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Cuvillier Verlag

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Ein Lasersystem für Experimente mit Quantengasen unter Schwerelosigkeit

Printausgabe
EUR 49,90

E-Book
EUR 34,90

Ein Lasersystem für Experimente mit Quantengasen unter Schwerelosigkeit (Band 61)

Max Schiemangk (Autor)
Wolfgang Heinrich (Herausgeber)

Vorschau

Leseprobe, PDF (1,1 MB)
Inhaltsverzeichnis, PDF (39 KB)

ISBN-13 (Printausgabe) 9783736972933
ISBN-13 (E-Book) 9783736962934
Sprache Deutsch
Seitenanzahl 166
Umschlagkaschierung matt
Auflage 1
Buchreihe Innovationen mit Mikrowellen und Licht. Forschungsberichte aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Band 61
Erscheinungsort Göttingen
Promotionsort Berlin
Erscheinungsdatum 25.11.2020
Allgemeine Einordnung Dissertation
Fachbereiche Physik
Physik der kondensierten Materie (einschließlich Festkörperphysik, Optik)
Schlagwörter QUANTUS-Projekte, Experimentierkammer, Elektronik, Kapselinfrastruktur, Atome, Kohärente Manipulation, Detektion kalter Atome, Katapult, Systemdesign, Schlüsselkomponenten, Opto-Mechanik, Referenzlaser, MOPA-Lasermodule, Halbleiterlaser, MOPA-Konzept, Master Oszillators, Verstärker, Lasermodulentwicklung, Halbleiterkomponenten, Mikro-optische Integration, Messmethoden, Mechanischer Test, Frequenzbereich, Frequenzrauschen, Amplitudenrauschen, Softwareimplementierung,QUANTUS projects, Experimental chamber, Electronics, Capsule infrastructure, Atoms, Coherent manipulation, Detection of cold atoms, Catapult, System design, Key components, Opto-Mechanics, Reference laser, Amplifier, Laser module development, semiconductor lasers, Measurement methods, Semiconductor Components
Beschreibung

Bereits Galilei untersuchte, ob verschiedene frei fallende Körper im Schwerefeld der Erde gleich stark beschleunigt werden. Diese sogenannte Universalität des freien Falls wurde seither immer präziser experimentell untersucht. Quantenmechanische Messmethoden, die auf Materiewelleninterferometrie beruhen, bieten einen neuen Ansatz, die Messgenauigkeit noch weiter zu verbessern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Lasersystem für ein neues Experiment entwickelt, das erstmals Zwei-Spezies-Atominterferometrie in Mikrogravitation demonstrieren soll.
Dieses Lasersystem wurde so konzipiert und mechanisch designt, dass es die funktionalen Anforderungen erfüllt und auf dem Katapult des Bremer Fallturms eingesetzt werden kann – mit den folgenden Spezifikationen: Volumen < 44 l; Masse < 35 kg; sofort voll funktionsfähig nach Beschleunigungen von 30 g. Der in der Arbeit funktional sowie mechanisch qualifizierte Teil des Lasersystems wird inzwischen routinemäßig am Fallturm eingesetzt.
Dafür wurden kompakte und robuste schmalbandige Diodenlasermodule entwickelt, die Ausgangsleistungen von bis zu 3,7 W auf einer Grundfläche der optischen Bank von nur 10 mm x 50 mm liefern. Am Arbeitspunkt von1 W besitzen die Strahlquellen Linienbreiten im Bereich von 100 kHz (Lorentz) bzw. 1 MHz (-3 dB, 10 µs). Um die spektrale Stabilität der Lasermodule nachzuweisen, wurde ein spezielles Messverfahren zur Charakterisierung des Frequenzrauschens freilaufender Laser entwickelt.
Diese Entwicklungen tragen entscheidend dazu bei, ein Zwei-Spezies-Atominterferometer in Mikrogravitation zu demonstrieren – und sind damit einer der wichtigen Schritte auf dem Weg zu einem Test der Universalität des freien Falls mit Quantengasen unter Schwerelosigkeit.