Frequenzkamm

Der Frequenzkammgenerator ist eine Messeinrichtung für die hochgenaue Frequenzmessung; indirekt werden damit auch hochgenaue Entfernungsmessungen möglich. Dieses Instrument erzeugt einen Lichtstrahl, den Frequenzkamm, mit dem sich die Schwingungsfrequenz eines anderen Lichtstrahls um fünf Größenordnungen genauer als mit den bis dahin bekannten Methoden bestimmen lässt. Mit einem Frequenzkamm kann die Frequenz einer elektromagnetischen Strahlung (unter anderem auch Licht) sehr präzise gemessen werden. Das Gerät wurde 1998 in der Arbeitsgruppe von Theodor W. Hänsch am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erfunden, der dafür 2005 den Nobelpreis für Physik erhielt. Die Forscher standen vor dem Problem, eine Frequenz von fast einem Petahertz (1015 Hz) messen zu wollen. Bislang war das mit verfügbarer Elektronik unmöglich, die nur Frequenzmessungen bis zu etwa 500 Gigahertz (109 Hz) ermöglichte. Der Frequenzkamm arbeitet entsprechend der optischen Analogie eines Differenzialgetriebes: Die zu messende Frequenz wird in eine niedrigere Frequenz übersetzt wie beispielsweise in Radiowellen. Das Herzstück ist ein Laser, der Lichtwellen von sehr genau bekannter Frequenz liefert, die mit dem zu vermessenden Lichtstrahl interferieren. Es entsteht ein Interferenzmuster, eine sogenannte Schwebung mit einer Frequenz im Radiobereich, aus der sich dann auf die unbekannte Frequenz schließen lässt. Ein Frequenzkamm arbeitet nicht nur mit einer einzigen Frequenz, sondern mit mehreren scharfen Linien im sichtbaren Bereich, den „Zinken eines Kamms“, daher die Namensgebung.