Ich studiere und untersuche verschiedene Architekturen von Interferometern. Mit Interferometrie bezeichnet man die Überlagerung zweier elektromagnetischer Lichtstrahlen. Jeder Lichtstrahl ist eine Welle mit Amplitude, Frequenz und Phase. Durch die Überlagerung zwei solcher Wellen kann beispielsweise die Phase der ersten Welle extrem stabil gehalten werden, während sich die Phase der zweite Welle ändern darf, zum Beispiel indem sie an einem Objekt reflektiert wird, dessen Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung variiert. Der Unterschied zwischen der stabilen Phase und der sich ändernden Phase wird mit einem Interferometer gemessen und wir können Rückschlüsse auf die Dynamik von sich bewegenden Objekten schließen. Mit Interferometrie gelingt uns das mit sehr hoher Präzision und Genauigkeit.
Es gibt homodyne Interferometer, wo beide Lichtwellen die gleiche Frequenz besitzen und sich zu einem konstanten DC Term (Frequenz = Null) überlagern. Auf diesem Prinzip funktionieren beispielsweise erdgebundene Gravitationswellen-Detektoren, die sensitivsten Interferometer auf der Erde: Die Endspiegel-Position kann auf weniger als 10-18m bestimmt werden, und das über eine Strecke von 4km!
Mittels heterodyner Interferometrie können Spiegel- und Objektpositionen gemessen werden, welche sich viel mehr um ihre Ausgangsposition bewegen, als es in homodynen Interferometern erlaubt wäre (mehr als eine Wellenlänge, also typischerweise 1 Mikrometer). Diese Technik eignet sich für Weltraum-Missionen, wo sich Satelliten und Spiegel (frei-fallende Testmassen im All) zwangsläufig bewegen, da sie durch astronomische Objekte von ihren perfekten Umlaufbahnen abgelenkt werden. Hierbei benutzt man Laserwellen mit leicht unterschiedlichen Frequenzen, sodass das Signal am Ende bei der “Schwebungsfrequenz” zu messen ist. Einen zweiten Laserstrahl mit unterschiedlicher Frequenz herzustellen ist zwar möglich, aber die Techniken die wir hierbei nutzen haben einige Tücken, weshalb ich nach alternativen Interferometertechniken suche, um diese Probleme zu umgehen. Insbesondere wenn man eine Vielzahl von Interferometern später in seiner Mission fliegen lassen möchte, eignet sich heterodyne Interferometrie nicht immer.
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