Volltext - Universität Hamburg

8. Experimenteller Aufbau zur Bestimmung der Wärmelastgrenzen der Bragg-Reflexion
Tabelle 8.4.: Parameter der Laserheizung.
Quelle nach Pulserzeuger (AOM):
Wellenlänge nm 785 − 900
Strahlqualität M 2 ∼ 1
Pulslänge t Phot ns ≥ 10
Pulsenergie (t Phot = 10 ns) nJ 1
Verstärker:
Wellenlänge nm 800 − 890
Verstärkung 10 5
Pulsenergie (t Phot = 10 ns) µJ 100
Strahlqualität M 2 ∼ 2
Strahldurchmesser mm 10
FHG:
Konversionseffizienz λ → λ/4 15 %
Pulsenergie (λ ≈ 220 nm) µJ 15
Strahldurchmesser mm 2
Kristalls von mehreren Kelvin (∆T ≈ 3 − 24 K) mehr als ausreichend.
8.2.4. Laserheizung
Ein auf Chrom dotiertes Lithium-Strontium-Aluminum-Flourid (Cr:LiSAF) Kristallen basierendes
Lasersystem dient zur Deponierung von Energie in der oberen Schicht (15 − 20 µm) des
Kristalls mit einer zeitlichen Struktur (siehe Abb. 8.9), die der des European XFEL gleicht. Um
die XFELO-Pulse zu simulieren, muss ein Pulszug mit einer Repetitionsrate von 4.5 MHz für
etwa 600 µs erzeugt werden, mit einer Pulsenergie von bis zu 1 − 100 µJ.
Die Wahl ein auf Cr:LiSAF-Kristallen basierendes System zu benutzen, hatte technische
Gründe. Die Firma „Laserpath Technology Inc.“ hat die Entwicklung und die Konstruktion des
Lasersystems übernommen. Cr:LiSAF-Kristalle haben eine Verstärkerbandbreite 780 nm bis
1010 nm, sodass die beiden benötigten Wellenlängen (λ Si ≈ 800 nm und λ C ≈ 884 nm
4. Harm
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221 nm) mit einem Lasersystem erzeugt werden können, um die nötigen Eindringtiefen in den
Kristall zu gewährleisten. Vorteil dieses Kristalls gegenüber dem in diesem Spektralbereich üblichen
Titan-Saphir (Ti:Sa) Kristallen ist die Wellenlänge der Absorptionsbanden von Cr:LiSAF,
sodass mit Dioden bzw. Blitzlampen die Besetzungsinversion erzeugt werden kann. Außerdem
hat Cr:LiSAF eine 20 mal längere Fluoreszenzzeit (Fan et al., 2002) als Ti:Sa. Das erleichtert
die Aufrechterhaltung der Besetzungsinversion über einen Pulszug von einer Länge von
600 µs durch einen entsprechenden längeren Blitz der Pumplampe des Verstärkers. In Abb. 8.8
ist die Laserquelle schematisch dargestellt. Die Laserquelle besteht aus drei Teilen: der Quelle,
dem Pulserzeuger und dem Verstärker, einem sogenannten „Master-Oszillator-Power-Amplifier“
(MOPA). Tabelle 8.4 sind die Parameter des Lasers zusammengefasst.
Bevor ein neues Lasersystem angeschafft wurde, wurden die bei DESY eingesetzten Lasersysteme
auf Tauglichkeit geprüft. Taugliche Ti:Sa-Systeme mit einer Repetitionsrate von 1 MHz,
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