Upload
lilia
View
20
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
PITZ. Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen. Marc H änel DPG-Tagung Heidelberg 6.3.2007. Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007. PITZ. PITZ: Photoinjektor-Teststand Zeuthen - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Charakterisierung des Photo-Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Katodenlasers am Photoinjektor-
Teststand ZeuthenTeststand Zeuthen
Charakterisierung des Photo-Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Katodenlasers am Photoinjektor-
Teststand ZeuthenTeststand Zeuthen
Marc Hänel
DPG-Tagung Heidelberg
6.3.2007
PITZ
PITZCharakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am
Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand ZeuthenMarc Hänel
DPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ: Photoinjektor-Teststand Zeuthen Test und Optimierung von Photoinjektoren für FEL-Anwendungen (z.B. XFEL)
PITZ
Anforderungen an den Laser:
1. verwendete Katoden aus Cs2Te (Austrittsarbeit 4,2eV) => λ<295nm2. Quanteneffizienz von Cs2Te: 0,5-20% => für 1nC Ladung EPuls ≥ 8,4µJ3. möglichst viele Laserpulse innerhalb eines RF-Pulses (800µs)4. optimale Emittanz des Elektronenpaketes mit:
• zeitliches flat-top Profil (FWHM: 20ps, Anstiegs/Abfall-Zeiten: 2ps)• räumliches flat-top (Durchmesser 0,55-2,1mm)
„Bierdosen“-Form:
y
x
t
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ
photo-diode
#1
photo-diode
#3
wavelengthconversion
IR -> UV
outputpulses
photo-diode
#2
pulseshaper
boosteramplifier(2 stages)
mainpulse picker
auxiliarypulse picker
preamplifier(4 stages)
modelockedoscillator
Lasersystem bei PITZ (entwickelt vom MBI)
1. ein Oszillator generiert Pulszüge bei einer Wellenlänge von λ=1064nm(tFWHM=3ps)
2. doppelbrechende Filter formen den Puls zeitlich(trapezförmig, tFWHM=18ps, Anstiegs-/Abfall-Zeiten ca. 5-6ps)
3. die Pulse werden in weiteren 6 Stufen verstärkt und4. abschließend ins UV konvertiert
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ
Lasersystem bei PITZ (entwickelt vom MBI)
transmission < 20 %losses > 80 %
Photocathodelaser
<--- 10...25 m --->
photo-cathode
beamline telescopeor spatial filterwith pinhole
Gaussianlaser beamD = 2 mm
overfilledbeam-shaping
apertureD = 1...4 mm
transmission < 20 %losses > 80 %
Photocathodelaser
<--- 10...25 m --->
photo-cathode
beamline telescopeor spatial filterwith pinhole
Gaussianlaser beamD = 2 mm
overfilledbeam-shaping
apertureD = 1...4 mm
Räumliches flat-top mittels strahlformender Apertur (Lochblende mit variablem Durchmesser)-> genaue Abbildung auf Katode notwendig (Interferenzringe)
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ
Überwachte Parameter – experimenteller Aufbau
Laserdiagnose-Aufbau vor Vakuumfenster1. Pulsenergie
Photomultiplier (PMT)
3. räumliches Strahlprofil
virtuelle Katoden (CCD)
2. Position auf derKatode
Quadrantendiode (QD)
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ
Überwachte Parameter – experimenteller Aufbau
vergrößerte Ansicht1. Pulsenergie
Photomultiplier (PMT)
3. räumliches Strahlprofil
virtuelle Katoden (CCD)
2. Position auf derKatode
Quadrantendiode (QD)
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
PITZ
Überwachte Parameter – longitudinale Pulsform
streak-Kamera - Messung Auswertung des Profils
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
Messungen: Pulsdauer 18-20ps FWHM, Anstiegs-/Abfallzeiten 5-7ps sowie5% Modulationen des flat-top (peak-peak)
PITZ
Überwachte Parameter – transversale Pulsform
Gauß-Profil des Laser flat-top nach der BSA (CCD-Kamera)
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
Messungen: ca. 10-20% Modulation des flat-top (Interferenzringe)
PITZ
Überwachte Parameter – Pulsenergien (PMT – Signal)
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
µs
PMT-Signal
Messungen: +/- 2,5% Schwankung der Intensität
PITZ
Überwachte Parameter – Strahlposition (Quadranten-Photodiode)
U1 U2
U3 U4
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
Messungen: Verschiebung des Laserspotposition um 140µm während eines Pulszuges – Ursache noch ungeklärt
PITZ
Aktuelle Arbeit
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007
1. online-Kalibrierung der Verstärkung des Photomultipliers (M.Hänel)2. Auswertung der QD-Signale für inhomogene Strahlprofile (Y.Ivanisenko,M.Hänel)3. Ursache für den Strahldrift4. (ständig) Optimierung der BSA-Abbildung auf der Katode
Nächste Schritte
1. Aufbau eines verbesserten Systems zur Überwachung der zeitlichen Pulsform (OSS, MBI)
2. Nutzung von Asphären zur Formung des räumlichen flat-tops
three times more energythan without pre-shaping
transmission ~ 70 %losses ~ 30 %
"pre-shaped"beam
asphericlens pair
Photocathodelaser withflat-top
pump profiles
<--- 10...25 m --->
photo-cathode
beamline telescopeor spatial filterwith pinhole
Gaussianlaser beamD = 2 mm
overfilledbeam-shaping
apertureD = 1...4 mm
three times more energythan without pre-shaping
transmission ~ 70 %losses ~ 30 %
"pre-shaped"beam
asphericlens pair
Photocathodelaser withflat-top
pump profiles
<--- 10...25 m --->
photo-cathode
beamline telescopeor spatial filterwith pinhole
Gaussianlaser beamD = 2 mm
overfilledbeam-shaping
apertureD = 1...4 mm
PITZ
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand ZeuthenPhotoinjektor-Teststand Zeuthen
Marc HänelDPG – Tagung Heidelberg 2007