Stabilisierung der Laserleistung mittels Strahlungsdruck

Dieses Experiment erforscht ein neues strahlungsdruckbasiertes Schema zur Erfassung und Stabilisierung der Leistungsschwankungen eines Laserstrahls.

Der neuartige Aspekt besteht darin, dass die Leistungsschwankungen über die strahlungsdruckgetriebene Bewegung, die sie auf einem Mikro-Oszillatorspiegel (s. Bild) hervorrufen, erfasst werden.

Die Position des Spiegels und deren Veränderungen werden mit Hilfe eines Michelson-Interferometers bestimmt, das der Sensor innerhalb des Regelkreis für dieses Schema ist. Diese Technik nutzt ein ähnliches Konzept wie eine zerstörungsfreie Messung, da die Leistungsschwankungen durch Messung der Schwankung in der beobachtbaren Phase des Strahls im Interferometer abgeleitet werden.

Der Mikro-Oszillator-Spiegel befindet sich in der Mitte der Scheibe, die in diesem Bild in der Hand gehalten wird.
Bild des experimentellen Aufbaus.

Dieser Prozess führt zu höheren Signalen für Leistungsschwankungen im Regelkreis als bei einen direkten Nachweis, beispielweise über die traditionelle Messung, bei dem ein Bruchteil der Laserleistung abgegriffen und direkt von einem Photodetektor erfasst wird. Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil dieser Methode ist, dass es die Erzeugung eines starken, hellen, gequetschten Strahls außerhalb des Regelkreises ermöglicht.

Diese Technik ist ein vielversprechender Schritt in Richtung einer verbesserten Stabilisierungsmethode, die sich in der nächsten Generation von Gravitationswellen-Detektoren und auch in optomechanischen Experimenten einsetzen lässt.

Dieses Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen dem AEI und der Gruppe von Thomas Corbitt an der Louisiana State University.

Veröffentlichungen

1.
Nery, M. T.; Danilishin, S.; Venneberg, J.; Willke, B.: Fundamental limits of laser power stabilization via a radiation pressure transfer scheme. Optics Letters 45 (14), S. 3969 - 3972 (2020)
2.
Nery, M.T, Venneberg, J. R., Aggarwal, N., Cole, G. D., Corbitt, T. Cripe, J., Lanza, R. and Willke, B.
Laser power stabilization via radiation pressure
Optics Letters Vol. 46, Issue 8, pp. 1946-1949 (2021)
Zur Redakteursansicht