Laser. Jürgen Eichler Hans Joachim Eichler. Bauformen, Strahlführung, Anwendungen. Springer. Sechste, aktualisierte Auflage

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1 Jürgen Eichler Hans Joachim Eichler Laser Bauformen, Strahlführung, Anwendungen Sechste, aktualisierte Auflage Mit 266 Abbildungen und 57 Tabellen, 164 Aufgaben und vollständigen Lösungswegen Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Licht, Atome, Moleküle, Festkörper Eigenschaften von Licht Atome: Elektronenbahnen, Energieniveaus Atome mit mehreren Elektronen Moleküle Energieniveaus in Festkörpern Energiebänder in Halbleitern 19 Aufgaben 27 2 Absorption und Emission von Licht Absorption Spontane Emission Licht Verstärkung durch induzierte Emission Linienbreite Inversionserzeugung und -abbau Aufbau von Lasern Zeitliches Emissionsverhalten 45 Aufgaben 51 3 Lasertypen Wellenlängen und Ausgangsleistungen Abstimmbare Laser Frequenzstabile Laser Hochleistungslaser Ultrakurze Lichtimpulse Laserparameter 63 Aufgaben 65 4 Laserübergänge in neutralen Atomen He-Ne-Laser Metalldampf-Laser (Cu, Au) Jodlaser, COIL 78 Aufgaben 79

3 VIII Inhaltsverzeichnis 5 Ionenlaser Laser für kurze Wellenlängen Edelgasionenlaser Metalldampfionenlaser (Cd, Se, Cu) 88 Aufgaben 92 6 Infrarot-Moleküllaser Ferninfrarot-Laser CC-2-Laser CO-Laser HF-Laser 112 Aufgaben UV-Moleküllaser Stickstofflaser Excimerlaser 122 Aufgaben Farbstofflaser Eigenschaften von Farbstoffen Anregung durch Blitzlampen Anregung durch Laser 134 Aufgaben Festkörperlaser Rubinlaser Neodym-YAG-Laser und Alternativen Glaslaser Erbium- und Holmiumlaser Abstimmbare Festkörperlaser Farbzentrenlaser Diodengepumpte, Scheiben- und Faserlaser 170 Aufgaben Halbleiterlaser Lichtverstärkung in pn-dioden GaAlAs- und InGaAsP-Laser Bauformen von Diodenlasern Emissionseigenschaften von GaAlAs- und InGaAsP-Lasern Frequenzabstimmung von Diodenlasern Oberflächenemittierende Diodenlaser (VCSEL) Halbleiterlaser für das tiefere Infrarot Blue" GaN-Laser Halbleiterlaser für die Telekommunikation 208 Aufgaben 209

4 Inhaltsverzeichnis IX 11 FELs, kohärente Röntgen- und Atomstrahlen Elektronenstrahllaser (FEL) Röntgenlaser mit hochionisierten Atomen Kohärente Atomstrahlen 222 Aufgaben Ausbreitung von Lichtwellen Ebene und Kugelwellen, Beugung Gauß-Strahlen Durchgang von Gauß-Strahlen durch Linsen Fernrohre und Ortsfrequenzfilter Ausbreitung realer Laserstrahlen Optische Fasern Optische Materialien 253 Aufgaben Optische Resonatoren Planspiegelresonator Hohlspiegelresonator Resonatortypen Instabile Resonatoren Laser mit Grundmode 271 Aufgaben Spiegel Reflexion und Brechung Metallspiegel Dielektrische Vielschichtenspiegel Strahlteiler Phasenkonjugatoren 287 Aufgaben Polarisation Arten der Polarisation Doppelbrechung Polarisatoren 297 Aufgaben Modulation und Ablenkung Mechanische Modulatoren und Scanner Akustooptische Modulatoren Elektrooptische Modulatoren Optische Isolatoren Sättigbare Absorber 310 Aufgaben 311

5 X Inhaltsverzeichnis 17 Pulsbetrieb Relaxationsschwingungen Güteschaltung Puls-Auskopplung (cavity-dumping) Modenkopplung Verstärkung und Kompression 328 Aufgaben Frequenzselektion und -abstimmung Frequenzabstimmung Longitudinale Modenselektion Prisma Gitter Fabry-Perot-Etalon Doppelbrechende Filter 342 Aufgaben Frequenzumsetzung Doppler-Effekt Nichtlineare optische Effekte Frequenzverdopplung und -Vervielfachung Parametrische Oszillatoren Stimulierte Ramanstreuung Kontinuumserzeugung Erzeugung hoher Harmonischer in Gasen 358 Aufgaben Stabilität und Kohärenz Leistungsstabilität Frequenzstabilität Schrotrauschen, Squeezed States Kohärenz 368 Aufgaben Photodetektoren und Energiemeßgeräte Meßtechnische Grundbegriffe Thermische Detektoren Vakuumphotodetektoren Halbleiterdetektoren Messung ultrakurzer Lichtpulse mit Autokorrelator und FROG 384 Aufgaben 385

6 Inhaltsverzeichnis XI 22 Spektralapparate und Interferometer Prismenspektrometer Gitterspektrometer Zweistrahlinterferometer Fabry-Perot-Interferometer Optisches Über lagerungsverfahren 393 Aufgaben Anwendungen und Entwicklungspotential Nachrichtenübertragung mit Glasfasern Materialbearbeitung mit Lasern Laser in der Medizin Kernfusion mit Lasern Wissenschaftliche Anwendungen Holographie und Interferometrie Lichtstreuung zur Strömungsmeßtechnik Laser in Geräten und Gebrauchsgütern Perspektiven der Laserentwicklung 425 Aufgaben Sicherheit von Laser-Einrichtungen Grenzwerte für das Auge Laser-Schutzbrillen Laserklassen und Gefährdungspotential Sicherheitsvorschriften 437 Lösungen 439 Weiterführende Literatur 467 Sachverzeichnis 471

5 Ionenlaser... 83 5.1 Laser für kurze Wellenlängen... 83 5.2 Edelgasionenlaser... 85 5.3 Metalldampfionenlaser (Cd,Se,Cu)... 90 Aufgaben...

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