Präzisions-Generierung und Messung kleine statischer und dynamischer Kräfte mittels Strahlungsdruck eines Multipass-Laserstrahls

• Antragsteller: Dr.-Ing. Suren Vasilyan
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409476492

Die Kraftmesstechnik, Optomechanik und eine Vielzahl von Experimenten zur Quantenbewegung basieren auf einer genauen und präzisen Messung der wirkenden Kräfte. Durch Nutzung des Impulses von absorbierten und re-emittierten Photonen eines Laserfeldes ist es möglich, Kalibrierkräfte zu erzeugen, die direkt auf das internationale Einheitensystem (SI) rückführbar sind. In diesem Projekt schlagen wir eine Methode vor, bei der die effektive Nutzung des Photonenimpulses durch Mehrfachreflexion eines Laserstrahls erweitert wird. Wir stellen einen Vergleich von grundlegenden theoretischen Berechnungen mit vorbereitenden Messungen an, die sich auf einen speziellen Fall der geometrischen und experimentellen Anordnung beziehen, welche eine Steigerung der durch den Photonenimpuls erzeugten Kräfte von einigen hundert pN auf den sub-μN Bereich zum Ziel hat. Das Ziel des Projektes ist eine systematische, theoretische, sowie experimentelle Untersuchung der Möglichkeiten zur Nutzung des quantenmechanischen Ansatzes zur Erzeugung von Kräften und deren Messung durch zu Hilfenahme klassischer mechanischer Prinzipien/Systeme. Ebenfalls sollen die grundlegenden physikalischen Grenzen dieses Ansatzes, sowie andere konkurrierende Effekte, die in messtechnischen Anwendungen stets als Ursache von Abweichungen gelten, im Detail untersucht werden. Neben den praktischen Perspektiven die sich aus der Anwendung dieses Verfahrens für präzise Kraftkalibrierungen ergeben, wird ebenso die Verwendung des Verfahrens zur Kalibrierung der Leistung von Laserquellen vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen