Charge utile JOKARUS utilisée pour démontrer le premier étalon de fréquence optique basé sur l'iode moléculaire dans l'espace. HU Berlin/Franz Gutsch. Crédit :Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB)
Expérience JOKARUS sur la fusée-sonde terminée avec succès. Pierre angulaire des mesures de télémétrie laser de la plus haute précision et précurseur des systèmes optiques de navigation par satellite.
Pour la première fois, une référence de fréquence basée sur l'iode moléculaire a été démontrée avec succès dans l'espace ! Ce qui ressemble un peu à de la science-fiction est une étape importante vers les mesures de distance interférométriques laser entre les satellites ainsi que pour les futurs systèmes mondiaux de navigation par satellite basés sur les technologies optiques. Les tests de référence de fréquence ont été effectués le 13 mai à bord de la fusée-sonde TEXUS54. La pièce maîtresse de la charge utile, un système laser compact, qui a été principalement développé par HU Berlin et le Ferdinand-Braun-Institut, démontré son aptitude à l'espace.
Dans l'expérience JOKARUS (acronyme allemand de résonateur en peigne d'iode en apesanteur), une référence de fréquence optique active basée sur l'iode moléculaire a été qualifiée pour la première fois dans l'espace. Les résultats sont une étape importante vers l'utilisation d'horloges optiques dans l'espace. De telles horloges sont nécessaires, entre autres, pour les systèmes de navigation par satellite qui fournissent des données pour un positionnement précis. Ils sont tout aussi importants pour la recherche en physique fondamentale, comme la détection des ondes gravitationnelles et les mesures du champ gravitationnel de la Terre.
L'expérience a démontré la stabilisation de fréquence entièrement automatisée d'un laser à diode à cavité étendue (ECDL) à fréquence doublée de 1064 nm sur une transition moléculaire dans l'iode. Grâce à un logiciel et des algorithmes intégrés, le système laser fonctionnait de manière totalement indépendante. Par souci de comparaison, une mesure de fréquence avec un peigne de fréquence optique dans l'expérience séparée FOKUSII a été réalisée au cours du même vol spatial.
Un module laser à diode micro-intégrée (ECDL-MOPA) du Ferdinand-Braun-Institut émettant à une longueur d'onde de 1064 nm. Crédit :FBH/schurian.com
Un savoir-faire complet derrière le système laser à diode compact
La charge utile JOKARUS a été développée et mise en œuvre sous la direction de la Humboldt-Universität zu Berlin (HU Berlin) dans le cadre du Joint Lab Laser Metrology. Le labo, qui est exploité collectivement par Ferdinand-Braun-Institut (FBH) et HU Berlin, combine le savoir-faire des deux institutions dans le domaine des systèmes laser à diodes pour les applications spatiales. Un module de spectroscopie quasi-monolithique a été fourni par l'Université de Brême, l'électronique de fonctionnement provenait de Menlo Systems.
La pièce maîtresse du système laser est un ECDL MOPA micro-intégré qui a été développé et mis en œuvre par la FBH, avec un ECDL faisant office d'oscillateur local (oscillateur maître, MO) et un amplificateur à semi-conducteur à guide d'ondes en forme d'amplificateur de puissance (PA). Le module laser à diode de 1064 nm est complètement encapsulé dans un petit boîtier de 125 x 75 x 22,5 mm et fournit une puissance optique de 570 mW dans la largeur de raie du laser libre de 26 kHz (FWHM, temps de mesure 1ms). Au moyen d'un maintien de polarisation, fibre optique monomode, la lumière laser est d'abord divisée en deux chemins, modulé, doublé de fréquence et traité pour la spectroscopie de saturation sans Doppler. Les développements technologiques au sein de JOKARUS sont financés par le Centre aérospatial allemand (DLR) et s'appuient sur le précédent FOKUS, Vol FOKUS, Missions KALEXUS et MAIUS.
