XFEL: Installation eines Pump-Probe-Lasers in Zeitraffer

Das sind 11 Monate Arbeit, komprimiert auf 5 Minuten. Die Zeitraffer zeigt die sorgfältige Installation eines der Pump-Probe-Lasersysteme am European XFEL. Die Anlage beherbergt derzeit drei solche Lasersysteme.

Die Pump-Probe-Lasersysteme werden zur Messung ultraschneller Phänomene wie der Bewegung von Atomen eingesetzt. Ein ultrakurzer optischer Laserpuls regt die Probe an. Dieser Puls wird typischerweise von einem Röntgenlaserpuls gefolgt, der ein Bild der Probe aufnimmt. Viele Bilder mit unterschiedlichen Verzögerungen zwischen den beiden Pulsen werden zu einem molekularen Film zusammengesetzt, der die Dynamik ultraschneller molekularer Prozesse offenbart, die nur wenige Femtosekunden dauern (1 Femtosekunde entspricht einem Billiardstel einer Sekunde).

"Mit der Zielsetzung, Pulse von 10-15 Femtosekunden Dauer, Millijoule Pulsenergie und MHz-Wiederholrate zu erzeugen, stellte die Entwicklung dieses Lasers eine ziemliche Herausforderung dar. Unsere Ziele gingen weit über das hinaus, was bis dahin gezeigt wurde", sagt Maximilian Lederer, Gruppenleiter der Gruppe Optische Laser. "Um qualitativ hochwertige Pump-Probe-Experimente zu ermöglichen, mussten wir unsere Laser dem Burst-Modus des Röntgenlaser anpassen und beide Systeme femtosekundengenau  synchronisieren.  Letztendlich haben wir uns für einen Ansatz mit optisch-parametrischer Verstärkern entschieden. Als Schlüsselfaktor für den Erfolg erwies sich die richtige Mischung aus eigenen Entwicklungen und Kollaborationen mit Industriepartnern", fügt er hinzu.  Das Steuerungs- und Überwachungssystem ermöglicht bereits jetzt eine Fernbedienbarkeit, und die Gruppe ist fleißig dabei, weitere Funktionen in naher Zukunft zu ermöglichen.