Wellenlängenstandards für optische Kommunikationssysteme im Bereich 1,2µm - 1,7µm

Atom- und Molekülabsorptionslinien werden heutzutage in weiten Bereichen der Optik als Wellenlängenkalibrationsreferenzen eingesetzt, da diese selbst unter schwankenden Umge-bungsbedingungen höchst stabile Frequenznormale bilden. Moleküle wie Acetylen und Hydrogenzyanid haben sehr schmalbandige Absorptionen im Bereich von 1500nm als Rotati-ons-Vibrations-Übergänge. Diese Übergänge können leicht direkt durch Absorptionsspektro-skopie nachgewiesen werden. Atomare Übergänge im Bereich von 1300-1700nm sind im allgemeinen nicht direkt nachweisbar, da es sich um Übergänge zwischen angeregten Zustän-den des Atoms handelt. Üblicherweise werden diese Anregungszustände mit Hilfe von Laser-anregung oder durch eine elektrische Gasentladung hergestellt. Eine einzige Gaslaser-Referenzlinie vom HeNe-Laser bei 1523nm ist nutzbar. Weitere atomare oder molekulare Referenzen können nur mit Frequenzverdopplung des Lichtes von z.B. Rb von 1560nm auf 780nm erreicht werden , was nur mit sehr hohem apparativen Aufwand realisierbar ist.Um die Genauigkeit (Accuracy) einer Frequenzreferenz zu beschreiben bezieht man sich auf das Verhältnis von relativer Frequenzabweichung zur absoluten Sendefrequenz des benutzten Atom- oder Molekülübergangs. Mit dem Cäsium-Standard bei 10MHz hat man international ein Quelle mit einer Genauigkeit von 1,5x10-14 zur Verfügung. In Deutschland ist eine solche Frequenzreferenz bei der PTB in Braunschweig in Betrieb. Die Sekunde ist das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturni-veaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung.Weitere Standards stehen in den meisten entwickelten Industrieländern bei deren jeweiligen Metrologieorganisationen zur Verfügung. Da eine solche Quelle nur begrenzt portabel ist, ist man bestrebt weitere auf der Cs-Referenz basierende Sekundärquellen zu erschließen. Zum einen muss die Genauigkeit der Referenz bei 10MHz auf weitere Frequenzbereiche ausgeweitet werden. Beginnend von Cs-Standard mit einer Genauigkeit von besser 10-14 sollte es direkt vom Cs abgeleitet im Überlagerungsexperiment eine Klasse von Referenzlasern im optischen Kom-munikationstechnikbereich geben. Diese Laser sollten eine Genauigkeit von besser 10-10 ha-ben. Darauf aufbauend sollte es tragbare Laborstandards geben, die eine Frequenzgenauigkeit von 10-9 (0,2MHz @200THz,1,5µm) erreichen sollten. Diese Art von Laborstandard stellt ein wichtiges Bindeglied zwischen den nichtportablen Referenzlasern und den ungenaueren Feld-equipment dar. Der Abstand zwischen zwei Referenzfrequenzen sollte 20nm nicht überschrei-ten, um genügend geringen Abstand zwischen zwei Kalibrierpunkten eines Spektrometers zu ermöglichen. Diese Laborstandards machen jedoch eine aufwändige Elektronik und Strahlführung notwendig, um die Dopplerverbereiterung der natürlichen Linienbreite der benutzten Absorptionen zu umgehen.