{"id":112,"date":"2018-01-17T14:06:36","date_gmt":"2018-01-17T13:06:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hsu-hh.de\/vorlage\/?page_id=112"},"modified":"2023-11-20T14:54:52","modified_gmt":"2023-11-20T13:54:52","slug":"forschung","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.hsu-hh.de\/mt\/forschung\/","title":{"rendered":"Forschung"},"content":{"rendered":"\n

Forschungsprojekte und -Initiativen<\/h2>\n\n\n\n
\"<\/figure>
\n

DS2CCP<\/a>: Im Zentrum f\u00fcr Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr (DTEC<\/a>) ist unser Team an der Realisierung einer ‚Digitalen Sensor-2-Cloud Campus-Plattform‘ beteiligt. Um Fertigungsprozesse in der Industrie effizienter und flexibler zu gestalten ist zuk\u00fcnftig eine drahtlose Vernetzung von Sensoren und Aktoren vorteilhaft. Die hohe r\u00e4umliche Dichte dieser Sensoren, die hohen Anforderungen an Latenzzeiten und Zuverl\u00e4ssigkeit und eine gesicherte Flexibilit\u00e4t und Robustheit stellt nach wie vor eine gro\u00dfe Herausforderung dar. Unser Team arbeitet an minimalistischen und energie-autarken interferometrischen Sensoren, die zur L\u00e4ngen- und Dehnungsmessung vielseitig eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"<\/figure>
\n

ET<\/abbr><\/a><\/strong>: Das Einstein-Teleskop (ET<\/abbr>) ist ein Konzept f\u00fcr einen europ\u00e4ischen Gravitationswellendetektor der dritten Generation, der etwa zehnmal empfindlicher sein wird als die derzeitigen Instrumente. Er wird in der Lage sein, einen tausendmal gr\u00f6\u00dferen Bereich des Universums auf der Suche nach Gravitationswellen zu untersuchen und Quellen aufzusp\u00fcren, die f\u00fcr Instrumente der aktuellen Generation zu schwach sind. Unser Team tr\u00e4gt zur aktiven Rauschunterdr\u00fcckung bei und entwickelt neue seismische Sensoren zur Bek\u00e4mpfung des Newtonschen Rauschens, das gravitativ auf die aufgeh\u00e4ngten Testmassen wirkt.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"<\/figure>
\n

WAVE<\/a>:<\/strong> Die WAVE-Initiative<\/a> erforscht und gestaltet ein seismisches und geoakustisches Messnetz in und um die Science City Hamburg Bahrenfeld. WAVE ist eine einzigartige und innovative Infrastruktur f\u00fcr Geophysik, Physik und Gro\u00dfforschungseinrichtungen.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"<\/figure>
\n

ALPS II<\/a><\/strong>: Die ‚Any Light Particle Search II‘ bei DESY<\/a> ist ein ‚Licht-durch-die-Wand-Scheinen‘-Experiment zur Suche nach axion-\u00e4hnlichen Teilchen (ALPs), Kandidaten f\u00fcr einen Bestandteil der dunklen Materie im Universum. In starken Magnetfeldern wird Laserlicht in ALPs umgewandelt, die nach einer lichtundurchl\u00e4ssigen Wand wieder in Licht zur\u00fcckverwandelt werden. Dies f\u00fchrt zu einem sehr schwachen Lichtsignal von nur einem Photon pro Tag, was eine gro\u00dfe Herausforderung f\u00fcr den Detektor darstellt. Unser Team leistet einen Beitrag zur Charakterisierung und zum Interface-Design des supraleitenden Einzelphotonendetektors<\/a>.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Forschungsthemen<\/h2>\n\n\n\n

Die Gruppe „Messtechnik“ arbeitet an der Weiterentwicklung hochpr\u00e4ziser Laserinterferometer zur Messung von L\u00e4ngen\u00e4nderungen. Wir untersuchen Technologien f\u00fcr und aus dem Gebiet der Gravitationswellendetektion.<\/p>\n\n\n\n

Gravitationswellendetektion<\/h4>\n\n\n\n

Viele der in der Arbeitsgruppe untersuchten Interferometertechniken beruhen auf Gravitationswellendetektor-Technologie f\u00fcr die Weltraummission LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Diese zeichnet sich insbesondere durch ihre Picometer-Pr\u00e4zision im tieffrequenten Messband aus (< 1Hz) und eignet sich daher f\u00fcr Langzeitmessungen. Ein weiteres Feature ist der hohe dynamische Bereich, wodurch sie auch f\u00fcr Anwendungen interessant ist, wo sich die Position der zu charakterisierenden Testobjekte \u00fcber mehrere Micrometer \u00e4ndern. Dies erreicht man insbesondere durch die Verwendung von heterodyner Interferometrie oder heterodyn-artige Interferometerkonzepte, wie z.B.<\/abbr> die Tiefe-Frequenzmodulationsinterferometrie. <\/p>\n\n\n\n

Digital-unterst\u00fctzte Heterodyninterferometrie<\/h4>\n\n\n\n

Bei digital-unterst\u00fctzter Heterodyninterferometrie wird die Phase des Lichts mit einem Zeitstempel versehen (mittels Pseudo-Random-Noise Code). Dieser Zeitstempel erlaubt es Lichtstrahlen voneinander unterscheiden zu k\u00f6nnen, wenn diese einen Laufzeitunterschied aufweisen. Dadurch k\u00f6nnen mehrere Objekte mir nur einem Laserstrahl, nur einer Photodiode und nur einem Auslesekanal detektiert werden. Die Herausforderung liegt hierbei bei der Digitalisierung, wo wir die Signale wieder voneinander extrahieren m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Verteile seismische Fasersensoren<\/h4>\n\n\n\n

Die „Metrology“-Gruppe arbeitet an der Entwicklung von verteilten seismischen Faser-Sensor-Techniken, die f\u00fcr eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden k\u00f6nnen. Wir untersuchen kommerzielle DAS-Systeme auf dem Forschungscampus Bahrenfeld, um Kopplungstests mit Bodenbewegungen durchzuf\u00fchren, und wir untersuchen auch unsere eigenen verteilten Faser-Sensor-Techniken mit verbesserter Empfindlichkeit unter Verwendung von digital-unterst\u00fctzter Interferometrie. Unsere Arbeit ist besonders wichtig f\u00fcr die Bew\u00e4ltigung des „Newton’schen-Rauschens“ im geplanten Gravitationswellendetektor Einstein-Teleskop sowie f\u00fcr die Entwicklung von Fr\u00fchwarnsystemen f\u00fcr Erdbeben.<\/p>\n\n\n\n

Interferometrische Simulationen<\/h4>\n\n\n\n

Um Signale in einem Laserinterferometer vorherzusagen, benutzen wir die c++ Software-Library IfoCAD<\/a>. Dies hat sich insbesondere f\u00fcr LISA-Interferometer etabliert, da die Interferometer f\u00fcr Weltraummissionen quasi-monolithisch aus einem St\u00fcck Glas gefertigt werden, um den Raketenstart zu \u00fcberleben und die w\u00fcnschenswerte Langzeitstabilit\u00e4t erreichen. Diese k\u00f6nnen nach dem Bau nicht weiter einjustiert werden, weshalb es zwingend notwendig ist, das Layout vorher m\u00f6glichst realistisch zu simulieren. Mittels IfoCAD k\u00f6nnen unter anderem Kontrast, Phasenmessungen, Wellenfrontmessungen und 3D-Modelle des Interferometers simuliert werden. Neben optischen Simulationen mit IfoCAD spielen auch mechanische 3D-Modelle eine wichtige Rolle, um beispielsweise thermisch-kompensierte Interferometer-Aufbauten zu erreichen. Insbesondere arbeiten wir an der Verkn\u00fcpfung dieser beiden Simulationsans\u00e4tze um zuk\u00fcnftig thermo-optische Effekte miteinbeziehen zu k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n\n

Charakterisierung eines Einzelphotonendetektors<\/h4>\n\n\n\n

Das ALPS II Experiment am DESY sucht nach ultraleichter Dunkler Materie in Form von Axion-\u00e4hnlichen Teilchen (engl.: Axion-like Particles, ALPs). In der Anwesenheit sehr starker Magnetfelder werden die ALPs aus Licht im Labor erzeugt und hinter einer lichtundurchl\u00e4ssigen Barriere ebenso in Licht-Teilchen (Photonen) zur\u00fcckkonvertiert. Sollte Dunkle Materie hierbei entstehen, kann diese die Barriere durchdringen und nur so ein Photon generieren. Mittels Einzelphotonendetektor sollen einzelnen Photonen detektiert werden. Wir arbeiten an der Charakterisierung des Detektors f\u00fcr die Signal-Wellenl\u00e4nge 1064nm und optimieren die optischen Schnittstellen. Diese muss einerseits hoch-effizient f\u00fcr die Signal-Wellenl\u00e4nge und andererseits extrem rauscharm sein, um nicht „Fake“-Photonen bei der gleichen Wellenl\u00e4nge zu generieren, wie es z.B.<\/abbr> durch Schwarzk\u00f6rperstrahlung verursacht wird. <\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftliche Kollaborationen<\/h2>\n\n\n\n