Etat davancement de la cavit Fabry Perot D
Etat d’avancement de la cavité Fabry Perot D. Nutarelli au nom de l’équipe Chercheurs : Doctorants : IT : F. Zomer, D. Nutarelli , A. Martens (LAL) E. Cormier, J. Lhermitte (CELIA) L. Amoudry Y. Peinaud, D. Jehanno, T. Lebarillec, V. Soskov, R. Chiche Programme Investissements d’avenir de l’Etat ANR-10 -EQPX-51. Financé également par la Région Ile-de-France. Program « Investing in the future » ANR-10 -EQOX-51. Work also supported by grants from Région Ile-de-France.
Cavité résonnante asservie On ajuste la fréquence de la cavité FP sur la fréquence de l’anneau PID Fréquence anneau Détecteur De Fréquence PDH PID PZT Compresseur Shutter Etireur Laser d’injection On ajuste la fréquence du laser sur la cavité FP =2, 225 m Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 Ampli 50 W Parameters Typical values Laser repetition frequency 33. 3 MHz Laser wavelength 1031 nm Cavity waist size 70 µm Circulating power 600 k. W 2
Cavité optique actuellement installée en salle laser Cavité FP sur marbre de 7 T Housing Injection laser Flux laminaire Exapode pour positionner le waist du faisceau laser sur le faisceau d’électrons Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 3
Statut d’installation 1/3 Elément Réception Installation Spare Risque Commentaire Hexapode OUI NON NON Sera installé directement dans la casemate Housing OUI NON NON Sera installé directement dans la casemate Flux laminaire ISO 5 OUI NON Sera démonté de la salle optique et remonté dans la casemate Vide & vannes 2 10 -10 mbar 7 10 -9 mbar - Pour le faisceau d’électrons Fermeture intempestive des vannes Baking OK mais remontée liée à de nombreuses ouvertures de la cavité optique. Point de pompage sup. sur la chambre IP Laser One. Five 33 MHz OUI 133 MHz Baisse de puissance (4 x 33 MHz) Retour fabriquant One. Five : Seul fournisseur laser compatible avec notre application OUI 50 -100 W ? OUI En Commande 100 W L’ampli SPARE pourrait être combiné à terme => 150/200 W ? Ampli laser fabrication CELIA Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 Puissance max mal connue Fragile, détruit si 4
Statut d’installation 2/3 Elément Réception Installation Spare Risque Commentaire Etireur OUI NON CVBG en double passage + CFBG intra ampli Shutter laser OUI NON NON Nécessaire pour des raisons de sécurité Compresseur (2 x CVBG) OUI NON Casse « thermique » Installation en cours Cavité optique OUI NON La cavité actuelle souffre de HOM à haute puissance (> 100 k. W) Nécessite l’installation de miroirs D-shape ajustables en H-V. Système devrait être reçu au mois de mars Miroirs cavité FP coating réalisés au LMA OUI OUI à faire Pollution : impact direct sur la puissance stockée dans la cavité. Finesse de 19 k au lieu des 42 k attendus (pb fab. Ou contamination ? ). Système de décontamination in/ex-situ des chaines carbonées à base de plasma O 2 -Ar ionisé Spin coater acheté pour nettoyage « LMA-like » Destruction des miroirs à forte fluence Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 5
Statut d’installation 3/3 Elément Réception Installation Spare Risque Commentaire Optique d’injection OUI OUI NON Optique sur étagère Asservissement laser OUI OUI NON Fonctionnel sur une cavité F=19 k Asservissement cavité optique OUI NON OUI Pas encore testé Mais système déjà testé à KEK Control-Command En partie NON Installation au fur et à mesure Logiciels d’interfaçage En partie - Retard d’installation Plusieurs interfaces à réaliser L’ingénieur responsable est parti en dispo NON - Retard d’installation L’ingénieur responsable est parti en dispo Intégration TANGO Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 6
Résultats de puissance dans la cavité Thom. X Puissance stable dans la cavité optique d’environ 100 k. W durée assez longue • Observation de HOM non attendus (type Ince-Gauss) à partir de cette puissance Mode dégénéré sur cavité Thom. X Mode Ince-Gauss 7, 1 Mode dégénéré sur cavité de test • HOM déjà observés et supprimés sur notre cavité de test par des miroirs en D ajustés sur le mode fondamental pour ajouter des pertes et détruire les HOM. => commande de 2 manipulateurs XYZ qui vont permettre de positionner les miroirs en D au plus près des faisceaux verticalement et horizontalement. Réception escomptée en mars 2020. Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 7
Manipulateur 3 D pour les miroirs D-shape Déplacement motorisé des miroirs D-shape Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 8
Résultats de puissance dans la cavité test • Lock stable (4% de variation de puissance) à 200 k. W pendant 30 minutes sur notre cavité de test D-shaped mirrors cutting higher order modes without affecting foundamental one Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019
Observation de contamination des miroirs et analyse Spectres XPS Spectres IR G. Sattonnay Nano. IR A. Dazzi LCP C 1 s Carbon ~90%, Si ~1% O 1 s Auger C C-O… Si-O Auger O N Ta-O ? Cl 2 p Si 2 s Chaines carbonnées Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 10
Interprétation • Présence de couches de chaines carbonées à la surface des miroirs qui se formeraient par contamination progressive liée probablement à l’environnement et à l’adsorption du CO 2 de l’air. • Ces chaines absorberaient une partie de la puissance laser, réduisant le gain de la cavité. Þ Ces couches de chaines carbonées pourraient être nettoyées in/ex situ par un dispositif, à proximité des miroirs, générant un plasma d’ozone (par exemple, une antenne RF 13 MHz/500 W avec un flux d’O 2 et Ar) Þ Précaution de manipulation et d’installation des miroirs Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 11
Planning En salle optique : (2 mois) • • Installation du shutter Installation du compresseur avec 2 CVBG Ré-Installation du télescope Run à 100 k. W suffisamment long pour atteindre l’équilibre thermique dans la cavité • Caractérisation sources désalignements • Test du pilotage automatique du Peltier => lock d’ 1 h sans intervention humaine • Interface haut niveau à développer • Laser+ampli alphanov revient fin mars Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 12
Déménagement dans l’igloo (3 mois) Avant ouverture toit : 1 a 4 1/ Retirer les optiques et éléments sensibles du marbre 2/ Démontage des soufflets et du tube central 3/ Démontage du flux laminaire 4/ Transport du marbre vers IGLEX Apres ouverture toit : 5/ Rentrer le marbre dans la casemate Thom. X et Assemblage de l’hexapode 1 sem 6/ Raccordement à la chambre I. P via les soufflets 3 j 7/ Installation de la fenêtre Béryllium + cellule azote de protection 8/ Remontage du flux laminaire 2 j 9/ Installation de la cabine sécurité laser 2 j 10/Nettoyage de la zone 2 j 8, 9, 10 = 2 sem … Thom. X Cavité FP 21 novembre 2019 LAL (opticiens/électroniciens) LAL (mécaniciens/vidistes) Air. C 2 (démontage/transport/remontage) Bovis (assemblage roues/roulage/bras grue) LAL (pontiers) si même tps que EP Symétrie (assemblage/tracking/alignement) LAL (mécaniciens/vidistes) Air. C 2 Candidat à la PUMA 53061 LAL 13
11/ Installation des optiques et éléments sensibles laser + ampli = 2 sem 12/Alignement de la cavité optique : sur place 1 sem commissioning 13/Positionnement de la table en mode désynchronisé pour trouver le faisceau d’électrons grâce aux X générés. Séminaire Thom. X Cavité FP 28 mars 2019 LAL (opticiens/électroniciens) LAL 14
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