Beschaffung eines ultrastabilen Lasersystems für metrologische Anwendungen

Leistungsbeschreibung Ultra-stabiler Resonator für metrologische Anwendungen Gegenstand dieser Ausschreibung ist die Beschaffung und Inbetriebnahme eines ultrastabilen, kontinuierlich emittierenden Lasersystems mit einer Instabilität von besser als 1x10-16 (ModADEV) bei einer Mittellungszeit von einer Sekunde. Das Lasersystem wird als stabile Frequenzreferenz für hochauflösende Laserspektroskopie für metrologische Anwendungen und Charakterisierungsmessungen eingesetzt. Das System muss eine sehr hohe Kurzzeit-Frequenzstabilität aufweisen, die für den Betrieb einer optischen Atomuhr mit einer Frequenzstabilität im Bereich von 10⁻16 oder besser geeignet ist. Die Ausgabe der stabilen Wellenlänge erfolgt kontinuierlich (CW) bei einer Emissionswellenlänge zwischen 1541 nm und 1543 nm. Die nutzbare optische Ausgangsleistung muss ausreichend sein, um einen Stabilitätstransfer über einen optischen Frequenzkamm zu gewährleisten, und parallel dazu die Ausgangswellenlänge messen zu können. Die Realisierung der geforderten Frequenzstabilität kann durch Frequenzstabilisierung auf einen ultrastabile optischen Referenzresonator aus einem geeigneten Material erfolgen. Das Lasersystem muss für einen kontinuierlichen Dauerbetrieb in einer Laborumgebung geeignet sein, eine hohe Langzeitzuverlässigkeit aufweisen und reproduzierbare Betriebsbedingungen gewährleisten.Detaillierte Anforderungen (Muss – Kriterien) • Nominale Emissionswellenlänge: Zwischen 1541 nm und 1543 nm • Nutzbare Ausgangsleistung am Nutzerausgang nach allen für die hier genannten Anforderungen erforderlichen Bauteilen ≥ 5 mW • Die relative Leistungsstabilität der nutzbaren Emissionswellenlänge am Ausgang muss unter 5% bei 24h unter spezifizierten Betriebsbedingungen betragen. • Der ausgegebene Laserstrahl muss in der fundamentalen transversalen Mode (TEM00) vorliegen. • Der Strahlqualitätsfaktor muss M² ≤ 1,2 betragen. • Der ausgegebene Laserstrahl muss linear polarisiert sein und ein Polarisations-Extinktionsverhältnis von mindestens 15 dB aufweisen. • Effektive Linienbreite bei der nominellen Wellenlänge von ≤ 50 mHz o Die Messmethode zur Bestimmung der Linienbreite ist anzugeben • Die relative Frequenzstabilität des stabilisierten Lasers der Emissionswellenlänge ist als modified Allan Deviation unter Berücksichtigung einer linearen Frequenzdrift zu spezifizieren. Die Frequenzstabilität soll dabei folgende Kriterien erfüllen: o < 1 × 10-16 bei 1 s o < 2 × 10-16 bei 10 s • Die Drift der optischen Frequenz des stabilisierten Lasers der Emissionswellenlänge ist unter Nennbetriebsbedingungen anzugeben und nachzuweisen; gefordert wird ein Wert von ≤ 20 mHz/s linearer Steigung.• Mechanisch stabile Bauweise mit nachgewiesener Vibrations-Insensibilität • Das Lasersystem muss für einen stabilen Betrieb in einer Laborumgebung ausgelegt sein und im Betriebstemperaturbereich zwischen 20°C und 25°C innerhalb der geforderten Spezifikationen funktionieren. • Ein kontinuierlicher Dauerbetrieb innerhalb der geforderten Spezifikationen über mehrere Monate ohne Eingriff eines Nutzers muss möglich sein. • Ein Langzeitstabiler Dauerbetrieb innerhalb der geforderten Spezifikationen ohne häufige Wartung muss möglich sein. • Erforderliche externe Referenzsignale sind vollständig zu benennen. Schnittstellen und Pegel sind anzugeben. • Eine optische Weglängenstabilisierung zur Reduzierung störender Einflüsse aus der Laborumgebung sollte vorhanden sein, und falls nicht, muss eine Begründung vorliegen wie eine ähnliche Funktionalität erreicht wird • Bei Erzeugung der nominellen Wellenlänge über Frequenzvervielfachung, wird mindestens ein für den Nutzer zugänglicher optischer Ausgang bei der Fundamentalfrequenz benötigt. • Die für den Betrieb notwendigen elektronischen Steuerungskomponenten müssen in einem 19-Zoll-Rack geliefert werden oder in ein 19-Zoll-Rack integrierbar sein (maximal 42 HE). Die maximale Tiefe der Einschübe oder des Racks darf 120 cm nicht überschreiten. • Die für den Betrieb notwendige Elektronik und Steuerungssoftware muss inkludiert und benannt sein. • Maximale Abmessungen, Gewicht, Leistungsaufnahme und Wärmeabgabe des Gesamtsystems sind anzugeben.• Alle bauseitigen Anforderungen, insbesondere Stromversorgung, Kühlung, Kippsicherung, Tragfähigkeit und Zugänglichkeit, sind vollständig zu spezifizieren. • Der Installationsumfang, Schulungsumfang sowie das Inbetriebnahmekonzept sind darzustellen. • Lieferzeit ist verbindlich anzugeben • Laserklassenangabe • CE-Konformitätsnachweis • EMV-Nachweis Lieferumfang Der Lieferumfang muss mindestens enthalten: • Laserquelle • Steuerungseinheit • notwendige elektronische Controller • Steuerungssoftware • vollständige technische Dokumentation Nachweis der Performance / Abnahme Vor der Lieferung oder im Rahmen der Abnahme sind folgende Messdaten bereitzustellen: • modified Allan-Deviation der fraktionellen Frequenzstabilität • Frequenzrauschspektrum („Power Spectral Density“) • Linienbreitenmessung mit spezifizierter Methode • Driftmessung der Emissionsfrequenz über mindestens 24 Stunden