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Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) Erfindungen

Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) Erfindungen 1954 Gordon, Zeiger, Townes: Maser (Mikrowellenvorläufer des Lasers) 1960 Maiman: Rubin-Laser (Al 2 O 3 , Festkörper) 1961 He-Ne-Laser (Gas) 1962 Halbleiter-Laser 1985 Röntgen-Laser Prinzipien Pumpmechanismus

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Presentation Transcript

  1. Laser • (light amplification by stimulated emission of radiation) • Erfindungen • 1954 Gordon, Zeiger, Townes: Maser (Mikrowellenvorläufer des Lasers) • 1960 Maiman: Rubin-Laser (Al2O3, Festkörper) • 1961 He-Ne-Laser (Gas) • 1962 Halbleiter-Laser • 1985 Röntgen-Laser • Prinzipien • Pumpmechanismus • Populationsinversion • stimulierte Emission • Selbstverstärkung in Resonator

  2. schematischer Aufbau des He-Ne-Lasers Gasentladungsrohr zwischen zwei (Halb-)Spiegeln als Resonator Resonator Vollspiegel Halbspiegel typisches Mischverhältnis für gute Effizienz: He:Ne=7:1 Druck: einige mbar

  3. He-Ne-Laser: Helium als Pumpgas; beteiligte Energieniveaus angeregter Zust.: n=2; S=0; L=0; J=0 (Singulett; Parahelium) angeregter Zust.: n=2; S=1; L=0; J=1 (Triplett; Orthohelium)  metastabile Zustände, weil Übergänge zum Grundzustand optisch verboten: a) Interkombinationsverbot b) DL = 0 Verbot  starke Population der angeregten Niveaus Elektronenstöße Grundzustand: n=1; S=0; L=0; J=0 (Singulett; Parahelium)

  4. Anregung durch Elektronenstoß (optische Auswahlregeln gelten nicht!) vor Stoß nach Stoß

  5. He-Ne-Laser: Neon als Lasergas; beteiligte Energieniveaus 3391 nm (IR) (1s)2(2s)2(2p)55s (1s)2(2s)2(2p)54p t=10-7 s Atomstöße HeNe 632,8 nm (rot, stim. Emission) (1s)2(2s)2(2p)54s (1s)2(2s)2(2p)53p t=10-8 s 1152 nm (IR) (1s)2(2s)2(2p)53s Elektronenstöße Stöße mit Wand Populationsinversion durch Unterschied in der mittleren Lebensdauer (1s)2(2s)2(2p)6 Grundzustand  2 abgeschlossene Schalen Helium Neon

  6. stimulierte Emíssion durch stehende Welle im Resonator Absorption weniger wahrscheinlich wegen Populationsinversion!  kohärente Verstärkung des Lichtwellenfeldes

  7. Anwendungen von Lasern allgemein

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