Resonator 2

Thermal noise limit: 3×10^-16

Resonatorgeometrie

Design by T. Rosenband (NIST, USA): Mushroom

geringe Sensitivität der Resonatorlänge auf angreifende Beschleunigungen

Spacer material: Ultra-low expansion glass (ULE)

einem technischen Glas, das einen Nulldurchgang des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei Raumtemperatur besitzt

Dies gewährleistet eine geringe Sensitivität auf temperaturinduzierte Längenänderungen des Resonators.

Length: 10 cm → FSR: 1.5 GHz

Mirror substrates: Fused silica (FS)

Auf die Substrate sind dielektrische Schichtsysteme aufgetragen:

eine Seite hochreflektierende Beschichtung

andere Seite mit Antireflex-Beschichtung

Wavelength: 910-920 nm

Die Spiegel besitzen Krümmungsradien von R1 → 1 und R2= 50 cm

Finesse: F ≈ 600.000 → Linewidth ≈ 2.5 kHz

Strahlradius: w0= 240 µm

Vacuum

Verursachte Fluktuationen der optischen Resonatorlänge und Minderung durch eine Operation in einem Vakuumsystem:

Brechnungsindexschwankungen der Luft im Resonatorvolumen

Temperaturschwankungen

akustische Frequenzen

Der gesamte Aufbau wurde mittels einer Turbomolekularpumpe (TMP) evakuiert. Nach Erreichen des Enddruckes von etwa 5×10^-8 mbar wurde die TMP entfernt und der Druck alleinig durch die Ionen-Getter-Pumpe (IGP) aufrechterhalten. Durch die Verwendung einer IGP wird dabei insbesondere sichergestellt, dass keine zusätzlichen Vibrationen verursacht werden, wie dies etwa bei mechanischen Vakuumpumpen wie einer TMP der Fall wäre.

Zylindrische Vakuumkammer

Material: Edelstahl

Länge: 25cm

Innendurchmesser: 15cm

zwei CF-150 Flansche

Vertikal von der Kammer zweigt eine CF-40 Verbindung ab

T-Stück CF-40 an der CF-40 Verbindung angeschlossen

Iongetterpumpe

Iongetterpumpe an dem T-Stück angeschlossen

Typ: Starcell 30 mit MiniVac-Controller, Varian

Eckventil

Eckventil an dem T-Stück angeschlossen

Typ: ZCR-40R, VG Scienta

Optische Zugang

Optische Zugang durch zwei Fenster

Durchmesser: ~30mm

beidseitig antireflex-beschichtete Substrate für 914nm: 38×6,35 mm Quarzglassubstrate (SQ2) mit kundenspezifischer Beschichtung, Laseroptik

Oberfläche haben Keil von 30 Bogenminuten uzeinander um parasitäre Interfenzeffekte zu vermeiden

zentriert auf den CF-Flansch mit Indium befestigt

Spacer mounting

Die Lagerung ist entscheidented für eine definierte Einwirkung äußerer Kräfte auf den Resonator, welche sich in der Beschleunigungssensititvität der Resonatoren widerspiegelt. Zudem ist die Minimierung der thermischen Leitfähigkeit des gesamten Aufbaus von wichtiger Bedeutung.

Der Resonator selbst wird auf einer Halterung aus Teflon gelagert

Der Spacer liegt dabei symmetrisch auf vier identischen Punkten aus Viton auf dem Teflon-Block auf

jeweils mit einer quadratischen Fläche von 1,5×1,5 mm

Vitonplättchen-Stärke: 0,5 mm

Die Teflonhalterung für den Resonator liegt auf drei definierten Punkten auf den Stangen auf für eine stabile Lagerung

Diese Konstruktion erlaubt ein praktikables Einsetzen und Entnehmen des Resonators:

Dieser wird außerhalb der Kammer präzise auf den gewünschten Auflagepunkten auf der Teflon-Halterung positioniert und die Halterung mit dem darauf befindlichen Resonator im Anschluss daran in die Vakuumkammer eingesetzt. Dies ermöglicht eine flexible Änderung der Auflagepunkte des Resonators und vermeidet eine unpräzise Montage innerhalb der Vakuumkammer.

Die Teflon-Stangen liegen auf zwei mit der Vakuumkammerinnenwand verschweißten Edelstahl-Segmenten auf

Grund für die Wahl des Materials Teflon:

geringe thermische Leitfähigkeit von den Kammerwänden zum Resonator

Teflon hat eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit von 0,25 W/mK

Zudem wurde zur weiteren Minimierung der thermischen Leitfähigkeit der gesamte Aufbau so konstruiert, dass die mechanischen Kontaktflächen zwischen den einzelnen Elementen minimal sind.

Passive temperature isolation

Da unter UHV der dominante Wärmetransportprozess von den Kammerwänden zum Resonator durch die Wärmestrahlung vermittelt wird, ist der Resonator zur weiteren thermischen Isolierung von einem Wärmeschild umgeben.

Passive Temperaturisolation mit 3 Wärmeschilde-Zylinder

Material: Aluminium

Beschichtung: gold

Die Wärmeschilde liegen auf den Teflon-Stangen auf

Die Wärmeschilde besitzen zwei Aperturen, um den optischen Zugang zum Resonator zu gewährleisten

Doppelpass AOM

EOM