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Forscher haben erstmals gezeigt, dass eine stabile Frequenzreferenz über mehr als 300 Kilometer zuverlässig über ein Standard-Glasfasernetz übertragen werden kann, um zwei Radioteleskope zu synchronisieren.
In der Fachzeitschrift „Optica“ der Optical Society of America berichteten Forscher eines Konsortiums australischer Institutionen kürzlich über die erfolgreiche Übertragung von Daten zwischen zwei Radioteleskopen mittels einer Glasfaserverbindung. Sie zeigten zudem, dass die Leistungsfähigkeit dieser Technik der Verwendung einer Atomuhr an jedem Teleskop überlegen war.
Stabile Frequenzreferenzen, die zur Kalibrierung von Uhren und Instrumenten für hochpräzise Messungen verwendet werden, sind üblicherweise nur in Einrichtungen verfügbar, die teure Atomuhren zur Erzeugung der Referenzen nutzen. Diese neue Technologie könnte Wissenschaftlern weltweit den Zugriff auf den Frequenzstandard ermöglichen, indem sie einfach das Telekommunikationsnetz anzapfen.
Diese neue Technik erforderte keine wesentlichen Änderungen am übrigen Glasfasernetz und ließ sich leicht implementieren. Besonders beeindruckend war, dass die Demonstration in einem Glasfasernetz durchgeführt wurde, das gleichzeitig laufenden Telekommunikationsverkehr übertrug. Indem die Forscher das Experiment auf Glasfasern durchführten, die normalen Datenverkehr führten, zeigten sie, dass die Übertragung des stabilen Frequenzstandards die Daten oder Telefongespräche auf anderen Kanälen nicht beeinträchtigte.
Um die Frequenz während der Übertragung stabil zu halten, sendeten die Forscher das Signal durch das Netzwerk zu einem ausgewählten Ziel und reflektierten es anschließend zurück. Das zurückkehrende Signal wurde dann verwendet, um festzustellen, ob Frequenzänderungen aufgetreten waren. Nach jedem Umlauf wurde jede Frequenzverschiebung subtrahiert, um die gemessenen Änderungen präzise zu kompensieren. Für jeweils 100 Kilometer Glasfaser dauerte der Umlauf des Signals etwa 1 Millisekunde.
Den Forschern zufolge beweist die erfolgreiche Demonstration, dass diese neue Methode für Radioastronomen geeignet ist, die auf den Einsatz mehrerer Atomuhren in einer Telefonanlage verzichten möchten. Diese Technologie würde es zudem jedem Wissenschaftler mit Zugang zu einem Telekommunikationsnetz ermöglichen, stabile Frequenzreferenzen über ein nationales Glasfasernetz zu senden.
Die Möglichkeit, stabile Frequenzreferenzen über ein Telekommunikationsnetz zu senden, ist besonders nützlich für Radioteleskop-Netzwerke wie das Square Kilometer Array (SKA). SKA ist ein globales Projekt zum Bau des weltweit größten Teleskops, bestehend aus mehreren Teleskopen in Australien und Südafrika. Nach seiner Fertigstellung wird SKA schwache Radiowellen aus dem Weltraum mit einer etwa 50-mal höheren Empfindlichkeit als das Hubble-Teleskop empfangen. Darüber hinaus werden die einzelnen Radioteleskope miteinander verbunden, um eine Gesamtfläche von rund einer Million Quadratmetern zu erreichen.
Die Forschungsgruppe hofft, dass der einfache Zugang zu Frequenznormalen, die so stabil sind wie die in einem nationalen Messlabor, als Schlüsseltechnologie für viele Anwendungen dienen wird, die präzise Zeitmessung und genaue Frequenzmessungen erfordern.
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