Na twee weken frustratie met het uitlijnen van de OPA kwam vandaag de dag dat het ding het gewoon moest doen. Het uitlijnen gaat in drie stappen. De eerste is makkelijk, namelijk zorgen dat de laserstraal recht door de OPA gaat. Dat doe je door aan het begin en aan het einde een iris neer te zetten, dat één keer goed te doen en daarna die irissen gebruiken om de straal er recht doorheen te laten gaan. Irissen zijn dingen met een variabel gat (een beetje zoals de apperture van een fototoestel (hoe heet dat in het Nederlands?)). Om uit te lijnen verklein je het gat en zie je of de straal wat naar boven/beneden of links/rechts moet. Met twee spiegels kan je dat dan makkelijk aanpassen.

Stap 2 en 3 zijn ingewikkelder, dat is namelijk waar je van rood licht infrarood licht maakt. Daarvoor wordt het licht eerst gesplitst in drie stralen. Straal 1 gaat door een kristal die van rood licht wit licht maakt. Die wordt dan gecombineerd met de tweede straal die ervoor zorgt dat er infrarood én groen licht ontstaat. De gecombineerde straal wordt vervolgens met een spiegel weer door hetzelfde kristal geleid, samen met de derde straal. Daar ontstaat meer groen en meer infrarood licht. Dat meet je en dat moet ca 40 mW zijn.
Even tussendoor: groen licht? Wat er in het kristal eigenlijk gebeurd is dat 2 rode fotons worden gecombineerd tot twee nieuwe fotons: eentje met een hogere energie (groen) en eentje met een lagere energie (infrarood). Als je groen licht ziet dan weet je dus dat er ook infrarood licht is.
Om dit verhaal goed te krijgen moet er heel wat kloppen. Zo moeten de stralen een zo klein mogelijk hoek hebben, maar ondertussen komen de stralen wel uit twee verschillende richtingen. Datzelfde geldt voor de tweede keer dat de stralen door het kristal gaan, behalve dat je nu beperkt wordt doordat je ene straal vast ligt. Uiteindelijk is het allemaal natuurlijk te doen.
Na de tweede stap is de derde stap. Het infrarode en het groene licht worden weer gecombineerd om er ver-infrarood licht van te maken (het groen zal wel UV worden of zo). Afgelopen vrijdag om 17 uur waren we net tot stap 2 gekomen en wilden we stap drie ook even doen. Uiteindelijk kregen we niets voor elkaar en wilde Sean met zijn kinderen Halloween gaan vieren.

Vanochtend was Ellen aangekomen. Ze is hier twee jaar postdoc geweest en werkt nu in Amsterdam. Net voordat ze hier weg ging had ze echter wat metingen gedaan die eigenlijk echt een vervolg nodig hadden, met de 2D-setup. Deze week gaan we dus die metingen doen. Tegelijk is het voor mij een cursus hoe je 2D-metingen moet doen. Maar ja, voor de 2D-metingen heb je wel infrarood licht nodig. Na een hoop gepruts hebben we vandaag uiteindelijk voldoende signaal gekregen. Daarna moest de 2D setup natuurlijk ook uitgelijnd worden, maar dat was een stuk minder ingewikkeld dan de OPA.
Daarna konden we eindelijk aan de slag met alle electronica. Electronica? Om 2D experimenten te doen heb je in principe 3 pulsen nodig en dan meet je wat eruit komt. Maar uiteraard is dat niet alles. Tussen de pulsen zit een bepaald tijdsverschil en omdat te meten heb je een vierde straal nodig als referentie. En, maar dat wordt te ingewikkeld, heb je nog een vijfde straal nodig.
Al die stralen worden meerdere keren weerkaatst door spiegels en zo. Als je dan een klein tikje tegen de tafel geeft dan wordt elke straal een beetje verstoord. Allemaal net een beetje anders natuurlijk. Om daarvoor te compenseren wordt er een andere laser gebruikt. Die wordt eerst ingenieus precies met de infrarood straal gemixt en vervolgt dan hetzelfde pad. Vlak voor het sample wordt het rood er weer uit „gemixt” (ik weet er geen betere term voor). Vervolgens wordt er een interferentiepatroon gemaakt. Met electronica worden de veranderingen aan dat interferentiepatroon gemeten en daarmee worden weer piezo-kristallen aangestuurd die weer wat spiegels zodanig veranderen dat het interferentiepatroon weer terug komt. (een aantal weken geleden was ik een interferentiepatroon aan het maken was, wat ook al niet vanzelf ging, dat had hiermee te maken)
Dit stukje geeft denk ik twee dingen aan. Allereerst is als je metingen wil doen op dit precisie niveau, dat er meer bij komt kijken dan alleen een verzameling spiegels en mysterieuze zaken als 2xrood=groen. Kennis van electronica is essentieel (het is ook een hobby van de prof, die vandaag in een uurtje of zo een stuk zelf ontworpen electronica in elkaar heeft zitten solderen), net als kennis van programmeren. Computers geven een hoop gedonder, maar voor echte precisie en reproduceerbare resultaten is een computergestuurd proces toch wel echt nodig.
Ten tweede is de focus op het minimaliseren van ruis. Volgens mij heb ik als eens geschreven dat na de OPA de ruis in het signaal van de laser is verminderd, in plaats van vergroot (wat meestal het geval is). Alles in de opstelling is er op gericht om de precisie te vergroten en de ruis te verminderen. Gooi het op Duitse gründlichkeit (de prof is Duits) of Zwitserse precisie, maar het is gewoon zo. Het schijnt dat als je in andere laserlabs komt daar (veel) minder aandacht aan wordt besteed.
Om even verder te gaan met het verhaal: tegen vijven hadden we eindelijk alles zo ver. Tijd om naar huis te gaan? Nee, natuurlijk niet. Tijd om echt wat te meten! Er stond nog een grote pot NMA (ja, dat spul waar ik ook al eens wat simulaties heb gedaan) en we hebben snel een sample in elkaar geklust. Het ging ons niet zozeer om precisie, maar gewoon om zeker te weten dat alles werkt. En ja hoor, het werkte! Eindelijk resultaat. Maar goed, NMA is niet wat we wilden meten en we moeten ook nog wat aan de setup werken, maar we hebben nu in ieder geval een goed uitgangspunt voor dinsdagochtend.