Zpět na Realizace

Demonstrátor teleskopu pro přenos svazku femtosekundových laserů

Demonstrátor teleskopu pro přenos svazku femtosekundových laserů

Pro přenos laserových svazků se běžně využívá čočkový tzv. 4f systém. Pro potřeby projektu ELI byl navržen a vyroben demonstrátor zrcadlového systému pro přenos svazků, který je umístěn ve vakuu. Součástí projektu byl návrh optiky, ověření funkčnosti, návrh optomechaniky a vakuového systému, výroba optiky, výroba optomechaniky, výroba vakuového systému a optické testy.

V rámci projektu ELI bude třeba přenést svazky femtosekundových laserů od vlastního “laseru” do experimentálních hal, což s sebou nese několik problémů:

  • Je třeba přenést nejen profil intenzity, ale i tvar vlnoplochy (tj. divergenci svazků), a to na vzdálenost 20m.
  • Není možné použít klasické čočkové 4f uspořádání, neboť puls je příliš krátký a čočky by způsobili rozšíření pulsu v čase, a také příliš intenzivní, a tedy část energie absorbovaná v čočkách by byla problematická.
  • Navíc je nutné vést svazek ve vakuu (alespoň 1e-5 mbar, lépe v místech ohnisek).
  • Přenášený svazek má mít tvar čtverce o straně 210 mm.

Proto bylo navrženo řešení využívající místo čoček vhodnou kombinaci zrcadel. Cílem projektu pak bylo navrhnout konkrétní uspořádání, uchycení zrcadel, optických lavic a vakuových komor, a tyto komory a zrcadla pak vyrobit a otestovat ve viditelném světle

Projekt nakonec sestával z několika fází, které lze shrnout takto:

  • Byly provedeny testy navrženého optického uspořádání na zmenšeném modelu na optickém stole. Tím se ověřila principiální funkčnost, a jsme získali zkušenosti s justáží navržené soustavy a s její citlivostí ne přesnost nastavení.
  • Následně bylo navržena mechanika, tj. způsoby upevnění zrcadel, dále vakuové komory, její nosník, nosníky optické lavice atd.
  • Následně byla vyrobena napřed sada komor, mechaniky a optiky pro jeden teleskop (tj. dvě komory). Na tomto prvním teleskopu byly provedeny vakuové a optické testy.
  • Na základě zkušeností s první sadou byly upraveny podklady pro výrobu sady druhé.
Vzhledem k tomu, že komory finálního teleskopu budou umístěny na strop budovy ELI, byly vyrobeny z hliníkové slitiny, čímž se snížila hmotnost komor (nerezové by při stejné pevnosti měli asi o 50% vyšší hmotnost) a i přes vnitřní průměr komor 1.2 metru s nimi stále lze manipulovat ručně. Optické komory byli umístěny na nosnících, které umožňovali připevnění ke stropu (resp. k podlaze v případě testů), a navíc i jemnou justáž její polohy po připevnění a to v 6 osách. Uvnitř optické komory byla nakonec vytvořena optická lavice, která je připevněna ke stropu nezávisle na komoře (s tou je ve styku pouze přes vlnovce) pro minimalizaci přenosu vibrací vakuového systému na optickou lavici. Také optická lavice umožňuje po připevnění jemnou manipulaci a nastavení polohy v 6 osách. Na optickou lavici jsou pak umístěny vlastní držáky zrcadel, které umožňují motorizované natáčení zrcadel podél 2 os a ještě další manuální justáž.
Optické testy byly prováděny s průměry svazku cca 80 mm a 200 mm. Testy přenosu intenzity byly prováděny pomocí několika siemens star (komerční i na zakázku vyrobená o průměru 200 mm). Proměřování vlnoplochy pak variací Hartmannova testu.