Nichtlineare optische Kristalle sind zentrale Komponenten zur Frequenzkonversion in zahlreichen Lasersystemen, wie beispielsweise auch bei der ADM-Aeolus Mission der ESA. Das Ziel besteht darin, Windprofile aus dem Weltall mittels LIDAR-Methoden zu vermessen. Hierfür muss die Emissionswellenlänge eines ND:YAG-Lasers im Infrarot-Bereich bei 1064 Nanometern mit hoher Effizienz in den Ultraviolett- Bereich zu 355 Nanometer konvertiert werden. Dies erfolgt durch den Einsatz eines Frequenzkonversionsmoduls, bestehend aus zwei nichtlinearen Kristallen.
Im Rahmen dieser Arbeiten werden am Institut für Technische Physik umfangreiche Studien mit verschiedenen Kristallen für Frequenzverdopplung und -verdreifachung (LBO, BBO, BiBO, KTP) durchgeführt, um die am besten geeigneten Kristallsorten für die Anwendung im Weltraum zu ermitteln und um eine Konversionseffizienz von über 40 Prozent für die Generierung von Laserstrahlung bei 355 Nanometern zu erzielen. Hierfür werden neben Langzeiteffizienzmessungen auch Simulationen zur Frequenzkonversion durchgeführt. Auf deren Basis kann der Einfluss verschiedener Parameter, wie beispielsweise die Kristalllänge oder die Strahleigenschaften des Lasers, auf den Konversionsprozess ermittelt werden. Zudem muss vor dem Weltraumeinsatz der Kristalle untersucht werden, ob ihre optischen Eigenschaften durch die kosmische Strahlung negativ beeinflusst werden. Hierzu wurden vor den Effizienzmessungen die Kristalle in mehreren Schritten hochenergetischer Protonen- und Gammastrahlung ausgesetzt.