德国费尔南德-布朗研究所的研究团队设计的这款外腔半导体激光器（ECDL）模块是光学频率测量套件的核心。当激光器倍频至532nm时，其激光输出被碘分子中的超精细跃迁吸收。图片来源：德国费尔南德-布朗研究所。

来自德国的联合研究团队表示，他们的光学频率基准套件已经成功完成了在探空火箭上的测试。这项研究工作有可能为未来基于光学技术的卫星导航系统、基于空间的量子系统，以及用于引力波探测的轨道式激光干涉仪开辟道路。

由德国费尔南德-布朗研究所（FBH）和柏林洪堡大学（HUB）、Menlo Systems公司及其他研究人员和工程师共同开发的“JOKARUS”实验装置使用了基于碘分子激光吸收的有源光学频率基准。JOKARUS是德语中“失重状态下的碘分子光学频率梳谐振器”的首字母缩写。

该研究团队在2017年发表的论文中概述，“JOKARUS”的设计是基于紧凑型1064 nm扩展腔半导体激光器（ECDL），并集成了光学放大器和用于二次谐波生成的光纤尾纤波导模块。在今年的5月13日进行的探空火箭测试中，该系统直接与同一航班上进行独立测量的光学频率梳的结果进行了比较。“由于系统内部集成了软件和算法，扩展腔半导体激光器系统完全能够独立工作，”研究团队还补充称此次测试显示新硬件已经实现了全自动频率稳定。

为卫星系统提供时间基准

由费尔南德-布朗研究所和柏林洪堡大学联合激光测量实验室开发的“JOKARUS”还装备了由德国不来梅大学提供的准单片光谱模块，其中包括来自Menlo Sytems公司的电子设备和来自Gooch＆Housego公司的声光调制器。位于实验装置核心的1064nm扩展腔半导体激光器模块完全封装在125×75×22.5mm的外壳内，在26kHz的频率下提供570mW的光功率输出。其后偏振保持单模光纤将调制的倍频光束分成两条路径，用于形成碘分子中的无多普勒展宽光谱。

在研究团队早些时候发表的论文中，Vladimir Schkolnik领导的研究小组报告称，测试时间通常仅持续几分钟的探空火箭测试表明了未来在卫星轨道上部署整套系统已经成为可能。如果这种技术确实可行，那么紧凑的系统单元能够为卫星提供独立的超精确时间同步，这将有可能在未来用于检测地球上无法测量的引力波的大型空间干涉仪系统中，或者在将来的量子光学系统中用于超安全通信。

该团队在去年发表的关于“JOKARUS”设备的论文中写道：“用于碘光谱的组件集成技术是一种实现紧凑和坚固耐用的空间光学系统的非常有前途的技术，目前美国国家航空航天局和欧洲航天局正在计划中的激光干涉仪空间天线任务（LISA）将可能采用我们的研究工作。”他们最后总结称：“这项技术在太空任务中的首次应用将可能是使用激光或原子干涉测量技术，或开发太空光学时钟。”

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