Bisher erreichten Oszillator-Freie-Elektronenlaser nur Ausgangswellenlängen bis zu 176,4 Nanometer. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist es nun gelungen, Optiken herzustellen, mit denen Physiker der Duke University, USA, erstmalig erfolgreich Wellenlängen unterhalb von 170 Nanometer erzeugt haben.
Eingesetzt werden die vom LZH beschichteten Resonatorspiegel im Speicherring-Freien-Elektronen-Laser (FEL) des Triangle University Nuclear Laboratory (TUNL). Die hochreflektierenden Spiegel sind die limitierende Komponente, um mit Laseroszillatoren noch kürzere Wellenlängen zu erreichen. Daher eröffnen die neuentwickelten Optiken neue Möglichkeiten für die Forschung in der Physik.
Fluorid-basiertes Mehrschichtsystem
Die Resonatorspiegel sind strahlungsresistent, thermisch und mechanisch stabil. Das LZH hat für die Spiegel ein fluorid-basiertes Mehrschichtsystem entwickelt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler optimierten dafür mehrere Dünnschichttechniken, um sowohl die hochdichten Beschichtungen als auch schützende Deckschichten herzustellen. Den Forschenden an der Duke University/TUNL ist es mit den LaF3/MgF2-Optiken gelungen sehr stabil und reproduzierbar Laserstrahlen von 168,6 Nanometer bis zu 179,7 Nanometer zu generieren. Diese Bandbreite basiert auf der hohen Verstärkung von über 22 Prozent des FEL. Dem Team der Duke University ist es dadurch erstmalig gelungen, an der High Intensity Gamma-ray Source (HIGS), die vom FEL getrieben wird, 120 MeV Gammastrahlung zu erzeugen.
Das HIGS ist eine Forschungseinrichtung, mit der intensive, polarisierte und nahezu monochromatische Gammastrahlung von 1 MeV bis zu 120 MeV erzeugt werden kann. Diese Compton-Gammastrahlenanlage von Weltrang wird in der Materialforschung, Kernphysik und Beschleunigerphysik eingesetzt.