Vorstablisierte Laserquelle für den ETpathfinder
Wir liefern die vorstabilisierte Quelle für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1550 nm für ETpathfinder, die Testanlage für das Einstein-Teleskop, die derzeit in Maastricht aufgebaut wird.
Der Nachweis von Gravitationswellen erfordert ein Leistungs- und Frequenzrauschen, das unter dem typischer kommerziell erhältlicher Lasersysteme liegt. Deswegen kombinieren Gravitationswellen-Detektoren und ähnliche Experimente kommerzielle Laser und Verstärkersysteme mit aktiven und passiven Stabilisierungsmethoden, um sehr niedrige Rauschpegel zu erreichen.
Zusätzlich zu rauscharmen Laserquellen müssen zukünftige Gravitationswellen-Observatorien wie das Einstein-Teleskop neue Konzepte nutzen, um ihre Empfindlichkeit weiter zu steigern. So werden beispielsweise drei der sechs Interferometer des Einstein-Teleskops bei kryogenen Temperaturen von etwa 10 K arbeiten, um den störenden Einfluss thermischen Rauschens im Frequenzbereich zwischen 3 Hz und 30 Hz zu verringern. In der Folge müssen andere Materialien als bei den derzeitigen Detektoren verwendet werden. Bei dieser niedrigen Temperatur leidet Quarzglas, ein derzeit häufig verwendetes Spiegelmaterial, unter hohen mechanischen Verlusten und ist daher nicht geeignet. Silizium hat vielversprechende mechanische Eigenschaften, ist aber bei der derzeit verwendeten Wellenlänge von 1064 nm nicht transparent. Ein Lösungsvorschlag ist die Verwendung von Laserlicht längerer Wellenlänge in Verbindung mit Siliziumspiegeln.
Um neue Konzepte wie Laser mit längeren Wellenlängen und neue Materialien für optische Komponenten zu testen und zu Prototypen zu entwickeln, wird derzeit in Maastricht eine Testanlage eingerichtet: der ETpathfinder. Wir werden die vorstabilisierte Laserquelle für den ETpathfinder mit der vorgeschlagenen Wellenlänge von 1550 nm bereitstellen.
In unserem Design wird der Strahl eines rauscharmen, leistungsstarken externen Diodenresonatorlasers in zwei Stufen auf 10 W Ausgangsleistung verstärkt. Um den Strahl zu stabilisieren und den Anteil der Moden höherer Ordnung zu reduzieren, wird der Strahl durch einen optischen Resonator gefiltert. Aktive, verschachtelte Leistungs- und Frequenzstabilisierungsregelkreise mit hoher Bandbreite kommen zum Einsatz, um die gewünschte Laserstabilität zu erreichen.