Untersuchung der Zuverlaessigkeit eines UV- Umlenkspiegels am FLASH Injektorlaser Masud Yama Raofi Carl von Ossietzky Universitaet Oldenburg

Diode-pumped Nd:YLF Oscillator fround trip= 27 MHz Modulators (AOM EOM AOM) 108 MHz 1.3 GHz 13.5 MHz Faraday isolator Piezo tuning of cavity length Stabilized by quartz tubes Fiber-coupled pump diodes Pulse picker Pockels cell Fast current control Diode-pumped Nd:YLF Oscillator Diode pumped Nd:YLF amplifiers LBO BBO Flashlamp pumped Nd:YLF amplifiers IR→ UV Relay imaging telescopes Pulse picker Epulse= 0.3 µJ Epulse= 6 µJ Epulse< 0.3 mJ Epulse< 50 µJ Remote controlled attenuator Double pulse generator - optional Beam shutter Imaging to the cathode Remote controlled mirror box

UV output Pulse vom Laser 0 - 800 Mikropulszuege 0 - 2400 Mikropulszuege 0,3 µs 2400 fr= 1MHz fr= 3MHz fBunches= 10 Hz fBunches= 5Hz

Laser Spiegel im Diagnosekreuz

Oberflaechenqualitaet der Spiegel im Vergleich Mittelwert des Hoehenunterschiedes Oberflaechen - rauhigkeit Pv = 102 nm Kugler Sq = 6.6 - 7.9 nm Pv = 455 nm LT-Ultra Sq = 0.7 - 0.9 nm Grosse Streuung

Transversale Profile im Vergleich Kugler, alter Spiegel LT-Ultra

Zuverlaessigkeitpruefung des Al.Spiegels Laser induzierte Zerstoerungschwelle (F [ ]) N, Anzahl der Pulse Homogenitaet des Gauss-profils auf der Photokathode =gemessener Wert – theoretischer Wert F 1000 10000 100 000 10% x

Mechanismus der Waermeleitung in Metall Laseranregung Elektronen Thermalisierung Te Relaxation Relaxation T Tp Thermalisierung Kristallgitter 2 Temp Modell Klassisch 1 T statistisch 10fs 100ps

Laseranregung, Absorption, optische Eindringtiefe Elektronen absorbieren die Energie des Laserpulses Im Laufe des Pulses beginnt auch die Thermalisierung der Elektronen und des Gitters Gesamtenergie, die Summe der Energiedichten von Elektronen und Phononen steigt waehrend des Pulses linear an Gausspuls Absorbierte Laserleistungsdichte Optische Eindringtiefe

Thermalisierung Stoerung des thermischen Gleichgewichtes der Elektronen untereinander und mit dem Gitter Elektronen haben im athermischen Zustand noch keine definierte Temperatur zugewiesen werden Eine definierte Elektronentemperatur erst nach Anpassung an Fermi - Dirac Verteilung (ca.10fs nach Pulsanfang)

Erwaermung haengt stark von der Art des Materials ab: Metalle Gitterstrukturen, Dielektrika und Isolatoren amorphe Struktur Die Intensitaet und Impulsdauer eines Lasers sind entscheidende Parameter zur Beschreibung der Energiedeponierung im Elektronen – und Gittersystem und damit der Energiediffusion in Metallen

Bei Nanosekunden Pulsen kann waehrend der Laser-Material Wechselwirkung Tel = TG gesetzt werden. 1T Modell Auch bei fs – und ps Pulsen ist das 1T-Modell gueltig, solange das Elektronen und Gittersystem im thermodynamischen GG ist. Ansonsten das sogennante 2 TM.

Klassische Waermeleitungsgleichung Annahme: halbunendlicher Festkoerper, am Rande isoliert, verschwindende Einfluesse an den Festkoerpergrenzen Mit K als Waermeleitfaehigkeit Damit laesst sich die klassische WLG mit Hilfe der greenschen Funktion loesen

Die Waermeeindringtiefe ist ein Mass fuer die mittlere Entfernung, die die Waerme waehrend der Pulsdauer in den Festkoerper hineindiffundiert. Aluminium Der Laserpuls als Oberflaechenquelle (bei z = 0) Fuer Ist die Loesung eine inverse Errorfunktion: