Laser II
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LASER II • Lasersysteme • Wirkungsgrad • Anwendungsbereiche 30 kW CO2 Laser Aktives Medium: • transversale Gasentladung • cw Strahlung • λ = 10,6 µm Anwendungen: • Schweißen • Schneiden • Härten CO2 Laser Laserparameter von Gaslasern Festkörperlaser Termschema Nd:YAG Laser Pumpkavität Güteschaltung (Q-switch) CO2 – Nd:YAG Industrielaser Wirkungsgrad Festkörperlaser Wirkungsgrad diodengepumpter FKL Bandstruktur Halbleiterlaser Termschema pn-Übergang Fünf-Schicht DoppelheteroStruktur - Bündelung des elektrischen Stroms - Lichtführung (Wellenleiter) - Brechungsindex hängt von Dotierung ab HL-Materialsysteme Diodenlaser Barren Laserwellenlängen Kernreaktionen Nova Fusionskammer Fusionsanlage Messung optischer Frequenzen Lichtfrequenz (500 nm): Atomuhr: 600 THz 9 GHz Frequenzkamm Theodor W. Hänsch: Nobelpreis für Physik 2005 Für die Arbeiten zu der Entwicklung von Frequenzkämmen, mit denen die Lichtfrequenz untersetzt wird. Messung optischer Frequenzen Frequenzmessung • Große optische Frequenzlücken können mit Frequenzkamm vermessen werden, indem man die Schwebungsfrequenz zu benachbarten Moden und die Modenzahl bestimmt. • Moden müssen äquidistant sein. Frequenzkamm • fs-Laserpuls läuft im Resonator um (Modenkopplung mit KerrLinse) • Phasenverschiebung ∆ϕ zwischen Träger- und Gruppenwelle pro Umlauf 1 • Pulsumlaufzeit: T = ωr ∆ϕ • Grundfrequenz: ωCE = T ωn = n ⋅ ωr + ωCE Soliton • Kerr-Linsen-modengekoppelter Titan:Saphir-Laser • Impuls ist Soliton: nichtzerfließendes Wellenpaket Bestimmung der Offset-Frequenz Rückführung der optischen Frequenzen auf die Frequenzen ωr , ωCE . Liegen im Radiofrequenzbereich (n ≈ 105). Photonische Kristallfasern • Licht läuft in Faserkern und in Luftröhren als evaneszente Welle. 2 ∂ k • Beeinflussung der Gruppengeschwindigkeitsdispersion: 2 ∂ ω • Impulse zerfließen langsamer als in single-mode Fasern. Spektrumverbreiterung • Ausgangsspektrum der mikrostrukturierten Quarzfaser (photonic crystal) überdeckt eine Oktav • Laserspektrum (gestrichene Kurve) Frequenzkamm
