Quanten-Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (Q-CARDS)
Die Analyse von Gasen ist essenziell für die Überwachung und das Verständnis von Prozessen in der Industrie und der Umwelt. Um diese optisch messen zu können, bedarf es einer Wechselwirkung von Gasmolekühlen und Licht. Je stärker diese Wechselwirkung, umso genauer können auch kleinste Gasmengen detektiert werden. Für viele Gase ist diese Wechselwirkung mit infrarotem Licht besonders hoch. Hier hat sich der Ausdruck „Fingerabdruck Region“ etabliert, weil die Gase anhand von Absorption bestimmter Lichtwellenlängen identifiziert werden können.
Für gängige Verfahren werden entsprechende Lichtquelle (Laser) und Detektoren benötigt. Diese sind für den benötigten Spektralbereich jedoch keine Standarttechnologie und entsprechend nicht so ausgereift wie ihre Gegenstücke für den sichtbaren Wellenlängenbereich.
Ziele und Vorgehen:
Mit Hilfe nichtlinearer Kristalle kann Energie und Information zwischen verschiedenen Wellenlängen konvertiert werden. Dieser Effekt führt dazu, dass wir Gaskonzentrationen im infraroten Spektrum präzise messen können, die gewonnen Informationen dann aber mit sehr empfindlichen und vergleichsweise günstigen Detektoren im sichtbaren Bereich messen können.
Innovation und Perspektiven:
Das Projekt verspricht die Möglichkeit extrem präzise und gleichzeitig sehr kompakte optische Gassensoren zu entwickeln. Hierdurch können steigende Anforderungen und ein erhöhter Bedarf zum Beispiel bei der Untersuchung bei Verbrennungsprozessen und Umweltmonitoring gedeckt werden. Der vorgeschlagene Aufbau kombiniert geschickt vorhanden Technologien und kann deshalb effektiv von der Industrie umgesetzt werden.
Förderkennzeichen: 13N17278
Laufzeit: 01.08.2025 bis 31.01.2028
Fördermittelgeber: Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Magnetic Field Quantum Sensors for Space (MaQSS)
In MaQSS we are investigating magnetometers based on nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond, a promising quantum technology for highly sensitive magnetic field measurements. Compared to conventional magnetometers, NV-center systems offer several advantages that are particularly attractive for space applications, including compact size, vector-resolved three-dimensional magnetic field information, and reduced calibration requirements.
A wide range of NV-based sensing approaches is currently being explored worldwide, ranging from ensemble-based sensors to advanced laser-threshold and microwave-free concepts. One major goal of our project is to identify which of these approaches is best suited for operation in space environments, where robustness, stability, miniaturization, and long-term reliability are essential.
Laufzeit: 01.12.2024 bis 31.11.2025
Fördermittelgeber: European Space Agency (ESA)
