Erlangen 2022 – wissenschaftliches Programm

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 42: Laser and Laser Applications

Q 42.6: Poster

Mittwoch, 16. März 2022, 16:30–18:30, P

Thermische Effekte in der Einzephotonendetektion — •Julian Dietz — Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg, Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg

Die ALPS Kollaboration präsentiert: Für das ALPS II Experiment am DESY, Hamburg, wird ein Einzelphotonendetektor benutzt, um die Existenz von in Licht umgewandelte Axion-ähnliche Teilchen zu beweisen. Als Signal wird lediglich ungefähr 1 Photon pro Tag bei einer Wellenlänge von 1064 nm (= 1,165 eV) erwartet, was hohe Anforderungen an die Dunkelrauschrate des Detektors stellt. Die Dunkelrauschrate ist durch Schwarzkörperstrahlung dominiert, und liegt laut Simulationen 3 Größenordnungen über der Signalstärke.

Schmalbandige optische Filter können bei einer Temperatur von 40 K diese Strahlung reduzieren und wurden innerhalb der in diesem Vortrag vorgestellten Versuchsreihe charakterisiert. Ein experimenteller Aufbau wurde entwickelt, der aufzeigt, dass sich die Zentralwellenlänge von Filtern um +0,0125 nm/K +- 6,25 % unter Temperaturerhöhung verschiebt. Die zu erwartende Zentralwellenlänge bei einer Umgebungstemperatur von 40 K wurde abgeschätzt und beträgt 1066,63 nm +- 6,25 %, wobei die Transmissionseffizienz hier 68,93 % +- 0,25 % (relative Messabweichung) beträgt. Parallel wurde ein Effizienzverlust von 25 % einer Filterbank gemessen, während diese um 260 K abgekühlt wurde. Zusammengesetzt ergibt sich bei 40 K eine Effizienz von 51,71 % +- 0,25 % (relative Messabweichung) bei 1064 nm. Im Anschluss werden Verbesserungsvorschläge diskutiert, um die Messunsicherheiten zu reduzieren und die Effizienz zu verbessern.