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Laser soll Supernovas nachweisen

Neues System für erdgebundene Gravitationswellendetektoren

"Überbleibsel" einer Supernova-Explosion © NASA-MSFC

Forscher weltweit versuchen die bis jetzt nicht beobachteten Gravitationswellen nachzuweisen. Dies sind winzige Verzerrungen des Raumes, die von großen kosmischen Ereignissen wie beispielsweise Supernova-Explosionen ausgelöst werden und die Armlängen eines Michelson-Interferometers über die Dauer der Gravitationswelle verändern.

Physiker und Ingenieure des Laser Zentrum Hannover (LZH) entwickelt nun einen neuen Hochleistungslaser für den Einsatz in erdgebundenen Gravitationswellendetektoren, welche auf so genannten Michelson-Interferometern mit bis zu vier Kilometer Armlänge beruhen.

Der hochstabile Laser muss nicht nur über eine exzellente Strahlqualität verfügen, sondern auch noch sehr rauscharm sein, um den enormen messtechnischen Anforderungen gerecht zu werden. Die Herausforderung liegt darin, hohe Ausgangsleistung und gleichzeitig gute Strahlqualität zu erreichen. Thermo-optische Effekte in Hochleistungslasern führen normalerweise zu Strahlverzerrungen und thermisch induzierter Doppelbrechung. Durch ein neues Laserkonzept zweier identischer endgepumpter Laserstäbe ist es möglich, die thermisch-induzierten Nachteile zu kompensieren.

Mit diesem Lasersystem kann eine linear polarisierte Ausgangsleistung von bis zu 114 W mit höchster Strahlqualität (M2<1.1) erzielt werden. Ein weiterer Vorteil des Lasersystems liegt in der Kombination von Robustheit und Zuverlässigkeit von Stablasern mit der Effizienz von endgepumpten Systemen.

Um noch höhere Ausgangsleistungen von mehr als 200 W zu erreichen, soll das System in Zukunft mit insgesamt vier Laserstäben betrieben werden. Dabei ist es notwendig, einen symmetrischen Ringresonator zu konstruieren, der die bestehenden Vorteile des Zweistabsystems integriert. Dieser Ringresonator wird dann mit Hilfe des injection-lockings an einen frequenzstabilen Master-Laser gekoppelt, um den Einfrequenzbetrieb zu gewährleisten. Weitere Einzelheiten über den Aufbau des Lasersystems sind beim LZH erhältlich.

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(idw – Laser Zentrum Hannover, 21.07.2004 – DLO)

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