LIGO's Laser

  1. Частота и стабильность питания

Подробная схема лазерной системы LIGO, показывающая компоненты усиления мощности и стабилизации частоты

Луч 200 Вт, который поступает в интерферометры LIGO, начинается внутри лазерного диода, который использует электричество для генерации луча ближнего инфракрасного излучения мощностью 4 Вт, 808 нм. В то время как лазерные диоды являются типом устройств, которые можно встретить в повседневных лазерных указках, при мощности 4 Вт, LIGO в 800 раз мощнее, чем большинство имеющихся в продаже лазерных указок. Этот луч сначала направляется в кристалл искусственного граната размером с ноготь, в котором он циркулирует и стимулирует излучение пучка мощностью 2 Вт с длиной волны 1064 нм. Это устройство генерации кристалла называется неплоским кольцевым генератором (NPRO), а полученный луч мощностью 2 Вт называется «затравочным» лучом, потому что в конечном итоге он превратится в гораздо более мощный лазер.

Непланарный кольцевой генератор, в котором лазер LIGO начинает свое путешествие. (Фото: Питер Кинг)

В то время как 1064 нм является целевой длиной волны для лазера LIGO, ему нужно в 100 раз больше энергии, прежде чем он сможет войти в интерферометр. Чтобы попасть туда, 2-ваттный затравочный луч подвергается двум ступеням усиления, которые увеличивают его мощность почти до 200 Вт.

На многогранном первом этапе усиления затравочный пучок проходит через устройство, называемое усилителем мощности генератора (MOPA). MOPA содержит четыре тонких стержня лазерного усилителя, которые начинают процесс повышения мощности. Эти стержни, состоящие из стеклоподобного материала из неодима, иттрия, лития и фторида, имеют размер графита внутри карандаша: всего 3 мм в диаметре и 5 см в длину.

Чтобы усилить затравочный пучок, молекулы в каждом стержне сначала запитываются, направляя отдельные 808 нм лазеры в каждый стержень. Когда затравочный пучок также проходит через первый стержень, молекулы стержня реагируют излучением фотонов с длиной волны 1064 нм с такими же свойствами (фаза, длина волны), что и у поступающего затравочного пучка. Эти новые фотоны с длиной волны 1064 нм соединяются с фотонами из исходного пучка, движущимися в том же направлении (чем больше фотонов, тем больше мощность). Этот более мощный пучок затем перемещается во второй стержень, где этот процесс усиления происходит снова, затем снова в третьем и снова в четвертом стержне. Подобно притокам реки, на каждой стадии этого процесса усиления все больше и больше фотонов с одинаковой длиной волны присоединяются к затравочному пучку, постепенно увеличивая его мощность.

Путь луча от MOPA (синяя линия, входящая снизу слева) через генератор высокой мощности, поскольку он усиливается от 35 Вт до 200 Вт. (Предоставлено: Caltech / MIT / LIGO Lab)

Луч 2 Вт выходит из NPRO (внизу слева) и проходит через серию зеркал и линз через стержни усилителя. Каждый стержень немного увеличивает мощность, пока не достигнет 35 Вт. (Фото: Caltech / MIT / LIGO Lab)

К тому времени, когда затравочный пучок прошел через все четыре стержня, его мощность увеличилась с 2 Вт до 35 Вт, при этом длина волны была 1064 нм. Путь, который проходит луч от NPRO через 4 стержня, показан на рисунке справа (щелкните изображение, чтобы увеличить его).

Заключительная стадия усиления мощности достигается в другом четырехстержневом устройстве, называемом генератором высокой мощности (HPO). В HPO используются еще четыре стержня усилителя, примерно того же размера, что и стержни MOPA, но изготовленные из другого материала. Когда луч проходит через эти стержни, как и в MOPA, он получает дополнительное усиление от лазерного света, направляемого через пучки волоконно-оптических кабелей, расположенных в виде цветка, и шириной всего 3 мм.

7 волоконно-оптических кабелей обеспечивают мощность 315 Вт для стержней в HPO, стимулируя их излучать больше света с длиной волны 1064 нм.

Каждое волокно несет 45 Вт мощности лазера, поэтому каждый пучок выдает 315 Вт (7 волокон по 45 Вт каждый) в каждый стержень, чтобы заполнить его и излучать все больше и больше лазерного света. К тому времени, когда луч выходит из HPO, он, наконец, достиг желаемой мощности 200 Вт. Сложность этого устройства показана на изображении внизу слева (щелкните изображение, чтобы увеличить его).

Частота и стабильность питания

Несмотря на чистоту и стабильность исходного пучка, он не обладает достаточной стабильностью для использования. Лазер LIGO должен быть в 100 миллионов раз более стабильным, чем он сам по себе. Чтобы достичь этого беспрецедентного уровня стабильности, вариации собственной частоты луча (то есть его неспособность непрерывно излучать один, отдельный цвет света) и флуктуации мощности механически уменьшаются примерно в 100 миллионов раз посредством ряда механизмов обратной связи до В интерферометре используется лазер. Весь этот процесс похож на настройку самого сложного пианино в мире.

Колебания мощности также уменьшаются за счет контуров управления с обратной связью, которые используют данные фотоприемника для определения колебаний мощности. Чтобы узнать больше о системах обратной связи и управления LIGO, посетите Системы обратной связи и управления ,

Лазер LIGO генерируется в его лазерной комнате многочисленными устройствами на столе.

Календарь

«     Август 2016    »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Популярные новости

Заливы на карту сбербанка без предоплаты
Наверное каждый пользователь всемирной паутины Интернет, который регулярно бродит безграничными ее просторами, сталкивался с объявлениями о мгновенном заливе денег на карту. Причем подобного рода операция

Банковская карта МТС
вернутся к содержимому Кроме стандартного кредитования физических лиц многие банки предлагают своим потенциальным клиентам получить кредитные банковские карты. У этого продукта есть свои тонкости и нюансы,

Надоел гипсокартон? Может, подойдёт зеркальный кассетный, реечный или натяжной потолок?
Появление гипсокартона и точечных светильников дизайнеры называют началом новой эпохи в оформлении потолка.   Лёгкость и пластичность основного материала, изобилие цветовых решений, множество вариантов

Феи огня картинки
Феи Огня Картинки По запросу « феи огня картинки » нашлось 6937 фото Боги древней греции – список. Содержание: Главные божества древней греции: 12 олимпийских богов, их помощники и спутники. Первоначальные

Ба Цзы: построить и расшифровать карты
На чем основана система Китайская метафизическая система, называемая Ба цзы, является инструментом учения Фен Шуй и используется для познания окружающего человека мира, для определения собственных возможностей

КВН Ольга Картункова: Лучшее! Карьера Ольги Картунковой: В 2006 году команда приняла участие в фестивале команд КВН. С этого момента Кар
Тука рассказывает о реальности и малюет сказки о мире без России Заместитель министра по вопросам временно оккупированных территорий и внутренне перемещенных лиц Георгий Тука не является сторонником сугубо

Герои картин Виктора Попкова
Герой картин В. Попкова 60-х («Бригада отдыхает», «Двое», «Полдень») — человек, который своим трудом утверждает себя на земле. Художнику интересны его активные и целеустремленные взаимоотношения с современной

Астрономы создали карту облаков экзопланеты Kepler-7b
Наблюдая за планетой с помощью "Спитцера" и "Кеплера" в течение более трех лет, мы смогли создать карту облаков этого гиганта. Мы не ожидали увидеть океаны или континенты, но мы обнаружили четкие следы,

Необычные картины Ruth Oosterman и ее двухлетней дочери
183 Просмотров Канадская художница Ruth Oosterman (Рут Остерман) заметила у своей двухлетней замечательной малышки с прекрасным именем Ева, тягу к творчеству которым занимается она сама уже много лет.

Базы отдыха Апрелевки, отзывы на tulp.ru: отзывы, адреса, телефоны, фото, карта, лучшая база отдыха в Апрелевке
Базы отдыха – места, где можно вволю насладиться легким ветерком, манящим ласковым солнцем и вкусной едой. В самом Апрелевке и его окрестностях расположено немало баз отдыха, но не каждая из них способна