Aufbau und Charakterisierung eines hochstabilen Nd:YAG Lasers für ein Indium Frequenznormal

Der 3P0 - 1S0 Übergang (Uhrenübergang) des einfach ionisierten
Indiums (lambda = 236,5 nm) gilt als einer der aussichtsreichsten
Kandidaten für ein neues Frequenznormal im optischen Bereich mit
einer relativen Genauigkeit von 10^-18. Als kurzzeitstabilen
Oszillator benötigt man hierfür einen Laser mit einer Linienbreite,
die kleiner als die natürliche Linienbreite des Uhrenübergangs ist
(0,8 Hz). Die Koinzidenz der vierfachen Frequenz des Nd:YAG
Laserüberganges bei 946 nm mit dem Indiumübergang bietet die
Möglichkeit einen diodengepumpten monolithischen Ringlaser aus
Nd:YAG (MISER) hierfür zu verwenden, was die Möglichkeit eröffnet
mit einem sehr kompakten Aufbau in neue Bereiche der
Frequenzstabilität vorzudringen. Der MISER wird hierfür auf einen
hochstabilen Referenzresonator mittels der Pound-Drever-Hall
Stabilisierungstechnik stabilisiert. Als Resonatoren werden
verschiedene Materialien (Zerodur und ULE), wie auch verschiedene
geometrische Abmessungen verwendet, die jeweils in einer
Vakuumkammer innerhalb einer temperaturstabilisierten Umgebung
gelagert sind. Das Hauptproblem bei der Verbesserung der absoluten
Frequenzstabilität des Uhrenlasers besteht darin, dass der
Referenzresonator, eine sehr gute Isolierung gegenüber äußeren
Einflüssen wie seismischen Vibrationen und Temperaturfluktuationen
erhalten muß. Auf dem Weg zur sub-Hertz Stabilität des Lasers
werden hierfür verschiedene Methoden untersucht. Für die Isolierung
der seismischen Vibrationen stellt sich ein aktiv
vibrationsisolierendes System (AVI) als besonders effektiv heraus,
dessen Leistungsfähigkeit ausgiebig untersucht wird. Mit Hilfe
einer neuen Art der zweifachen Frequenzstabilisierung eines Lasers
auf einen Referenzresonator werden schließlich Rekordwerte
hinsichtlich der Qualität der Anbindung des Lasers an die
Referenzfrequenz eines Resonators von