B05 - Kompakte Mehrkanalabtastung von Testmassen

Das Projekt B05 verfolgt die Entwicklung eines breitbandigen, rauscharmen und kompakten optischen Ausleseschemas zur Integration in neuartige Gravitationssensoren und zukünftige Satellitenmissionen in der Gravitationsphysik (vgl. Projekt B01).  Die neuen, mehrkanaligen Intertialsensoren auf Basis von Deep Frequency Modulation Interferometry (DFMI) sollen in Zusammenarbeit mit Projekt B06 an der Torsionswaage eingesetzt werden. Die Torsionswaage ermöglicht ultrapräzise Messungen von Kräften und ist somit die ideale Testplattform für die Instrumententwicklung und die dafür notwendige Untersuchung der limitierenden Rauschquellen.  Die zu untersuchenden messtechnischen Kernaspekte lassen sich aufteilen in:

  • die Rausch- und Linearitätseigenschaften von DFMI unter realistischen Bedingungen, einschließlich optischer und elektronischer Rauschminderungsmethoden.
  • die optimale Rekonstruktion der Testmassenbewegung aus den Interferometersignalen; einem komplexen Problem, das die Signalkalibrierung, die Identifikation und Minimierung von Rauschquellen, sowie Echtzeit-Datenverarbeitungsalgorithmen umfasst.

Bei diesen Untersuchungen werden die umfangreichen Erkenntnisse aus der Entwicklung der LISA-Pathfinder Mission sowie die Werkzeuge und Strategien zur Rauschminderung genutzt, die aus der Zusammenarbeit mit dem Projekt B03 (optische Designmethoden für rauscharme Interferometrie) entstanden sind.  

© Esteban Delgado
Darstellung kompakter optischer Sensoren, basierend auf Deep Frequency Modulation Interferometry (DFMI), zur Messung der Bewegung von kubischen Testmassen in mehreren Freiheitsgraden. 

FORSCHUNGSZIELE VON B05 - KOMPAKTE MEHRKANALABTASTUNG VON TESTMASSEN

  1. Unterdrückung kritischer Rauschquellen, um Verschiebungen auf Sub-Pikometer-Niveau und Empfindlichkeiten für Neigungsmessungen im Sub-Nanoradian-Bereich über Zeitskalen von Tausenden von Sekunden für zukünftige Satelliten-Schwerkraftmissionen zu erreichen.
  2. Entwicklung eines quasimonolithischen, ultrastabilen Interferometers zur Laserfrequenzstabilisierung und Inertialabtastung in kompakten und einfach zu skalierenden Gehäusen.
  3. Demonstration eines mehrkanaligen Inertialsensorsystems, um ultrapräzise Kraftmessungsexperimente mit der Torsionswaage zu ermöglichen (Projekt B06).

BETEILIGTE WISSENSCHAFTLERINNEN UND WISSENSCHAFTLER

Projektleitung

Prof. Dr. Karsten Danzmann
Prof. Dr. Karsten Danzmann
Dr.-Ing. Juan José Esteban Delgado
Dr.-Ing. Juan José Esteban Delgado

Wissenschaftlicher Nachwuchs