Laser und gequetschtes Licht

Das AEI verfügt über viele Jahre an Erfahrungen in der Entwicklung, Herstellung und Installation von Lasern und Quetschtlichtquellen in der Gravitationswellen-Interferometrie auf der Erde.

Wir haben vorstabilisierte Hochleistungslaser für GEO600 und Advanced LIGO entwickelt und dort installiert. Am AEI entwickelte und gebaute Quetschlichtquellen verbessern die Empfindlichkeit von GEO600 und Advanced Virgo. Derzeit konzentriert die Gruppe „Laser und gequetschtes Licht“ am AEI ihre Forschung auf stabilisierte Hochleistungslaser und nicht-klassische Lichtquellen für Gravitationswellen-Detektoren der nächsten Generation, wie das Einstein-Teleskop und Cosmic Explorer.

Benno Willke und Henning Vahlbruch sind Ko-Vorsitzende der Arbeitspakete „Laser“ bzw. „Quetschlicht“ des Einstein-Teleskops und tragen maßgeblich zum Design von Europas Detektor der dritten Generation bei.

Hochleistungslaser für derzeitige und zukünftige Gravitationswellen-Detektoren

Die interferometrische Messung der Auswirkungen von Gravitationswellen erfordert maßgeschneiderte Laserquellen hoher Leistung mit extrem geringem Leistungs- und Frequenzrauschen. Wir haben diese Laserquellen für das derzeitige Netzwerk von Gravitationswellendetektoren zusammen mit dem Laser Zentrum Hannover entwickelt und gebaut.

Entwicklung von Hochleistungslasern bei 1064 nm

Derzeitige und zukünftige Gravitationswellen-Detektoren erfordern schmalbandige, leistungsstarke Laser mit geringem Rauschen und hoher Strahlqualität, um eine hohe Empfindlichkeit bei hohen Frequenzen zu erreichen.

Laserstabilisierung

Die kontinuierliche Verbesserung der bodengebundenen Gravitationswellen-Detektoren und die Vorbereitungen für ihre nächste Generation stellen hohe Anforderungen an deren stabilisierte Laserquellen. Die Laserquelle für die interferometrische Messung in den Detektoren muss einmodig, linear polarisiert, monochromatisch und mit geringem Laserrauschen sein. Ihr Frequenzrauschen und Leistungsrauschen muss aktiv und passiv stabilisiert werden, um das erforderliche Stabilitätsniveau zu erreichen.

Vorstablisierte Laserquelle für den ETpathfinder

Wir liefern die vorstabilisierte Quelle für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1550 nm für ETpathfinder, die Testanlage für das Einstein-Teleskop, die derzeit in Maastricht aufgebaut wird.

Leistungsstabilisierung mit Quetschlicht verbessern

Wir haben die erstamalig eine mit gequetschtem Licht verbesserte Laserleistungsstabilisierung gezeigt. Die Verbesserung entspricht einer fast zehnfachen Erhöhung der Laserleistung in einem klassischen Aufbau.

Stabilisierung der Laserleistung mittels Strahlungsdruck

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

Schwankungen der Laserleistung mit Quantenkorrelationen messen

Die hier untersuchte Technik der „Quantenkorrelationsmessung“ (QCM) stellt eine einfache Alternative für die Messung des Laserleistungsrauschens außerhalb eines Regelkreises dar.

Laserstabilisierung bei 1550 nm

In Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. untersuchen wir Möglichkeiten der Laserstabilisierung für Laserquellen bei einer Wellenlänge von 1550 nm für den möglichen Einsatz in zukünftigen Gravitationswellen-Detektoren.

Lasersysteme für ALPS

Wir stellen wesentliche Teile des experimentellen Aufbaus für ALPS II (Any Light Particle Search II) zur Verfügung und führen gleichzeitig grundlegende Laborexperimente durch. ALPS II bei DESY in Hamburg sucht nach einer neuen Klasse von Elementarteilchen mit geringer Masse.

Prototyp des Kontrollsystems für ALPS II

Das AEI hat einen miniaturisierten 1-Meter-Prototyp von ALPS II aufgebaut und betreibt diesen, um einige fundamentale Konzepte des Experimentes zu untersuchen.

70-Watt-Lasersystem für ALPS II

Der Hauptbeitrag des AEI zur ALPS II-Hardware ist das Hochleistungslaser-System und Komponenten, die den Laserstrahl auf die Eigenmode des ALPS II-Erzeugungsresonators anpassen.

Gequetschtes Licht

Die Verwendung von gequetschten Vakuumzuständen des Lichts ist eine Schlüsselkomponente derzeitiger und zukünftiger Gravitationswellen-Detektoren, deren Messempfindlichkeit durch quantenmechanisches Rauschen über einen großen Teil ihres Frequenzbandes begrenzt ist.

Quetschlicht-Quellen für Gravitationswellen-Detektoren

Wir haben Quetschlichtquellen für GEO600 und Virgo entwickelt und gebaut. Wir entwickeln dieselbe Technologie auch für Gravitationswellen-Detektoren der nächsten Generation.

Erzeugung stark gequetschter Zustände

Wir entwickeln Quellen für stark gequetschte Lichtzustände, um präzise metrologische Anwendungen zu verbessern. Wir halten den Weltrekord für gequetschte Lichtzustände mit einem Niveau von 15 dB.