Physik - Kaleidoskop

Laser 260
• Neodym: Der wichtigste kommerzielle Festkörperlaser Nd:YAG-Laser, bei 1064 nm (infrarot), beziehungsweise
frequenzverdoppelt bei 532 nm (grün). Auch möglich sind: Nd:Glas, Nd:YLF …
• Ytterbium: 1030 nm, erlaubt im Laserbetrieb einen hohen Wirkungsgrad > 50 %. Es bedarf dazu allerdings eines
schmalbandigen Pumpens mit Laserdioden (940 nm). Das wichtigste Material mit dieser Dotierung ist der
Yb:YAG-Laser, z. B. hochdotiert als Scheibenlaser mit einer Wellenlänge von 1030 nm.
• Titan: ein wichtiger modengekoppelter Festkörperlaser Titan:Saphir-Laser, 670–1100 nm (rot-infrarot), aufgrund
breitbandiger Verstärkung für Pulse im fs-Bereich geeignet
• Erbium: Wellenlänge 3 µm, Pumpen mit Diodenlasern bei 980 nm, sogenannter augensicherer Laser,
Verwendung für Laser-Entfernungsmesser und in der Medizin. Bei Er:Glas Wellenlänge 1,55 µm [7] , Verwendung
in der Nachrichtentechnik (Lichtwellenleiter)
• Praseodym: Ein relativ neues Laserion. Sehr interessant aufgrund mehrerer Übergänge im sichtbaren
Spektralbereich (444 nm (blau), 480 nm (blau), 523 nm (grün), 605 nm (orange) und 640 nm (rot).
Hervorzuheben ist hier der Übergang bei 523 nm (grün), da hier keine Frequenzverdopplung notwendig ist, wie
etwa beim Nd:YAG-Laser, um einen grünen Laser zu betreiben.
Formen des aktiven Mediums:
• Stablaser
• Mikrokristalllaser
• Slablaser
• Faserlaser
• Scheibenlaser
Farbzentrenlaser
Wie bei dem Festkörperlaser handelt es sich bei dem Farbzentrenlaser um einen Laser, bei dem Defekte
(Fremdionen, Gitterfehler, Ladungen) in einen Trägerkristall eingebettet sind. Die Laserübergänge bei dem
Farbzentrenlaser werden aber durch die Wechselwirkung der Störstellen mit dem Gitter erzeugt. Beispiele:
• Lithium-Fehlstellen in Lithiumfluorid
• Fehlstellen in Natriumchlorid
• weitere Kombinationen, z. B. KCI:Li, KCl:Na, RbCl:Li
Farbzentrenlaser erzeugen nur geringe Leistungen von typ. unter 100 mW.
Halbleiterlaser
→ Hauptartikel: Laserdiode
Beim Halbleiterlaser (auch Laserdiode genannt) werden stromdurchflossene pn-Übergänge im Halbleiter zur
Besetzungsinversion verwendet. Es handelt sich dabei um direkt elektrisch gepumpte Laser. Die Leistung von
Laserdioden mit guter Strahlqualität (M² < 1,5) beträgt weniger als ein Watt. Multimode-Dioden erreichen bei
schlechterer Strahlqualität (1,5 < M² < 100) Leistungen bis etwa 20 W.
Mehrere Einzeldioden können in einem schmalen Chip (ca. 0,1 mm × 1 mm × 10 mm) nebeneinander integriert sein.
Diese sogenannten Barren (engl. bar) liefern, auf eine Wärmesenke (Kühlkörper) montiert, Ausgangsleistungen
größer 100 Watt (Barren mit über 200 Watt kontinuierlicher Ausgangsleistung sind in der Erprobung, Stand 2008).
Die Einzeldioden sind dabei elektrisch parallel geschaltet. Den montierten Barren nennt man auch submount.
Durch Kopplung vieler, in einem sogenannten stack (Stapel) untergebrachter Barren bzw. submounts werden
Leistungen im Kilowattbereich bei entsprechend schlechter Strahlqualität erreicht (M² > 100). Bis zu sechs Stapel
kann man durch verschiedene Wellenlängen (üblich bis drei) und Polarisationsrichtungen verlustarm ohne
Verschlechterung der Strahlqualität optisch addieren. Damit erreicht man Leistungen im zweistelligen
Kilowattbereich .