Technische Optik in der Praxis

248 9 Laser
Die Eigenschaften der erzeugten Laserstrahlung (Wellenlänge, Leistung,
Strahlqualität, ...)hängen sowohl vom laseraktiven Medium, als auch von der
Anregungstechnik und dem Resonator ab, wobei die Abhängigkeiten zwischen
diesen strahlbestimmenden Elementen sehr vielfältig sind.
DieeinfachsteMöglichkeit, kurze und intensive Laserpulse zu erzeugen,
besteht darin, die Anregungsleistung des Lasers zu pulsen. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, im aktiven Medium Anregungsenergie zu speichern
und diese Energie dann schlagartig in Form eines kurzen, intensiven Lichtpulses
herauszuholen. Dies läßt sich durch eine zeitliche Änderung der Güte
des Resonators realisieren, wonach dieses Prinzip auch als Gütemodulation
bezeichnet wird. Auch durch die Kopplung mehrerer axialer Moden (siehe
Abschn. 9.3) lassen sich Laserpulse im Pikosekundenbereich (10−12 s) mit
extrem hohen Pulsspitzenleistungen erzeugen.
9.3 Moden
Die Lichtausbreitung in Laser-Resonatoren wird nur verständlich, wenn man
berücksichtigt, daß Licht eine elektromagnetische Welle ist. Das zwischen
den Spiegeln des Lasers hin- und herlaufende Licht bildet stehende Wellen,
diebestimmteräumliche Verteilungen der elektrischen Feldstärke zeigen. Die
Verteilungen nennt man Moden.
Zunächst soll zur Vereinfachung ein Resonatorsystem mit zwei planparallelen
Spiegeln betrachtet werden, wie es in Abb. 9.2 skizziert ist, wobei das
aktive Medium vernachlässigt wird. An den Spiegeln des Resonators muß
die elektrische Feldstärke der Welle gleich Null sein. Daraus folgt, daß in die
Länge des Resonators L eine ganze Anzahl p vonhalbenLichtwellenlängen
λ/2 passen muß (siehe Abb. 9.2). Diese Resonanzbedingung läßt nur gewisse
Wellenlängen, die Resonanzwellenlängen λp zu:
λp = 2L
. (9.1)
p
Abb. 9.2. Ein optischer Resonator besteht im einfachsten Fall aus zwei planparallelen
Spiegeln, zwischen denen sich im Resonanzfall eine stehende Welle ausbildet