science >> Wetenschap >  >> Fysica

Afbeelding:Optische stabiliserende referentieholte

Krediet:NPL

Wat eruitziet als een abstracte sculptuur, is eigenlijk het laserequivalent van een stemvork - om een ​​nieuwe generatie ruimte-instrumenten te dienen.

"Dit is een 'optisch stabiliserende referentieholte', waardoor laserlicht wordt vastgehouden tussen een paar supergepolijste spiegels die op een precieze afstand van elkaar worden gehouden, " legt ESA-natuurkundige Eamonn Murphy uit.

"Dit laserlicht wordt vervolgens gebruikt om de frequentie van de laser te vergrendelen - en te voorkomen dat deze afdrijft - in een soortgelijk principe als een stemvork, zoals toegepast op muziekinstrumenten."

Dergelijke lasers zullen dienen in het hart van de volgende generatie 'optische atoomklokken', verbetering van de huidige microgolf-atoomklokken die worden gebruikt voor timing en navigatie, evenals het inschakelen van ultragevoelige zwaartekrachtdetectoren.

Deze kubusvormige holte van 5 cm is voor ESA ontwikkeld door het National Physical Laboratory, NPL, dat is het nationale meetinstituut van het VK, gespecialiseerd in uiterst nauwkeurige meettechnieken.

NPL gebruikte glas met ultralage expansie, bestand tegen veranderende grootte met temperatuur. Vervolgens werd er een pad door het midden geboord, met spiegels aan beide uiteinden.

De werkende versie van de holte is ingesloten in een vacuümkamer om verstoring door luchtmoleculen te voorkomen, gevolgd door een thermische mantel om de temperatuur tot op een fractie van een graad te handhaven. Het kan dan op een akoestisch dempende grondplaat worden geplaatst om het verder te isoleren van eventuele microvibraties.

Deze inspanning begon in 2009 met drie parallelle projecten binnen ESA's Basic Technology Research Programme, in samenwerking met de nationale meetinstituten Frankrijk en Duitsland en het Verenigd Koninkrijk.

Expertise en elementen van alle resulterende ontwerpen zullen binnenkort worden verwerkt in een nieuw werkend prototype, ondersteund door ESA's General Support Technology Programme, die hardware finaliseert voor ruimte.

"Ons doel is om een ​​verbetering van zes orde-van-magnitudes te leveren in de laserlijnbreedte ten opzichte van de initiële laserprestaties, " voegt Eamonn toe, "om een ​​stabiele driftvrije frequentie te behouden, ongevoelig voor zelfs minieme versnellingen."