Eichler. Jürgen. Hans Joachim Eichler. Laser. Bauformen, Strahlführung, Anwendungen. 8., aktualisierte und überarbeitete Auflage. 4^ Springer Vieweq

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1 Hans Joachim Eichler Jürgen Eichler Laser Bauformen, Strahlführung, Anwendungen 8., aktualisierte und überarbeitete Auflage 4^ Springer Vieweq

2 1 Licht, Atome, Moleküle, Festkörper Eigenschaften von Licht Atome: Elektronenbahnen, Energieniveaus Atome mit mehreren Elektronen Moleküle Energieniveaus in Festkörpern Energiebänder in Halbleitern Aufgaben 25 2 Absorption und Emission von Licht Absorption Spontane Emission Lichtverstärkung durch induzierte Emission Linienbreite Inversionserzeugung und -abbau Lichtemission durch beschleunigte Elektronen Aufbau von Lasern Zeitliches Emissions verhalten, Ratengleichungen Aufgaben 50 3 Lasertypen Wellenlängen und Ausgangsleistungen Abstimmbare Laser Frequenzstabile Laser Hochleistungslaser Ultrakurze Lichtimpulse Laserparameter Aufgaben 65 4 Laserübergänge in Gasen aus neutralen Atomen Helium-Neon-Laser 68 VII

3 VIII Inhaltsverzeichnis 4.2 Metalldampf-Laser (Cu, Au) Jodlaser, COIL Aufgaben 77 5 Ionenlaser Laser für kurze Wellenlängen Edelgasionenlaser Metalldampfionenlaser (Cd, Se, Cu) Aufgaben 88 6 Infrarot-Moleküllaser Ferninfrarot-Laser CC-2-Laser CO-Laser HF-Laser, Chemische Laser Aufgaben UV-Moleküllaser Stickstofflaser Excimerlaser Aufgaben Farbstofflaser Laser mit organischen Farbstoffen Farbstofflaser gepumpt mit Gas-oder Festkörperlasern Organische Festkörper-Laser Aufgaben Festkörperlaser Rubinlaser Neodym-YAG-Laser und Alternativen Glaslaser Erbium, Holmium-und Thuliumlaser Abstimmbare Festkörperlaser Diodengepumpte Festkörperlaser Faserlaser Aufgaben Halbleiterlaser, Diodenlaser Lichtverstärkung in pn-dioden GaAlAs-und InGaAsP-Laser Bauformen von Diodenlasern Emissionseigenschaften von Diodenlasern 187

4 Inhaltsverzeichnis IX 10.5 Frequenzabstimmung von Diodenlasern Oberflächenemittierende Diodenlaser (VCSEL) Halbleiterlaser für tieferes Infrarot und THz-Strahlung Violette, blaue und grüne GaN-Laser Halbleiterlaser für die Telekommunikation Aufgaben FELs, kohärente Röntgen- und Atomstrahlen Freie-Elektronen-Laser (FEL) Röntgen- und XUV-Laser mit hochionisierten Atomen Kohärente Atomstrahlen Aufgaben Ausbreitung von Lichtwellen Ebene und Kugel-Wellen, Beugung Gauß-Strahlen Durchgang von Gauß-Strahlen durch Linsen Fernrohre und Ortsfrequenzfilter Ausbreitung realer Laserstrahlen Optische Materialien Optische Fasern Aufgaben Optische Resonatoren Planspiegelresonator Hohlspiegelresonator Resonatortypen Instabile Resonatoren Laser mit Grundmode Resonatoren für Dioden-und Faserlaser Aufgaben Spiegel und Antireflexschichten Reflexion und Brechung Metallspiegel Dielektrische Viel Schichtenspiegel und Entspiegelungen Strahlteiler Phasenkonjugatoren Aufgaben Polarisation Arten der Polarisation Doppelbrechung 293

5 Inhaltsverzeichnis 15.3 Polarisatoren Aufgaben 298 Modulation und Ablenkung Mechanische Modulatoren und Scanner Akustooptische Modulatoren Elektrooptische Modulatoren Optische Isolatoren Sättigbare Absorber Aufgaben 308 Pulsbetrieb Relaxationsschwingungen Güteschaltung Puls-Auskopplung (cavity-dumping) Modenkopplung Verstärkung und Kompression Aufgaben 329 Frequenzselektion und-abstimmung Frequenzabstimmung Longitudinale Modenselektion Prisma Gitter Fabry-Perot-Etalon Doppelbrechende Filter Aufgaben 341 Frequenzumsetzung Doppler-Effekt Nichtlineare optische Effekte Frequenz Verdopplung und-vervielfachung Parametrische Verstärker und Oszillatoren Stimulierte Raman-Streuung Kontinuumserzeugung Erzeugung hoher Harmonischer in Gasen Aufgaben 358 Stabilität und Kohärenz Leistungsstabilität Frequenzstabilität Schrotrauschen, Squeezed States Kohärenz Aufgaben 372

6 Inhaltsverzeichnis XI 21 Photodetektoren und Energiemessgeräte Messtechnische Grundbegriffe Thermische Detektoren Vakuumphotodetektoren Halbleiterdetektoren Messung kurzer Pulse mit Autokorrelator und FROG Aufgaben Spektralapparate und Interferometer Prismenspektrometer Gitterspektrometer Zweistrahlinterferometer Fabry-Perot-Interferometer Optisches Überlagerungsverfahren Aufgaben Anwendungen und Entwicklungspotenzial Nachrichtenübertragung mit Glasfasern Materialbearbeitung mit Lasern Laser in der Medizin und Biophotonik Kernfusion mit Lasern Wissenschaftliche Anwendungen Holographie und Interferometrie Lichtstreuung zur Charakterisierung von Strömungen Laser in Geräten und Gebrauchsgütern Perspektiven der Laserentwicklung Aufgaben Sicherheit von Laser-Einrichtungen Expositionsgrenzwerte für das Auge Laser-Schutzbrillen Laserklassen und Gefährdungspotenzial Sicherheitsvorschriften 450 Lösungen 453 Sachverzeichnis 485