Eine kontinuierliche Lyman-alpha-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen

In dieser Arbeit wird eine schmalbandige kontinuierliche kohärente Lyman-α-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen zur zukünftigen Kühlung von Antiwasserstoff vorgestellt. Die fundamentalen Festkörperlasersysteme ermöglichen es im Vier-Wellen-Misch-Prozess zur Erzeugung der Lyman-α-Strahlung nicht nur die 6^1S – 7^1S-Zwei-Photonen-Resonanz des Quecksilbers sondern erstmals auch die 6^1S – 6^3P-Ein-Photonen-Resonanz zur Erhöhung der Konversionseffizienz optimal zu nutzen. In ersten Messungen wurden 0,063nW Leistung bei Lyman-α erzeugt. Mit dieser Lyman-α-Quelle war es, durch die Nähe des ersten fundamentalen Lasers zur Ein-Photonen-Resonanz, erstmals möglich den kompletten Verlauf der Phasenanpassungskurve des Vier-Wellen- Misch-Prozesses aufzunehmen. Neben den fundamentalen Lasersystemen und der Lyman-alpha-Erzeugung selbst, wird in dieser Arbeit die Detektion der produzierten Lyman-α-Strahlung mit einem Photomultiplier vorgestellt, die soweit optimiert wurde, dass eine zuverlässige Abschätzung der erzeugten Leistung möglich ist. Für diesen Zweck wurde zudem ein Teststand aufgebaut, mit dem die Transmissivität der Optiken, welche in der Lyman-α-Apparatur verwendet werden, bei 121,56nm gemessen wurde. Des Weiteren wird hier eine vielseitige Rechnung vorgestellt, mit der die erzeugte Leistung bei Lyman-α, unter anderem in Abhängigkeit von der Temperatur, der Absorption des ersten fundamentalen Laserstrahls, dem Dichteprofil des Quecksilberdampfes und unter dem Einfluss eines Puffergases, bestimmt wird.

A narrow-band continuous wave coherent Lyman-α source based on solid state laser systems is presented for future cooling of antihydrogen. These fundamental solid state laser systems enable the novel maximum use, not only of the 6^1S – 7^1S-two-photon-resonance of mercury, but also of the 6^1S – 6^3P-one-photon-resonance to enhance the conversion efficiency of the four-wave-mixing-process used to produce Lyman-α. In the first measurements 0.063nW of Lyman-α were produced. Through small detuning of the first fundamental laser from the one-photon-resonance, this Lyman-α source facilitates the first scan across the complete phase matching curve of the four-wave-mixing-process. In addition to these fundamental laser systems and generation of Lyman-α radiation, the detection of the produced radiation by a photomultiplier is described. This detection has been optimized to allow a reliable estimate of the produced Lyman-alpha power. For the same purpose, a testing apparatus was built to measure the transmissivity of the lens and the filters at 121.56nm used in the Lyman-α source. Furthermore a versatile calculation is presented and used to calculate the produced power at Lyman-alpha dependence on temperature, the absorption coefficient of the first fundamental laser beam, the density profile of the mercury vapor and the influence of a buffer gas.