Δημιουργία 2ης αρμονικής σε laser σποράς τύπου Nd:YVO4 και χαρακτηρισμός της σταθερότητας της συχνότητας της μέσω συμβολομέτρων Fabry-Perot

Abstract

Στα πλαίσια των διεθνών πειραμάτων ανίχνευσης κοσμικής ακτινοβολίας, διερευνάτε η ανάπτυξη και βελτιστοποίηση συστημάτων High Spectral Resolution Lidar (HSRL) που θα μας δίνει τη δυνατότητα να μελετάμε τις ατμοσφαιρικές συνθήκες που επικρατούν στον τόπο του πειράματος σε πραγματικό χρόνο. Η εκμετάλλευση της διαφορετικής διεύρυνσης Doppler που υπόκεινται τα μόρια του αέρα σε σχέση με τα σωματίδια των αερολυμάτων κάνει την ιδέα της χρήσης του διστατικού Lidar ιδιαίτερα ελκυστική για εφαρμογή σε πειράματα με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης των ατμοσφαιρικών συνθηκών στην ανίχνευση των κοσμικών ακτίνων. Στην παρούσα εργασία έγινε πρόοδος σε κάποια επιμέρους κομμάτια της συλλογικής προσπάθειας που γίνεται από την πειραματική ομάδα κοσμικών ακτίνων υπερυψηλών ενεργειών του Ε.Μ.Π. Στην εργασία αυτή συγκεκριμένα ασχολούμαστε με την προσπάθεια για δημιουργία μιας αξιόπιστης δέσμης laser η οποία θα πληρεί τις προυποθέσεις που απαιτούνται για τη χρήση της σε πειράματα ατμοφαιρικής επισκόπησης, καθώς επίσης και για τη σχεδίαση και κατασκευή ενός Fabry-Perot etalon. Σχετικά με το laser παρουσιάζονται οι προσπάθειες που έγιναν για την παραγωγή 2ης αρμονικής συχνότητας με τη χρήση μη γραμμικών κρυστάλλων καθώς και ο χαρακτηρισμός μιας συσκευής laser με σκοπό την εξέταση της για το αν πλήρει τα κριτήρια που απαιτούνται (μονοχρωματικότητα, σταθερότητα, ένταση). Η περιγραφή είναι θεωρητική και πειραματική και τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα. Όσον αφορά τη σχεδίαση και κατασκευή ενός Fabry-Perot etalon, αξίζει να πούμε ότι παρότι τα etalon αυτά είναι εμπορικά διαθέσιμα, θεωρήθηκε θεμελιώδους σημασίας η απόκτηση της σχετικής τεχνογνωσίας για την κατασκευή τους (φυσικά το ίδιο ισχύει και για τη δέσμη laser) και παρουσιάζεται όλη η μελέτη για το σχεδιασμό που έγινε καθώς και η πειραματική προσπάθεια που πραγματοποιήθηκε με κατεύθυνση την δημιουργία ενός αξιόπιστου Fabry-Perot etalon για το λεγόμενο δίαυλο αερολυμάτων και δευτερευόντος για το δίαυλο των μορίων.

In the frame of international cosmic ray experiments is investigated the development and optimization of High Spectral Resolution Lidar (HSRL) which will enables us to study the atmospheric conditions at the place of the experiment in real-time. The exploitation of different Doppler broadening effect that matters at the air molecules in relation to the aerosol particles makes the idea of using bistatic Lidar particularly attractive for application in experiments with purpose the study of the influence of atmospheric conditions on the detection of cosmic rays. In the present thesis was made progress on some individual pieces of the collective effort made by the experimental team of Ultra High EnergiesCosmic Rays of NTUA. This thesis specifically is envolved with the effort to create a reliable laser beam which meets the requirements for use in experiments of atmospheric overview, as well as the design and construction of a Fabry-Perot etalon. About the laser are presented the efforts made to produce second harmonic frequency with the use of nonlinear crystals and characterization of a laser device with purpose the examination if it meets the required criteria (slm, stability, intensity). The description is theoretical and experimental and results are presented are very interesting. As for the design and construction of Fabry-Perot etalon, it is worth saying that although these etalons are commercially available, was considered essential the acquisition of skills to build them (of course the same goes for the laser beam) and occurs thoughout the study for the design and the experimental effort that was in the direction of the construction of an etalon with high standards for the so-called aerosol channel and secondary for the molecules channel.