Was sind die verschiedenen Lasertypen? (Mit Bildern)
Es gibt drei Arten von Lasern: Festkörperlaser, Gaslaser und Flüssiglaser. Während alle nach den gleichen allgemeinen Prinzipien arbeiten, unterscheiden sie sich nach dem Medium, mit dem sie die Laseraktion erzeugen.
In Festkörperlasern pumpt ein elektrischer Strom Elektronen in das Lasermedium - typischerweise einen Halbleiter - und erregt Elektronen, die im Medium fixiert sind. Angetrieben in höhere Energiezustände, ein Zustand, der als Populationsinversion bekannt ist, zerfallen die angeregten Elektronen schnell in niedrigere Energiezustände und setzen die überschüssige Energie als Photonen frei. Sorgfältig positionierte Spiegel reflektieren Photonen in einem Winkel von 90 Grad vor und zurück und regen andere angeregte Elektronen dazu an, Photonen mit identischen Wellenlängen, Ausbreitungsrichtungen und Polarisationen zu emittieren. Dies ist ein Prozess, der Amplifikation genannt wird. Da die Spiegel ein ungleiches Reflexionsvermögen aufweisen, können die Photonen schließlich entweichen und ihr Ausgang bildet die Laserwirkung.
Die ersten Festkörperlaser auf Halbleiterbasis wurden 1963 gebaut. Zuvor und beginnend mit dem ersten Laser, der 1958 gebaut wurde, basierten Festkörperlaser auf Isolatoren, typischerweise unter Verwendung eines Glas- oder Kristallmediums wie Rubin, das von einem anderen gepumpt wurde Nicht-Laser-Lichtquelle zur Erzielung einer Populationsinversion. Als die Technologie sich entwickelte, wurden Laser verwendet, um andere Laser zu pumpen. Festkörperlaser haben eine Vielzahl von medizinischen und industriellen Anwendungen.
Die ersten Gaslaser kamen 1960 auf den Markt. Zunächst verwendeten sie eine Mischung aus Helium und Neon als Medium, später Kohlendioxid. In beiden Fällen erzeugt ein elektrischer Hochspannungsstrom mit hoher Frequenz eine elektrische Entladung in einer Röhre, die das Gas enthält, was zu einer Populationsinversion führt . Gaslaser können auch leistungsstärkere und flüchtigere Medien wie Wasserstoff und Fluor verwenden - beides ist im Raketentreibstoff üblich -, bei denen die Verbrennung der Gase als Pumpe wirkt. Gaslaser sind im Allgemeinen die leistungsstärksten Laser und werden häufig im Zusammenhang mit quixotischen militärischen Anwendungen, auch bekannt als "Todesstrahlen", genannt.
Flüssiglaser verwenden farbige Verbindungen, die von einem Lösungsmittel getragen werden und dann über andere Lichtquellen bis zu dem Punkt gepumpt werden, an dem Elektronen höhere Energieniveaus einnehmen. Eine breite Palette von Materialien kann verwendet werden, einschließlich Kupfer, Chrom, Farbstoffen, Metallsalzen oder sogar Wackelpudding. Mit einem gesteuerten Flüssigkeitsstrom, der über die Pumpe fließt, können Flüssigkeitslaser leichter als andere Lasertypen stabilisiert werden, was sie für die Isotopentrennung, die Messung und die Herstellung von integrierten Schaltkreisen nützlich macht.