5.2. - IServ

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Gliederung:

Geschichte

Aufbau

Funktionsweise
Geschichte:

Der Rubinlaser wurde 1960 von
Theodore H. Maiman entwickelt.

Er war der erste Laser und gehört zu
den Festkörperlasern.

Wichtigste Emissionslinie: 694.3nm
Aufbau:

Als Medium wird ein einkristallener Rubin (Al2O3)
verwendet.

Dotiert mit Chromionen (optimal: 0.03% - 0.05%)

Die Rubine werden in Stabform hergestellt und die
Enden extrem glatt geschliffen. Rauigkeit muss unter
der halben Laserwellenlänge liegen.

Die Enden des Kristallstabs werden mit einer
Antireflexionsschicht versehen. Früher wurde Silber
aufgedampft, welches direkt als Spiegel funktionierte.
Heute werden die Spiegel extern angebracht (ein
halbdurchlässiger- und ein reflektions-Spiegel).
Aufbau:

Durch eine Blitzlampe werden die
Teilchen im Rubinkristall angeregt
und senden Lichtquanten aus.

Vorteil des Blitzlichts: Es werden
kurze besonders energiereiche
Laserimpulse ausgesandt.

Durch die Spiegel werden die
Lichtquanten ständig zwischen
den Enden hin- und herreflektiert.
Es entsteht eine stehende Welle,
wobei immer ein Teil durch den
halbdurchlässigen Spiegel nach
Außen gelangen kann.

=> Lichtverstärkung in nur eine
Richtung
Rubinkristallstab (150mm x
10mm) die Enden sind so poliert,
dass man verzerrungsfrei
hindurchsehen kann
Aufbau:
Aufbau:
Funktionsweise:

Rubinlaser ist ein sogenannter
„Drei-Niveau-Laser“.

Die Elektronen der Chromionen
werden auf eines der
Enrgiebänder F1 bzw. F2
angehoben.

Ein Teil der Elektronen relaxiert
durch spontane
Fluoreszenzemission direkt in den
Grundzustand A2.

Der größte Teil der Elektronen
geht in einem strahlungslosen
Übergang in das Laserniveau 2E
über und verbleibt dort relativ
lange.
Funktionsweise:

Es entstehen
Besetzungsinversionen,
dabei befinden sich mehr
Elektronen im angeregten
Zustand 2E als im
Grundzustand A2.
Besetzungsinversionen
sind im thermischen
Gleichgewicht nicht
möglich nur in der
Quantenmechanik.

Aus dem Zustand 2E
relaxieren die Elektronen
wieder relativ langsam (im
Bereich von ca. 3
Millisekunden) und unter
spotaner Emission von
Photonen der
Wellenlänge 694.3 nm.
Funktionsweise:

Die freiwerdenden Photonen rufen im
angeregten Medium nun stimulierte
Emission hervor. Trifft ein Photon mit der
Energiedifferenz von 2E und A2 auf ein
angeregtes Atom mit gleicher
Energiedifferenz, so kann das Atom in
den niedrigeren Energiezustand
wechseln und die Energiedifferenz
zusätzlich zu dem eingefallenen Photon
als ein weiteres Photon abgeben.

Das neu erzeugte Photon hat die gleiche
Energie, wie das eingefallene Photon.
Da Energie, Wellenlänge und Frequenz
zusammen hängen und sich das neue
Photon in die gleiche Richtung mit
gleicher Phasenlänge bewegt, ist es
gewissermaßen eine KOPIE des
urpsrünglichen Photons.

Dieses Phänomen bezeichnet man als
„Kohärenz“
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