Entwicklung von Hochleistungslasern bei 1064 nm

Derzeitige und zukünftige Gravitationswellen-Detektoren erfordern schmalbandige, leistungsstarke Laser mit geringem Rauschen und hoher Strahlqualität, um eine hohe Empfindlichkeit bei hohen Frequenzen zu erreichen.

Schematische Darstellung des Lasersystems, das im dritten Beobachtungslauf von aLIGO zum Einsatz kam.

Unsere Arbeitsgruppe hat die vorstabilisierten Lasersysteme für GEO600, Enhanced LIGO und Advanced LIGO [1-3] entwickelt und getestet. Ein Referenzsystem am AEI ermöglicht es uns, neue Lasersysteme in einer Vorstabilisierungsumgebung wie an einem Gravitationswellen-Detektor zu implementieren und zu testen.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass künftige Gravitationswellen-Detektoren eine noch höhere Laserleistung benötigen als derzeitige Instrumente. Wir untersuchen neue Laserverstärkermodule sowie die kohärente Kombination von mehreren Laserstrahlen hoher Leistung. Alle Systeme basieren auf 2-Watt-NPRO-Lasern als rauscharme Seedlaser mit schmaler Bandbreite und hoher Strahlqualität.

Die erzeugten Laserstrahlen hoher Leistung werden leistungs- und frequenzstabilisiert und mit dem in unserer Gruppe entwickelten Strahlcharakterisierungsinstrument, dem Diagnostic Breadboard [4], charakterisiert. So können wir im Detail überprüfen, ob sich unsere Lasersysteme für Gravitationswellen-Detektoren der nächsten Generation eignen.

Veröffentlichungen

1.
Frede, M.; Schulz, B.; Wilhelm, R.; Kwee, P.; Seifert, F.; Willke, B.; Kracht, D.: Fundamental mode, single-frequency laser amplifier for gravitational wave detectors. Optics Express 15 (2), S. 459 - 465 (2007)
2.
Willke, B.; Danzmann, K.; Fallnich, C.; Frede, M.; Heurs, M.; King, P.; Kracht, D.; Kwee, P.; Savage, R.; Seifert, F. et al.; Wilhelm, R.: Stabilized High Power Laser for Advanced Gravitational Wave Detectors. 6th Edoardo Amaldi Conference On Gravitational Waves, Okinawa, Japan, 20. Juni 2005 - 24. Juni 2005. Journal of Physics: Conf. Ser. 32, S. 270 - 275 (2006)
3.
Bode, N.; Briggs, J.; Chen, X.; Frede, M.; Fritschel, P.; Fyffe, M.; Gustafson, E.; Heintze, M.; King, P.; Liu, J. et al.; Oberling, J.; Savage, R. L.; Spencer, A.; Willke, B.: Advanced LIGO Laser Systems for O3 and Future Observation Runs. Galaxies 8 (4), 84 (2020)
4.
Kwee, P.; Seifert, F.; Willke, B.; Danzmann, K.: Laser beam quality and pointing measurement with an optical resonator. Review of Scientific Instruments 78 (7), 073103 (2007)
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