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Long-term stable optical cavity for Special Relativity tests in space

Sanjuan, Josep und Abich, Klaus und Gohlke, Martin und Resch, Andreas und Schuldt, Thilo und Wegehaupt, Timm und Barwood, Geoffrey P. und Gill, Patrick und Braxmaier, Claus (2019) Long-term stable optical cavity for Special Relativity tests in space. Optics Express, 27 (25), Seiten 36206-36220. Optical Society of America. doi: 10.1364/OE.27.036206. ISSN 1094-4087.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-27-25-36206

Kurzfassung

BOOST (BOOst Symmetry Test) is a proposed space mission to search for Lorentz invariance violations and aims to improve the Kennedy-Thorndike parameter constraint by two orders of magnitude. The mission consists of comparing two optical frequency references of different nature, an optical cavity and a hyperfine transition in molecular iodine, in a low Earth orbit. Naturally, the stability of the frequency references at the orbit period of 5400 s (f =0.18 mHz) is essential for the mission success. Here we present our experimental efforts to achieve the required fractional frequency stability of 7.4x10^(-14) Hz^(-1/2) at 0.18 mHz (in units of the square root of the power spectral density), using a high-finesse optical cavity. We have demonstrated a frequency stability of (9 +/- 3)x10^(-14) Hz^(-1/2) at 0.18 mHz, which corresponds to an Allan deviation of 10^(-14) at 5400 s. A thorough noise source breakdown is presented, which allows us to identify the critical aspects to consider for a future space-qualified optical cavity for BOOST. The major noise contributor at sub-milli-Hertz frequency was related to intensity fluctuations, followed by thermal noise and beam pointing. Other noise sources had a negligible effect on the frequency stability, including temperature fluctuations, which were strongly attenuated by a five-layer thermal shield.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130311/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Long-term stable optical cavity for Special Relativity tests in space
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sanjuan, JosepDLR-RYNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abich, KlausKlaus.Abich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gohlke, MartinMartin.Gohlke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Resch, AndreasAndreas.Resch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuldt, Thilothilo.schuldt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegehaupt, TimmTimm.Wegehaupt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barwood, Geoffrey P.National Physical LaboratoryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gill, PatrickNational Physical LaboratoryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braxmaier, Clausclaus.braxmaier (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Optics Express
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:27
DOI:10.1364/OE.27.036206
Seitenbereich:Seiten 36206-36220
Verlag:Optical Society of America
ISSN:1094-4087
Status:veröffentlicht
Stichwörter:cavity optical resonator frequency stabilization
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Systems Engineering Optische Systeme (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Systems Enabling Technologies
Hinterlegt von: Hamann, Ines
Hinterlegt am:14 Nov 2019 09:03
Letzte Änderung:03 Nov 2023 09:50

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