Carga útil JOKARUS usada para demonstrar o primeiro padrão de frequência óptica baseado em iodo molecular no espaço. HU Berlin / Franz Gutsch. Crédito:Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB)
O experimento JOKARUS sobre o foguete de sondagem foi concluído com sucesso. Pedra angular para medições de alcance a laser com a mais alta precisão e precursora para sistemas óticos de navegação por satélite.
Pela primeira vez, uma referência de frequência baseada em iodo molecular foi demonstrada com sucesso no espaço! O que soa um pouco como ficção científica é um passo importante para medições de distância interferométricas a laser entre satélites, bem como para futuros sistemas de navegação global por satélite com base em tecnologias ópticas. Os testes de referência de frequência foram realizados no dia 13 de maio a bordo do foguete-sonda TEXUS54. A peça central da carga útil, um sistema laser compacto, que foi desenvolvido principalmente pelo HU Berlin e o Ferdinand-Braun-Institut, demonstrou sua adequação para o espaço.
No experimento JOKARUS (acrônimo alemão para ressonador de pente de iodo sob ausência de peso), uma referência de frequência óptica ativa baseada em iodo molecular foi qualificada pela primeira vez no espaço. Os resultados são um marco importante para o uso de relógios ópticos no espaço. Esses relógios são necessários, inter alia, para sistemas de navegação por satélite que fornecem dados para um posicionamento preciso. Eles são igualmente importantes para a pesquisa de física fundamental, como a detecção de ondas gravitacionais e medições do campo gravitacional da Terra.
O experimento demonstrou a estabilização de frequência totalmente automatizada de um laser de diodo de cavidade estendida de 1064 nm com frequência dupla (ECDL) em uma transição molecular em iodo. Graças ao software e algoritmos integrados, o sistema a laser funcionou de forma totalmente independente. Para efeito de comparação, uma medição de frequência com um pente de frequência óptica no experimento FOKUSII separado foi realizada durante o mesmo vôo espacial.
Um módulo de laser de diodo microintegrado (ECDL-MOPA) do Ferdinand-Braun-Institut emitindo em um comprimento de onda de 1064 nm. Crédito:FBH / schurian.com
Conhecimento abrangente por trás do sistema laser de diodo compacto
A carga útil JOKARUS foi desenvolvida e implementada sob a direção da Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) como parte do Joint Lab Laser Metrology. O laboratório, que é operado coletivamente pelo Ferdinand-Braun-Institut (FBH) e HU Berlin, combina o know-how de ambas as instituições no campo de sistemas de laser de diodo para aplicações espaciais. Um módulo de espectroscopia quase monolítico foi fornecido pela Universidade de Bremen, a eletrônica operacional veio da Menlo Systems.
A peça central do sistema de laser é um ECDL MOPA micro-integrado que foi desenvolvido e implementado pela FBH, com um ECDL atuando como oscilador local (oscilador mestre, MO) e um amplificador semicondutor de guia de onda como amplificador de potência (PA). O módulo de diodo laser de 1064 nm é completamente encapsulado em um pacote pequeno de 125 x 75 x 22,5 mm e fornece uma potência óptica de 570mW dentro da largura de linha do laser de funcionamento livre de 26 kHz (FWHM, Tempo de medição de 1ms). Por meio de uma manutenção de polarização, fibra ótica monomodo, a luz do laser é primeiro dividida em dois caminhos, modulado, frequência duplicada e processada para espectroscopia de saturação livre de Doppler. Os desenvolvimentos de tecnologia dentro do JOKARUS são financiados pelo German Aerospace Centre (DLR) e se baseiam no FOKUS anterior, FOKUS reflight, Missões KALEXUS e MAIUS.
