Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

316 J. Bille
Abb. 14.29. Kompensation der Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) durch
Prismen
Voraussetzung ist ein Lichtstrahl, der das 1. Prisma an der Spitze passiert
und in ein Lichtbündel zerlegt wird.
Der langwellige Anteil des Strahlenbündels soll dann bei dem 2. Prisma
wieder auf die Spitze auftreffen. β ist der Winkel zwischen den Prismenspitzen
und dem Auftreffpunkt des kurzwelligen Anteils des Lichtbündels
auf dem 2. Prisma, also ein Maß für die unterschiedliche Brechung verschiedener
Wellenlängen. Da dieser klein ist, gilt sin β ≪ cos β. Damitkann
als Näherung l sin β gleich der doppelten Spotsize und cos β = 1 gesetzt werden.
In der Praxis wird l sin β etwas größer gewählt, damit die Lichtbündel
bei der Justierung des Lasers nicht über die Prismenränder heraustreten.
Die Faltungswinkel Θ im Z-Resonator ergeben sich durch die Astigmatismuskompensation.
Fokussiert man schräg durch eine Grenzfläche mit einem
Brechungsindexunterschied, so ergibt sich kein normaler Fokus mehr, sondern
zwei Brennlinien. Diesen Effekt bezeichnet man als Astigmatismus. Glücklicherweise
zeigen auch Hohlspiegel einen Astigmatismus, wenn der Strahl
nicht senkrecht einfällt. Das kann man sich zunutze machen, um durch eine
geeignete Anordnung den Astigmatismus der Brewster-Enden zu kompensieren.
Der Ti:Saphir-Laserkristall. Die zur Zeit am häufigsten für durchstimmbare
Laser eingesetzte Materialien sind titandotierte Kristalle. Die extrem
breite Durchstimmbarkeit über fast eine Oktave des optischen Spektrums
wurde 1982 entdeckt (Abb. 14.30).
Ti:Saphir vereint einen breiten Abstimmbereich von etwa 400 nm mit
einem relativ großen Wirkungsquerschnitt. In diesem Material wird ein geringer
Prozentsatz der Al 3+ -Ionen aus dem Al2O3 duch Ti 3+ -Ionen ersetzt. Die
kommerziell erhältlichen Kristalle sind mit 0,06–0,15 Gewichtsprozent Titan
dotiert. Ti:Saphir-Kristalle haben ein breites Absorptionsband im blaugrünen
Spektralbereich mit einem Maximum bei 490 nm. Ein relativ schwa-