Arten und Komponenten von Lasern

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LASER

Die Abkürzung LASER steht für Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung. Ein Laser ist ein Gerät, das einen einzigartigen Lichttyp erzeugt, der in der Natur nicht vorkommt. Dieses Licht wird durch optische Verstärkung erzeugt, die auf der stimulierten Emission von elektromagnetischer Strahlung beruht. Es unterscheidet sich von konventionellem Licht in drei Aspekten. Erstens enthält das Licht des Lasers nur eine Farbe oder Wellenlänge, weshalb es als "monochromatisch" bezeichnet wird. Zweitens sind alle Wellenlängen in Phase, was es zu einem kohärenten Licht macht. Und drittens sind Laserlichtstrahlen sehr schmal und können auf einen winzigen Punkt konzentriert werden - diese Eigenschaft macht es zu einem "kollimierten" Licht. Diese sind auch die charakteristischen Merkmale eines Lasers.

Für seinen Betrieb ist eine Populationsumkehr notwendig. Wenn eine Gruppe von Atomen oder Molekülen mit mehr Elektronen im angeregten Zustand als in niedrigeren Energiezuständen existiert, findet eine Populationsumkehr statt. Wenn ein Elektron im angeregten Zustand ist, kann es zu einem leeren niedrigeren Energiezustand abfallen. Wenn ein Elektron ohne äußeren Einfluss abfällt und dabei ein Photon emittiert, nennt man dies spontane Emission.

Stimulierte Emission tritt auf, wenn ein Photon ein Elektron anregt, wodurch es ein zweites Photon emittiert und in einen niedrigeren Energiezustand zurückkehrt. Dieser Prozess führt zur Erzeugung von zwei kohärenten Photonen. Wenn eine signifikante Populationsumkehr besteht, kann stimulierte Emission zu einer signifikanten Verstärkung des Lichts führen. Die Photonen, die bei der stimulierten Emission erzeugt werden, produzieren kohärentes Licht, da sie eine definierte Phasenbeziehung haben.

Das Prinzip des Lasers wurde 1917 von Einstein entdeckt, aber erst 1958 wurde der Laser erfolgreich entwickelt.

Laser haben eine breite Anwendung. Sie sind integraler Bestandteil von Verbrauchergeräten wie CD- und DVD-Playern sowie Druckern. In der Medizin werden sie für Operationen und Hautbehandlungen verwendet, während in der Industrie Materialien geschnitten und verschweißt werden. In militärischen und polizeilichen Geräten dienen sie zur Markierung von Zielen und zur Entfernungsmessung. Laser haben auch viele wichtige Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung.

Bestandteile eines LASERs