Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) Erfindungen
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Laser (light amplification by stimulated emission of radiation)
Erfindungen1954 Gordon, Zeiger, Townes: Maser (Mikrowellenvorläufer des
Lasers)1960 Maiman: Rubin-Laser (Al2O3, Festkörper)1961 He-Ne-Laser (Gas)1962 Halbleiter-Laser1985 Röntgen-Laser
Prinzipiena) Pumpmechanismusb) Populationsinversionc) stimulierte Emissiond) Selbstverstärkung in Resonator
schematischer Aufbau des He-Ne-Lasers
Gasentladungsrohr zwischen zwei (Halb-)Spiegeln als Resonator
typisches Mischverhältnis für gute Effizienz: He:Ne=7:1Druck: einige mbar
HalbspiegelVollspiegel
Resonator
2
L N
He-Ne-Laser: Helium als Pumpgas; beteiligte Energieniveaus
10
2 S
31
2 S
10
1 S Grundzustand: n=1; S=0; L=0; J=0 (Singulett; Parahelium)
angeregter Zust.: n=2; S=1; L=0; J=1 (Triplett; Orthohelium)
angeregter Zust.: n=2; S=0; L=0; J=0 (Singulett; Parahelium)
metastabile Zustände, weil Übergänge zum Grundzustand optisch verboten: a) Interkombinationsverbot b) L = 0 Verbot starke Population der angeregten Niveaus
65 10 s
410 s
Elektronenstöße
vor Stoß
nach Stoß
Anregung durch Elektronenstoß(optische Auswahlregeln gelten nicht!)
He-Ne-Laser: Neon als Lasergas; beteiligte Energieniveaus
10
2 S
31
2 S
10
1 S
Elektronenstöße
Helium Neon
(1s)2(2s)2(2p)6
(1s)2(2s)2(2p)53s
(1s)2(2s)2(2p)54s
(1s)2(2s)2(2p)55s
(1s)2(2s)2(2p)53p
(1s)2(2s)2(2p)54p
AtomstößeHeNe
Grundzustand 2 abgeschlossene Schalen
632,8 nm (rot, stim. Emission)
3391 nm (IR)
1152 nm (IR)
Stößemit
Wand
=10-7 s
=10-8 s
Populationsinversiondurch Unterschied in
der mittleren Lebensdauer
stimulierte Emíssion durch stehende Welle im Resonator
Absorption weniger wahrscheinlich wegen Populationsinversion!
kohärente Verstärkung des Lichtwellenfeldes
Anwendungen von Lasern allgemein