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Lexikon der Optik: Laserlicht

Laserlicht, die von einem Laser ausgesandte Strahlung. Dank der Besonderheiten der induzierten Emission, die hier wirksam ist, und des Vorhandenseins eines optischen Resonators ist L. richtungsmäßig scharf gebündelt und setzt sich frequenzmäßig aus einzelnen, in gleichen Abständen dicht beieinander liegenden, scharfen Linien zusammen, die durch die Resonanzeigenschaften des Resonators bestimmt sind. Einmodenlaser emittieren Strahlung extrem kleiner Linienbreite (der theoretisch unter idealen experimentellen Bedingungen zu erwartende Wert der Linienbreite liegt noch unter 1 Hz), die Veränderung der Resonatorlänge (und damit der Resonanzfrequenz) durch äußere Störeinflüsse hat jedoch unkontrollierbare zeitliche Schwankungen der (Mitten-)Frequenz in einem weit größeren Frequenzbereich zur Folge. Mechanische und akustische Störungen verursachen dabei Kurzzeitschwankungen der Frequenz, die sich in unter 1 s liegenden Zeiten abspielen. Bei einem He-Ne-Laser z.B. wurde eine Frequenzänderung von 100 kHz/s gemessen. Andererseits bewirken Temperaturänderungen eine langzeitige Frequenzdrift, die im Bereich von Minuten oder Stunden zu deutlich größeren Frequenzverschiebungen führt. Mit den verschiedenen Methoden der Frequenzstabilisierung von Lasern gelingt es jedoch, die Laserfrequenz sehr genau konstant zu halten. Verwendet man unter dem Brewster-Winkel aufgestellte Spiegel zum Aufbau des Resonators, so ist das L. linear polarisiert.

Weiterhin ist es über den gesamten Strahlquerschnitt kohärent, was eine ausgezeichnete Fokussierbarkeit gewährleistet. Falls der Laser in einer einzigen Eigenschwingung oszilliert, wird die Kohärenzzeit und damit auch die Kohärenzlänge des L. sehr groß im Vergleich zum thermischen Licht. Die Kohärenzlänge kann bei guter Frequenzstabilisierung Hunderte bis Tausende von Kilometern betragen. Im Falle einer TEM00-Mode bildet das L. innerhalb eines optischen Resonators ein Gaußsches Bündel, das sich durch die Resonatorspiegel hindurch in den Außenraum fortsetzt. Der Laserstrahl divergiert daher mit dem halben Divergenzwinkel ψ=λ/(πw0), wobei λ die Wellenlänge und w0 den Radius der Strahltaille bezeichnen. Die genannte Divergenz ist auf Beugung zurückzuführen und stellt daher die kleinste Strahlaufweitung dar, die aufgrund der Wellennatur des Lichtes überhaupt möglich ist.

L. zeichnet sich im Vergleich zu thermischem Licht durch eine außerordentlich hohe spektrale Leistungsdichte aus. Mit dem Laser wurden daher auch (bezüglich der Lichtintensität) nichtlineare Prozesse dem Experiment zugänglich, und es bildete sich die nichtlineare Optik als eine neue optische Disziplin heraus. Weiterhin unterscheidet sich die Strahlung eines Einmodenlasers von thermischem Licht grundlegend dadurch, daß nur ganz geringe Intensitätsfluktuationen auftreten. Die Ursache dafür ist ein Sättigungseffekt im Laserprozeß, der darin besteht, daß die Besetzungsinversion im Lasermedium mit zunehmender Intensität der Laserstrahlung abnimmt. Schließlich gelang mit der Entwicklung der Pikosekundenlaser die Erzeugung extrem kurzer Lichtimpulse, wodurch die Ultrakurzzeitspektroskopie ins Leben gerufen wurde.

  • 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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