JOKARUS -experimentet med raket som låter har slutförts. Hörnsten för lasermätningar med högsta precision och föregångare för optiska satellitsystem.

För första gången visades framgångsrikt en frekvensreferens baserad på molekylärt jod i rymden! Det som låter lite som science fiction är ett viktigt steg mot laserinterferometriska avståndsmätningar mellan satelliter såväl som för framtida globala navigationssatellitsystem baserade på optisk teknik. Frekvensreferenstesterna genomfördes den 13 maj ombord på den ljudande raketen TEXUS54. Mittpunkten i nyttolasten, ett kompakt lasersystem, som främst utvecklades av HU Berlin och Ferdinand-Braun-Institut, visat sin lämplighet för rymden.

I JOKARUS -experimentet (tysk akronym för jodkamresonator under viktlöshet), en aktiv optisk frekvensreferens baserad på molekylärt jod kvalificerades för första gången i rymden. Resultaten är en viktig milstolpe för att använda optiska klockor i rymden. Sådana klockor krävs, bland annat, för satellitbaserade navigationssystem som tillhandahåller data för exakt positionering. De är lika viktiga för grundläggande fysikforskning, såsom detektion av gravitationella vågor och mätningar av jordens gravitationella fält.

Experimentet visade den helt automatiska frekvensstabiliseringen av en frekvensdubblad 1064nm utökad kavitetsdiodlaser (ECDL) vid en molekylär övergång i jod. Tack vare integrerad programvara och algoritmer, lasersystemet fungerade helt oberoende. För jämförelsens skull, en frekvensmätning med en optisk frekvenskam i det separata FOKUSII -experimentet utfördes under samma rymdflygning.

Omfattande kunskap bakom det kompakta diodlasersystemet

JOKARUS nyttolast utvecklades och implementerades under ledning av Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) som en del av Joint Lab Laser Metrology. Labbet, som drivs gemensamt av Ferdinand-Braun-Institut (FBH) och HU Berlin, kombinerar know-how från båda institutionerna inom området diodelasersystem för rymdapplikationer. En kvasi-monolitisk spektroskopimodul tillhandahålls av universitetet i Bremen, driftelektroniken kom från Menlo Systems.

Mittpunkten i lasersystemet är en mikrointegrerad ECDL MOPA som utvecklats och implementerats av FBH, med en ECDL som fungerar som lokaloscillator (masteroscillator, MO) och en ås -vågledare halvledarförstärkare som effektförstärkare (PA). 1064nm diodlasermodulen är helt inkapslad i ett 125 x 75 x 22.5mm litet paket och levererar en optisk effekt på 570mW inom linjebredden för den frittgående lasern på 26kHz (FWHM, 1 ms mättid). Med hjälp av en polarisationsbevarande, optisk single-mode fiber, laserljuset delas först upp i två vägar, modulerad, frekvensdubblas och bearbetas för dopplerfri mättnadsspektroskopi. Teknikutvecklingen inom JOKARUS finansieras av German Aerospace Center (DLR) och bygger på tidigare FOKUS, FOKUS reflight, KALEXUS och MAIUS uppdrag.