Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

14 Lasersysteme 289
Abb. 14.9. Schema eines Excimerlasers, der mit einer elektrischen Entladung gepumpt
wird
Erfolgt die Anregung mittels einer Hochspannungsentladung, so ist der
Laseraufbau ähnlich wie derjenige eines TEA-CO2-Lasers mit UV-Vorionisierung,
wie in Abb. 14.9 gezeigt wird.
Die Leistungsdichten der Hochspannungsentladungen müssen im Bereich
von 200 MW pro Liter Gasvolumen liegen, um Verstärkungen von der Größenordnung
10% cm −1 zu erzielen. Solche Leistungen lassen sich nicht über längere
Zeit in einem typischen Volumen von 1 l aufrechterhalten. Bei den verwendeten
hohen Gasdrucken geht die Glimmentladung nach wenigen 10 ns
aufgrund von Instabilitäten in eine Bogenentladung über. Alle Excimerlaser
sind daher gepulste Laser mit 10–30 ns Pulsdauer. Es lassen sich sehr hohe
Verstärkungen erzielen. Es können Energiedichten von ca. 40 J/ϕ erwartet
werden, ein Wert, der vergleichbar ist mit den Energiedichten eines IR-Hochleistungslasers
wie z.B. des CO2-Lasers. Bei beiden Anregungstypen des Excimerlasers
wird ein totaler Wirkungsgrad von ca. 1% erreicht. Da die Entladungstypen
einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweisen, stehen
sie im Vordergrund des Interesses und werden auch kommerziell angeboten.
Laserdaten. Aufgrund der geringen Anzahl optischer Umläufe, die während
der kurzen Laseremission im Resonator möglich sind, gibt es kaum einen
Wettbewerb unter den zahlreichen optischen Moden, sodass schließlich 10 5 –
10 7 Moden anschwingen. Die Strahlung von Excimerlasern weist daher normalerweise
eine geringe zeitliche und räumliche Kohärenz auf.
Excimerlaser stellen heute die weitaus intensivsten UV Strahlungsquellen
dar. In Laborsystemen wurden Pulsenergien im kJ-Bereich und Pulsspitzenleistungen
im Bereich von > 10 7 W erreicht. Dank der kurzen Wellenlänge
lässt sich die Laserstrahlung auf einen extrem kleinen Brennfleck fokussieren,
sodass Intensitäten von > 10 15 W/cm −2 möglich sind. In Tabelle 14.3 sind
einige typische Daten von kommerziellen Excimerlasern zusammengestellt.