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Lexikon der Optik: Edelgasionenlaser

Edelgasionenlaser, leistungsstärkste kontinuierlich wie auch im Impulsbetrieb strahlende Laser im sichtbaren Spektralbereich mit cw-Ausgangsleistungen bis 20 W. Als aktive Medien verwendet werden die Ionen von Edelgasen, bevorzugt von Argon (Ar+) und Krypton (Kr+). Die Ionisierung erfolgt in einer stromstarken (Niederdruck-)Bogenentladung (Stromdichte 106 bis 107 A/m2, maximal einige 107 A/m2, begrenzt durch die Belastbarkeit des Entladungsrohres) durch Elektronenstöße, wobei als Gasfüllung reines Argon bzw. Krypton oder auch beide Gase als Gemisch im Verhältnis 1:3 bei einem Gesamtdruck von 1,3 bis 130 Pa verwendet werden. Der Durchmesser des Gasentladungsrohres liegt zwischen 1 und 10 mm. Das obere Laserniveau (ein Elektronenzustand der 4p-Gruppe) wird – ausgehend von dem Grundzustand, in dem die Ar+- und Kr+-Ionen durch einen ersten Elektronenstoß erzeugt wurden – durch einen zweiten Elektronenstoß direkt besetzt, während die Entleerung des unteren Laserniveaus (ein Elektronenzustand der 4s-Gruppe) durch spontane Emission erfolgt. Die auf diese Weise erzeugte Besetzungsinversion ist stark stromabhängig und nimmt bei kontinuierlicher Anregung quadratisch mit der Stromdichte zu. Laserausstrahlung wird bei einer Reihe von (bis zu 13) Linien im Wellenlängenbereich zwischen 454,3 und 528,7 nm für den Argonionenlaser (Ar+-Laser) und im Bereich zwischen 350,7 und 799,3 nm für den Kryptonionenlaser (Kr+-Laser) erhalten. Die Strahlungsleistungen liegen zwischen 0,5 und 20 W bei einem Wirkungsgrad von 0,1%. Der gesamte Wellenlängenbereich zwischen 400 und 800 nm ist mit dem kombinierten Ar+-+Kr+-Laser zu erfassen, emittiert wird allerdings nur bei insgesamt 5 Linien und zudem mit kleinerer Leistung (bis maximal 2 W), wobei die einzelnen Linien durch frequenzselektive Elemente unschwer zu trennen sind. Die Strahlungseigenschaften entsprechen denen der Gaslaser bei einer Doppler-Breite von 3,5 GHz.

Die Bedeutung der E. liegt in der Erzeugung intensiver kontinuierlicher Laserstrahlung im kürzerwelligen und insbesondere sichtbaren Spektralbereich, so daß sie bevorzugt als Pumplichtquelle für den Farbstofflaser, in der Fernsehtechnik zur Darstellung großflächiger Farbbilder sowie in der Materialbearbeitung und Medizin eingesetzt werden.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
Dr. Lothar Bauch, Frankfurt / Oder
Hans G. Beck, Jena
Joachim Bergner, Jena
Dr. Andreas Berke, Köln
Dr. Hermann Besen, Jena
Prof. Dr. Jürgen Beuthan, Berlin
Dr. Andreas Bode, Planegg
Prof. Dr. Joachim Bohm, Berlin
Prof. Dr. Witlof Brunner, Zeuthen
Dr. Eberhard Dietzsch, Jena
Kurt Enz, Berlin
Prof. Joachim Epperlein, Wilkau-Haßlau
Prof. Dr. Heinz Falk, Kleve
Dr. Wieland Feist, Jena
Dr. Peter Fichtner, Jena
Dr. Ficker, Karlsfeld
Dr. Peter Glas, Berlin
Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
Dr. Reiner Güther, Berlin
Dr. Volker Guyenot, Jena
Dr. Hacker, Jena
Dipl.-Phys. Jürgen Heise, Jena
Dr. Erwin Hoffmann, Berlin (Adlershof)
Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
Prof. Dr. Christian Hofmann, Jena
Wolfgang Högner, Tautenburg
Dipl.-Ing. Richard Hummel, Radebeul
Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
Prof. Dr. W. Karthe, Jena
Dr. Siegfried Kessler, Jena
Dr. Horst König, Berlin
Prof. Dr. Sigurd Kusch, Berlin
Dr. Heiner Lammert, Mahlau
Dr. Albrecht Lau, Berlin
Dr. Kurt Lenz, Berlin
Dr. Christoph Ludwig, Hermsdorf (Thüringen)
Rolf Märtin, Jena
Ulrich Maxam, Rostock
Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
Prof. Dr. Harry Paul, Zeuthen
Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
Prof Dr. Karl Regensburger, Dresden
Dr. Werner Reichel, Jena
Rolf Riekher, Berlin
Dr. Horst Riesenberg, Jena
Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
Dr. Reiner Spolaczyk, Hamburg
Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
Dr. Bernd Weidner, Berlin
Ernst Werner, Jena
Prof. Dr. Ludwig Wieczorek, Berlin
Wolfgang Wilhelmi, Berlin
Olaf Ziemann, Berlin


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