Lasers

Description

Gekapselter, gepulster und Glasfaser gepumpter 3 Watt-level single mode Alexandrit-Ringlaser in kompakter Bauform zur Integration in ein Doppler Lidar, inklusive Ersatz-Diodenpumpe und hochintegrierter Elektronik. Der mittels Glasfaser gepumpte 3 W Ringlaser samt Strahlformungsoptik und Technologie zum schnellen Frequenzwechsel mit <<10 MHz spektraler Breite M2~1.1 und direkt adressierbarer Frequenzkontrolle (<1 MHz Präzision beim schnellen Verfahren der Frequenz von bis zu 2000 MHz pro Puls) ist in einem speziell an die Bauform des Lidar angepassten Gehäuse in kompakter Form zu realisieren und für den Betrieb unter Feldbedingungen auszulegen. Für den Bau eines universellen Doppler Lidar für die mittlere Atmosphäre (Doppler Rayleigh-, Mie-, Resonanz-Streuung) soll ein hocheffizienter Alexandrite-Ringlaser gebaut werden, der alle notwendigen Spezifikationen für den Einbau in ein kompaktes Doppler-Lidar der Größe 1 x 1 x 1 m erfüllt. Für den Einsatz in polaren Regionen muss das Lasersystem gekapselt, kompakt und dem zur Verfügung stehenden Bauraum genau angepasst werden. Aufgrund des integrierten, großen Teleskopes stehen an der schmalsten Stelle 22 cm zur Verfügung, wobei die Gesamtlänge 66 cm nicht überschreiten kann. Der Ringlaser ist mittels Glasfaser zu pumpen, die in ein einer separaten Etage mit vergleichbaren Abmessungen unterzubringen ist. Der zur Verfügung stehende Platz für die Elektronik beträgt 3 HE. Das Lasersystem muss sowohl die Strahlformungsoptik zur Anpassung des Strahls an die Erfordernisse der nachfolgenden Optiken erfüllen (Strahldurchmesser 2.5 mm, M2<1.1). als auch mittels einer cavity-control für eine Frequenzstabilität von Puls zu Puls unterhalb 1 MHz ausgestattet sein. Diese Frequenzstabilität bezieht sich auf die Abweichung des gepulsten Lasers zur jeweiligen Soll-Frequenz die sich von Puls zu Puls nichtlinear ändert. Für Doppler-Messungen ist zusätzlich eine absolute Frequenzkontrolle von Puls zu Puls von < 1 MHz zu gewährleisten (mittlere Frequenzablage zum Seeder), wobei die Frequenz bis zu 2000 MHz von Puls zu Puls durchgestimmt werden können muss. Für Doppler-Mie Streuung muss die Linienbreite <<10 MHz betragen, wobei eine Pulslänge von 750 ns angestrebt wird. Doppler-Resonanzstreuung erfordert zusätzlich die genaue und absolute Abstimmung des Lasers auf eine atomare Linie (z.B. Kalium 770 nm, Eisen 772 nm, Rubidium 780 nm) mit <1 MHz absoluter Frequenz-Genauigkeit. Das Lasersystem ist für den wartungsfreien Dauerbetrieb auszulegen und entsprechend staubdicht zu kapseln. Die Messung der Energie von Puls zu Puls ist wie auch die cavity controll in den Laserkopf zu integrieren und die Leistung des nicht genutzten Seeders ist als separater Ausgang zur Verfügung zu stellen. Für seeding und cavity control stehen maximal 2 mW an Leistung des Seeders zur Verfügung. Für spektroskopische Messungen ist eine hohe Leistungsstabilität (<<1 %) von Puls zu Puls als auch eine hohe spektrale Reinheit und Stabilität der Linienbreite (Lorentz-Profil, keine Nebenmoden, Breitband-Emission etc) von Puls zu Puls zu gewährleisten (>99.9 %) und nachzuweisen. Für Messungen in der mittleren Atmosphäre ist eine mittlere Leistung von ~3 W bei einer Pulswiederholrate von 500 Hz Grundvoraussetzung. Aufgrund des Einsatzes an entlegenen Gebieten wie der Antarktis muss ein Austausch der Dioden Pumpe vor Ort ohne Nach-Justage des gepumpten Ringlasers durchführbar sein. Das System ist für den Dauerbetrieb mit hoher Effizienz auszulegen. Aufgrund der begrenzten Infrastruktur steht für den Betrieb des Lasers inklusive aller Peripherien <150 W zur Verfügung. Die geplante Inbetriebnahme des Doppler-Lidar ist für Mitte 2022 geplant. Die Integration des Lasers ins System ist für März 2022 geplant. Die Diodenpumpe des Lasers Nummer 4 basiert auf einer langfristigen Entwicklung mit einem erweiterten FuE Vertrag aus dem Jahr 2013. Das System wird für den Einsatz unter Extrembedingungen entwickelt und ist speziell an die Randbedingungen in einem kompakten Mess-System für Feldeinsätze an abgelegenen Orten wie der Antarktis angepasst. Angaben zum Lieferant: Coherent Europe B.V. Smart Business Park Kanaalweg18A, 3526 KL Utrecht The Netherlands. Das entwickelte Netzgerät für den Lasers Nummer 4basiert auf einer langfristigen Entwicklung mit einem erweiterten FuE Vertrag aus dem Jahr 2013. Das System wird für den Einsatz unter Extrembedingungen entwickelt und ist speziell an die Randbedingungen in einem kompakten Mess-System für Feldeinsätze an abgelegenen Orten wie der Antarktis angepasst. Angaben zum Lieferant: Beratron GmbH Lothringerstr. 52 52070 Aachen.