Basis VCSEL-präparierter kohärenter Dunkelzustände in Cäsiumdampf — •S. Knappe¹, C. Affolderbach¹, M. Stähler¹, R. Wynands¹, J. Kitching², N. Vukičević² und L. Hollberg² — ¹Institut für Angewandte Physik, Universität Bonn, Wegelerstraße 8, 53115 Bonn — ²Time and Frequency Division, M.S. 847.10, The National Institute of Standards and Technology, 325 Broadway, Boulder, CO 80303, USA

Wir untersuchen die Eigenschaften kompakter Frequenzreferenzen auf der Basis kohärenter Dunkelzustände in Cäsiumdampf bei Zimmertemperatur. Die Präparation der Dunkelzustände erfolgt durch direkte Modulation des Injektionsstromes eines vertikalemittierenden Diodenlasers (engl. VCSEL, λ = 852 nm) mit der halben Hyperfeinaufspaltungsfrequenz des Cs-Grundzustandes (4,6 GHz). Die Stabilisierung der RF-Modulationsfrequenz auf das Dunkelresonanzsignal des m=0↔ 0 Überganges erfolgt mittels Lock-in-Nachweis der transmittierten Lichtintensität. VCSEL bieten dabei die Möglichkeit, durch ihren geringen Stromverbrauch und ihre hohe Modulationsbandbreite eine sparsame und kompakte Frequenzreferenz mit Kurzzeitstabilitäten im Bereich unterhalb 10⁻¹¹/√τ zu realisieren. Durch die große optische Linienbreite (100 MHz) der VCSEL wird die Frequenzstabilität auf kurzen Zeitskalen (Minuten) vornehmlich durch FM-AM-Konversion des Laserrauschens bei Transmission durch den Cäsiumdampf begrenzt, was zu Allan-Standardabweichungen im Bereich von 10⁻¹² führt. Auf längeren Zeitskalen sind die Begrenzungen vornehmlich durch Einflüsse der Umgebung des Systems bestimmt.