Entwicklung und Stabilisierung des Lasersystems für die wissenschaftliche Weltraummission LISA

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Entwicklung und Stabilisierung des Lasersystems für die wissenschaftliche Weltraummission LISA

Peterseim, M.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist eine cornerstone mission im wissenschaftlichen Raumfahrtprogramm Horizons 2000 der Europäischen Raumfahrtagentur ESA. Als Observatorium der Astronomie wird LISA durch Detektion von Gravitationswellen neuartige Informationen über den Aufbau und die Entwicklung des Universums verfügbar machen. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung einer geeigneten Strahlquelle sowie deren Frequenz- und Amplitudenstabilisierung entsprechend den Anforderungen der LISA Mission. Auf der Basis des diodengepumpten, monolithischen, nicht-planaren Nd:YAG Ringlasers (NPRO), der in den 80er Jahren an der Stanford University erfunden wurde, wird ein quasi-monolithischer Laserkopf entwickelt, der für mechanische Qualifizierungs-Tests und Thermal-Vakuum-Tests geeignet ist. Zudem wird ein kommerzieller monolithischer, nicht-planarer Nd:YAG Ringlaser frequenzstarr an die Resonanz einer optischen Frequenzreferenz gekoppelt. Bei dieser Referenz handelt es sich um einen Fabry-Perot-Resonator der Finesse 10000, der aus einem Abstandshalter mit optisch aufkontaktierten Spiegeln besteht. Der Resonator wird thermisch isoliert und so dessen Temperaturfluktuationen über 1000 s Mittelungszeit auf etwa 10 mikroK_rms reduziert. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Leistungsstabilisierung des Lasers im Frequenzbereich von 10^-4 Hz bis 1 Hz. Die relativen Leistungsfluktuationen des Nd:YAG-Miniaturringlasers sind auf 4x10^-4/Hz^1/2 bei 0,1 mHz reduziert.