Sekunde: Glasfaserstrecke für optische Atomuhr in Deutschland

Eine lange Glasfaserstrecke verbindet optische Atomuhren in Deutschland und Frankreich. Dabei werden Frequenzverschiebungen aktiv unterdrückt und Leistungsverluste mit speziellen Verstärkern ausgeglichen. Ziel ist ein europäisches Netzwerk von glasfaserverbundenen optischen Uhren.

Artikel veröffentlicht am 10. August 2016, 12:30 Uhr, Achim Sawall

Ein Netz für Uhren (Bild: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB))

Über eine Glasfaserstrecke von 1.400 Kilometern zwischen Braunschweig und Paris betreiben die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und das Institut Systèmes de Référence Temps-Espace (LNE-SYRTE) die genauesten optischen Uhren Europas. Das gab die PTB in dieser Woche bekannt.

Optische Atomuhren sind laut den Angaben 100-mal genauer als die besten Cäsium-Atomuhren. Die Übertragungstechnik per Satellit verursacht aber eine zu hohe Frequenzunsicherheit, weshalb eine direkte Verbindung für die hochgenauen Frequenzen geschaffen wurde.

Schon seit Jahren haben die Wissenschaftler in der PTB und an den zwei französischen Instituten in Paris, LNE-SYRTE und Laboratoire de Physique des Lasers (LPL), an einer Glasfaserverbindung gearbeitet. Jetzt ist die Strecke fertig. "Sie beruht auf kommerziellen Glasfasern, bei denen Frequenzverschiebungen um bis zu 6 Größenordnungen aktiv unterdrückt und Leistungsverluste von 200 dB (1020) mit speziellen Verstärkern ausgeglichen werden. So können optische Signale mit sehr hoher Stabilität hindurchgeleitet werden", erklärte die Physikalisch-Technische Bundesanstalt.

Treffen der Signale

Der deutsche Teil der Strecke nutzt kommerziell angemietete Glasfasern und Einrichtungen des Deutschen Forschungsnetzes (DFN). Der französische Teil basiert auf dem Netz des Bildungs- und Forschungsministeriums Renater. "Etwa in der Mitte der Strecke, im IT-Zentrum der Universität Straßburg, treffen sich die Signale aus dem LNE-SYRTE und der PTB, so dass die Uhren der beiden Institute dort miteinander verglichen werden können."

Ein erster Vergleich der beiden optischen Strontium-Gitteruhren von PTB und LNE-SYRTE habe gezeigt: Bereits nach einer Mittelungszeit von nur 2000 Sekunden habe die Frequenzschwankung bei weniger als 2 ∙ 10-17 gelegen, so der Bericht.

Ziel sei ein europäisches Netzwerk von glasfaserverbundenen optischen Uhren, an dem sich europäische Metrologieinstitute mit ihren optischen Uhren beteiligen könnten.