Tunable Coherence Laser Interferometry: Demonstrating 40 dB of Stray Light Suppression and Compatibility with Resonant Optical Cavities
PHYSICAL REVIEW LETTERS
Voigt, D., Eggers, L., Isleif, K., Koehlenbeck, S. M., Ast, M., Gerberding, O.
2025; 134 (21)
Dynamic motion trajectory control with nanoradian accuracy for multi-element X-ray optical systems via laser interferometry.
Light, science & applications
Koehlenbeck, S. M., Lee, L., Balcazar, M. D., Chen, Y., Esposito, V., Hastings, J., Hoffmann, M. C., Huang, Z., Ng, M. L., Price, S., Sato, T., Seaberg, M., Sun, Y., White, A., Zhang, L., Lantz, B., Zhu, D.
2025; 14 (1): 129
Abstract
The past decades have witnessed the development of new X-ray beam sources with brightness growing at a rate surpassing Moore's law. Current and upcoming diffraction limited and fully coherent X-ray beam sources, including multi-bend achromat based synchrotron sources and high repetition rate X-ray free electron lasers, puts increasingly stringent requirements on stability and accuracy of X-ray optics systems. Parasitic motion errors at sub-micro radian scale in beam transport and beam conditioning optics can lead to significant loss of coherence and brightness delivered from source to experiment. To address this challenge, we incorporated optical metrology based on interferometric length and angle sensing and real-time correction as part of the X-ray optics motion control system. A prototype X-ray optics system was constructed following the optical layout of a tunable X-ray cavity. On-line interferometric metrology enabled dynamical feedback to a motion control system to track and compensate for motion errors. The system achieved sub-microradian scale performance, as multiple optical elements are synchronously and continuously adjusted. This first proof of principle measurement demonstrated both the potential and necessity of incorporating optical metrology as part of the motion control architecture for large scale X-ray optical systems such as monochromators, delay lines, and in particular, X-ray cavity systems to enable the next generation cavity-based X-ray free electron lasers.
View details for DOI 10.1038/s41377-025-01774-5
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View details for PubMedCentralID PMC11923231
A geometrically scalable method for manufacturing high quality factor mechanical resonators
OPTICS LETTERS
Birckigt, P., Carter, J., Koehlenbeck, S., Leibeling, G., Risse, S.
2024; 49 (21): 6269-6272
Abstract
We present what we believe to be a novel, geometrically scalable manufacturing method for creating compact, low-resonance frequency, and high quality factor fused silica resonators. These resonators are intended to be used in inertial sensors for measuring external disturbances of sensitive physics experiments. The novel method uses direct bonding and chemical-mechanical polishing (CMP) in order to overcome the limitations of current subtractive manufacturing methods, which face prohibitive cost and complexity as material removal increases, inherently restricting the design flexibility of the resonator. We demonstrate a prototype with a test mass of only 3 g that reaches a quality factor of Q = 118 000 ± 400 at a resonance frequency of below 20 Hz. This advancement is particularly significant for future gravitational wave observatories, such as the Einstein Telescope.
View details for DOI 10.1364/OL.542065
View details for Web of Science ID 001379623800005
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Open data from the first and second observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo
SOFTWAREX
Abbott, R., Abbott, T. D., Abraham, S., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aich, A., Aiello, L., Ain, A., Parameswaran, A., Allen, G., Allocca, A., Altin, P. A., Amato, A., Anand, S., Ananyeva, A., Anderson, S. B., Anderson, W. G., Angelova, S., Ansoldi, S., Antier, S., Appert, S., Arai, K., Araya, M. C., Areeda, J. S., Arene, M., Arnaud, N., Aronson, S. M., Arun, K. G., Ascenzi, S., Ashton, G., Aston, S. M., Astone, P., Aubin, F., Aufmuth, P., AultONeal, K., Austin, C., Avendano, V., Babak, S., Bacon, P., Badaracco, F., Bader, M. K. M., Bae, S., Baer, A. M., Baird, J., Baldaccini, F., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, A., Balsamo, A., Baltus, G., Banagiri, S., Bankar, D., Bankar, R. S., Barayoga, J. C., Barbieri, C., Barish, B. 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2021; 13
