Singlemode-Frequenzkämme

Singlemode-Frequenzkämme
Singlemode-Frequenzkämme

Die Metrologie hat Frequenzkämme revolutioniert, bei denen es sich um Sammlungen unterschiedlicher, gleichmäßig verteilter Spektrallinien handelt. Insbesondere werden äußerst genaue Zeit- und Entfernungsmessungen ermöglicht.

Nach herkömmlichem Denken ist es notwendig, mindestens zwei Wellenmoden eines Systems zu einem Frequenzkamm zu verknüpfen. Jana Ochs von der Universität Konstanz in Deutschland und ihre Kollegen haben jedoch kürzlich einen Kamm entwickelt, der nur einen Modus benötigt. Diese Funktion bietet Vorteile wie eine leicht modifizierbare Struktur und einen geringeren Stromverbrauch.

Oft wird dafür Licht verwendet, aber auch mechanische Schwingungen können zur Erzeugung von Frequenzkämmen genutzt werden. In diesem Fall entspricht jede Spektrallinie einer separaten Schwingungsfrequenz. Diese Kämme, die als phononische Kämme bezeichnet werden, können im Gegensatz zu optischen Kämmen an Ort und Stelle eingestellt werden. Bisher wurden sie mit einer nichtlinearen Verbindung zweier oder mehrerer Schwingungsmoden hergestellt.

Der nanomechanische Resonator ist ein kleines vibrierendes Gerät, das Ochs und seine Kollegen für ihre Forschung nutzen. Der einzige Vibrationsmodus, der in diesem Gerät verfügbar ist, wird durch eine externe Antriebskraft angeregt, die zyklisch bereitgestellt wird. Dieser Antriebsmodus zeigt extrem nichtlineare niederfrequente Oszillationen sowohl in der Amplitude als auch in der Phase. Wenn diese Schwingungen die Vibration des Geräts ändern, wird ein phononischer Kamm gebildet.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass sie die Anzahl und den Abstand der Spektrallinien des Kamms verändern konnten, indem sie die Frequenz und Stärke der Abstoßungskraft variierten. Ihnen zufolge enthüllt ihre Forschung eine neue Technik zur Erzeugung von Frequenzkämmen und wirft ein Licht auf ihre Natur. Das Team betont, dass mehr Forschung erforderlich ist, um vollständig zu verstehen, wie dieser Prozess funktioniert.

Quelle: physical.aps.org/articles/v15/s159

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