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Laser

Häufig verwendete Laser

  • Der Helium-Neon-Laser mit der Wellenlänge von 633nm wurde 1961 als erster Dauerstrich-Laser betrieben. Er zählt zur Klasse der Gaslaser. Sein Energieschema entspricht weitgehend dem idealisierten Vier-Niveau-Laser. In Anwendungen wird er zunehmend durch kompaktere und preiswertere Diodenlaser ersetzt.
  • Argon-Ionenlaser (Hochleistungslaser). Als Lasermedium wird das zweifach ionisierte Argon-Atom verwendet. Der Argon-Laser ist einer der leistungsstärksten Laser im sichtbaren Bereich (wichtigste Linien: 514nm, 488nm, 344-364nm). Allerdings ist seine Konversionseffizienz sehr gering: Um eine Ausgangsleistung von 10W zu erreichen, müssen ca. 10 k W aufgewandt werden.
  • Der CO2-Laser emittiert unter Ausnutzung des CO2-Vibrationsspektrums infrarotes Licht (9,2-10,8µm). Da neben den elektronischen Übergängen auch Schwingungs- und Rotationsübergänge zur Verfügung stehen, kann der CO2-Laser (wie alle Molekül-Laser) viele Laserlinien emittieren. Er liefert Ausgangsleistungen bis zu 100 k W bei einer Konversionseffizienz von 10%. Ein Einsatzgebiet ist die Materialbearbeitung (Schweißen, Schneiden).
  • Excimer-Laser nutzen Edelgashalogenide als Lasermedium. Diese Verbindungen existieren überhaupt nur im angeregten Zustand (z.B. ArF*), der in einer Entladung erzeugt wird. Die Herstellung der Inversion ist deshalb nicht so schwierig, weil der Grundzustand sofort zerfällt. Excimer-Laser werden im Pulsbetrieb eingesetzt. Nach jedem Puls muss das Excimergas ausgetauscht werden. Excimer-Laser liefern UV-Laserblitze mit guter Ausbeute (ein Joule pro Puls). Sie werden u.a. in der Mikrolithographie eingesetzt.
  • Farbstofflaser: Das aktive Medium besteht aus Farbstoffmolekülen, die in einer Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Alkohol, gelöst sind (Flüssigkeitslaser). Solche Moleküle bestehen aus 50 bis 100 Atomen und emittieren bei optischer Anregung ein sehr breites und kontinuierliches Spektrum. Farbstofflaser gehören der Kategorie der "durchstimmbaren" Laser an, da alle vorkommenden Farben auch zur Verstärkung beitragen können.
  • Der Rubinlaser (Festkörperlaser, 694nm) war der erste technisch realisierte Laser. Er wird heute noch in der Dermatologie zur Behandlung von Hautveränderungen eingesetzt.
  • Der YAG-Laser (Yttrium-Aluminium-Granat) ist einer der wichtigsten Festkörper-Laser. Das Lasermedium bietet sowohl optische Qualität als auch die nötige hohe Wärmeleitfähigkeit zum Abführen der Abwärme. Die Inversion wird optisch, heute immer mehr mit Hochleistungslaserdioden erzeugt. Die Ausgangsleistung ist sehr groß.
  • Hochleistungs-Laserdioden entstehen durch Kombination mehrerer Laserdiodenstreifen. Es können Ausgangsleistungen von mehreren 10 Watt realisiert werden. Allerdings leidet darunter die Strahlqualität. Hochleistungs-Laserdioden werden oft als Pumplichtquellen verwendet.
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