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Quantenoptische Sensorik
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Die Abteilung Quantenoptische Sensorik entwickelt quantenoptische Messtechniken für Anwendungen in der Raumfahrt, insbesondere für die hochpräzise Messung von Abstandsänderungen. Typische Anwendungsfelder dieser Technologien sind z.B. die Erdbeobachtung und die Inertialsensorik. Die Abteilung erschließt zudem weitere Anwendungsfelder und ermöglicht somit den Technologietransfer der Quantentechnologien in andere wissenschaftliche, aber auch industrielle Anwendungsgebiete.
Laserinterferometrie ist die präziseste zur Verfügung stehende Technik zur Messung von Abständen und Abstandsänderungen zwischen zwei Objekten, z.B. Testmassen in der Inertialsensorik oder auch ganzen Satelliten. Die Abstände dieser Objekte können dabei wenige Zentimeter, mehrere hundert oder gar einige Millionen Kilometer betragen. Laserinterferometrische Messtechniken erlauben die Vermessung von Abweichungen dieser Basislinien mit einer Genauigkeit unterhalb von Picometern, was etwa einem Millionstel des Durchmessers eines menschlichen Haars entspricht. Zudem lassen sich mithilfe von Laserinterferometern auch Winkel bis hin in den Nanoradiant / Nanograd Bereich (1 Milliardstel Grad) messen.
Die Abteilung Quantenoptische Sensorik entwickelt quantenoptische Messtechniken mit einem starken Fokus auf dem Forschungsfeld der Laserinterferometrie, vornehmlich für Anwendungen in der Raumfahrt.
Laserinterferometrische Sensoren wurden z.B. im Kontext der Satellitenmission GRACE Follow-On demonstriert. Die Ziele dieser Mission sind die Kartographierung des Erdschwerefeldes zur Klimaforschung und zusätzlich Technologieentwicklung und -demonstration. Nach diesen erfolgreichen ersten Demonstrationen werden die Laserinterferometrie und eng damit verbundene Technologien nun durch die Abteilung Quantenoptische Sensorik für die nächsten Generationen der Satelliten weiterentwickelt. Präzisere Sensoren ermöglichen z.B. im Kontext von Geodäsie Missionen eine höhere Sensitivität sowie eine verbesserte räumliche und zeitliche Auflösung des Erdschwerefeldes, wodurch sich wiederum genauere Aussagen über den globalen Wasserhaushalt der Erde treffen lassen.
Durch hochpräzise laserinterferometrische Messungen von Abstandsänderungen zwischen zwei um mehrere hundert Kilometer voneinander getrennten Satelliten lassen sich Informationen über zeitliche Variationen des Erdschwerefelds und damit über globale Veränderungen des Klimas gewinnen.
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Auch im Kontext des Forschungsfelds der Inertialsensorik treibt die Abteilung Quantenoptische Sensorik den aktuellen Stand der Technik voran indem hochpräzise laserinterferometrische und damit verwandte Messtechniken auf die hierfür erforderlichen Bedürfnisse angepasst werden. Neben der Entwicklung von Technologien für optisch ausgelesene inertiale Messeinheiten liegen aktuell auch besondere Herausforderungen in der Hybridisierung unterschiedlicher Messtechniken (Sensor Fusion) zur Messung von Beschleunigungen entlang linearer und rotatorischer Freiheitsgrade.
Die Abteilung erschließt zudem weitere Anwendungsfelder dieser Technologien und treibt somit den Technologietransfer der Quantentechnologien in andere wissenschaftliche, insbesondere aber auch industrielle Anwendungen voran.
Projekte der Abteilung
Kontakt
Dr. rer. nat. Alexander Koch
Kommissarische Leitung Quantenoptische Sensorik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik
Quantenoptische Sensorik
Callinstrasse 30b, 30167 Hannover