Laser: Bauformen, Strahlführung, Anwendungen ; mit 57 Tabellen, 164 Aufgaben und vollständigen Lösungswegen
Gespeichert in:
Hauptverfasser: | , |
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Format: | Elektronisch E-Book |
Sprache: | English |
Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2006
|
Ausgabe: | 6., aktualisierte Aufl. |
Schlagworte: | |
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Beschreibung: | 1 Online-Ressource |
ISBN: | 3540301496 9783540301493 9783540303053 |
DOI: | 10.1007/3-540-30305-7 |
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adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Licht, Atome, Molekiile, Festkorper 1
1.1 Eigenschaften von Licht 1
1.2 Atome: Elektronenbahnen, Energieniveaus 7
1.3 Atome mit mehreren Elektronen 9
1.4 Molekiile 11
1.5 Energieniveaus in Festkorpern 16
1.6 Energiebander in Halbleitern 19
Aufgaben 27
2 Absorption und Emission von Licht 29
2.1 Absorption 29
2.2 Spontane Emission 32
2.3 Lichtverstarkung durch induzierte Emission 32
2.4 Linienbreite 35
2.5 Inversionserzeugung und abbau 39
2.6 Aufbau von Lasern 41
2.7 Zeitliches Emissionsverhalten 45
Aufgaben 51
3 Lasertypen 53
3.1 Wellenlangen und Ausgangsleistungen 55
3.2 Abstimmbare Laser 57
3.3 Frequenzstabile Laser 60
3.4 Hochleistungslaser 61
3.5 Ultrakurze Lichtimpulse 62
3.6 Laserparameter 63
Aufgaben 65
4 LasertibergSnge in neutralen Atomen 67
4.1 He Ne Laser 67
4.2 Metalldampf Laser (Cu, Au) 73
4.3 Jodlaser, COIL 78
Aufgaben 79
VIII Inhaltsverzeichnis
5 Ionenlaser 81
5.1 Laser fur kurze Wellenlangen 81
5.2 Edelgasionenlaser 83
5.3 Metalldampfionenlaser (Cd, Se, Cu) 88
Aufgaben 92
6 Infrarot Molekiillaser 93
6.1 Ferninfrarot Laser 93
6.2 CO2 Laser 96
6.3 CO Laser 110
6.4 HF Laser 112
Aufgaben 117
7 UV Molekiillaser 119
7.1 Stickstofflaser 120
7.2 Excimerlaser 122
Aufgaben 130
8 Farbstofflaser 131
8.1 Eigenschaften von Farbstoffen 131
8.2 Anregung durch Blitzlampen 133
8.3 Anregung durch Laser 134
Aufgaben 139
9 Festkorperlaser 141
9.1 Rubinlaser 142
9.2 Neodym YAG Laser und Alternativen 146
9.3 Glaslaser 154
9.4 Erbium und Holmiumlaser 156
9.5 Abstimmbare Festkorperlaser 159
9.6 Farbzentrenlaser 167
9.7 Diodengepumpte, Scheiben und Faserlaser 170
Aufgaben 175
10 Halbleiterlaser 177
10.1 Lichtverstarkung in pn Dioden 179
10.2 GaAlAs und InGaAsP Laser 181
10.3 Bauformen von Diodenlasern 182
10.4 Emissionseigenschaften von GaAlAs und InGaAsP Lasern. .. 190
10.5 Frequenzabstimmung von Diodenlasern 194
10.6 Oberflachenemittierende Diodenlaser (VCSEL) 200
10.7 Halbleiterlaser fiir das tiefere Infrarot 203
10.8 ,,Blue GaN Laser 205
10.9 Halbleiterlaser fur die Telekommunikation 208
Aufgaben 209
Inhaltsverzeichnis IX
11 FELs, koharente Rontgen und Atomstrahlen 211
11.1 Elektronenstrahllaser (FEL) 212
11.2 Rontgenlaser mit hochionisierten Atomen 216
11.3 Koharente Atomstrahlen 222
Aufgaben 223
12 Ausbreitung von Lichtwellen 225
12.1 Ebene und Kugelwellen, Beugung 225
12.2 GauB Strahlen 228
12.3 Durchgang von Gaufi Strahlen durch Linsen 233
12.4 Fernrohre und Ortsfrequenzfilter 236
12.5 Ausbreitung realer Laserstrahlen 239
12.6 Optische Fasern 245
12.7 Optische Materialien 253
Aufgaben 255
13 Optische Resonatoren 259
13.1 Planspiegelresonator 259
13.2 Hohlspiegelresonator 262
13.3 Resonatortypen 266
13.4 Instabile Resonatoren 270
13.5 Laser mit Grundmode 271
Aufgaben 273
14 Spiegel 275
14.1 Reflexion und Brechung 276
14.2 Metallspiegel 280
14.3 Dielektrische Vielschichtenspiegel 280
14.4 Strahlteiler 286
14.5 Phasenkonjugatoren 287
Aufgaben 292
15 Polarisation 293
15.1 Arten der Polarisation 293
15.2 Doppelbrechung 295
15.3 Polarisatoren 297
Aufgaben 300
16 Modulation und Ablenkung 301
16.1 Mechanische Modulatoren und Scanner 301
16.2 Akustooptische Modulatoren 302
16.3 Elektrooptische Modulatoren 305
16.4 Optische Isolatoren 308
16.5 Sattigbare Absorber 310
Aufgaben 311
X Inhaltsverzeichnis
17 Pulsbetrieb 313
17.1 Relaxationsschwingungen 314
17.2 Giiteschaltung 316
17.3 Puls Auskopplung (cavity dumping) 320
17.4 Modenkopplung 321
17.5 Verstarkung und Kompression 328
Aufgaben 330
18 Frequenzselektion und abstimmung 333
18.1 Prequenzabstimmung 333
18.2 Longitudinale Modenselektion 334
18.3 Prisma 337
18.4 Gitter 338
18.5 Fabry Perot Etalon 340
18.6 Doppelbrechende Filter 342
Aufgaben 343
19 Frequenzumsetzung 345
19.1 Doppler Effekt 345
19.2 Nichtlineare optische Effekte 346
19.3 Frequenzverdopplung und vervielfachung 347
19.4 Parametrische Oszillatoren 351
19.5 Stimulierte Ramanstreuung 353
19.6 Kontinuumserzeugung 355
19.7 Erzeugung hoher Harmonischer in Gasen 358
Aufgaben 359
20 StabilitSt und Koharenz 361
20.1 Leistungsstabilitat 361
20.2 Frequenzstabilitat 363
20.3 Schrotrauschen, Squeezed States 366
20.4 Koharenz 368
Aufgaben 371
21 Photodetektoren und EnergiemeBgerate 373
21.1 Mefitechnische Grundbegriffe 373
21.2 Thermische Detektoren 374
21.3 Vakuumphotodetektoren 376
21.4 Halbleiterdetektoren 380
21.5 Messung ultrakurzer Lichtpulse mit Autokorrelator
und FROG 384
Aufgaben 385
Inhaltsverzeichnis XI
22 Spektralapparate und Interferometer 387
22.1 Prismenspektrometer 387
22.2 Gitterspektrometer 388
22.3 Zweistrahlinterferometer 390
22.4 Fabry Perot Interferometer 391
22.5 Optisches Uberlagerungsverfahren 393
Aufgaben 394
23 Anwendungen und Entwicklungspotential 395
23.1 Nachrichtemibertragung mit Glasfasern 395
23.2 Materialbearbeitung mit Lasern 397
23.3 Laser in der Medizin 407
23.4 Kernfusion mit Lasern 411
23.5 Wissenschaftliche Anwendungen 413
23.6 Holographie und Interferometrie 414
23.7 Lichtstreuung zur Stromungsmefitechnik 417
23.8 Laser in Geraten und Gebrauchsgiitern 418
23.9 Perspektiven der Laserentwicklung 425
Aufgaben 431
24 Sicherheit von Laser Einrichtungen 433
24.1 Grenzwerte fur das Auge 434
24.2 Laser Schutzbrillen 435
24.3 Laserklassen und Gefahrdungspotential 436
24.4 Sicherheitsvorschriften 437
LSsungen 439
Weiterfuhrende Literatur 467
Sachverzeichnis 471
|
adam_txt |
Inhaltsverzeichnis
1 Licht, Atome, Molekiile, Festkorper 1
1.1 Eigenschaften von Licht 1
1.2 Atome: Elektronenbahnen, Energieniveaus 7
1.3 Atome mit mehreren Elektronen 9
1.4 Molekiile 11
1.5 Energieniveaus in Festkorpern 16
1.6 Energiebander in Halbleitern 19
Aufgaben 27
2 Absorption und Emission von Licht 29
2.1 Absorption 29
2.2 Spontane Emission 32
2.3 Lichtverstarkung durch induzierte Emission 32
2.4 Linienbreite 35
2.5 Inversionserzeugung und abbau 39
2.6 Aufbau von Lasern 41
2.7 Zeitliches Emissionsverhalten 45
Aufgaben 51
3 Lasertypen 53
3.1 Wellenlangen und Ausgangsleistungen 55
3.2 Abstimmbare Laser 57
3.3 Frequenzstabile Laser 60
3.4 Hochleistungslaser 61
3.5 Ultrakurze Lichtimpulse 62
3.6 Laserparameter 63
Aufgaben 65
4 LasertibergSnge in neutralen Atomen 67
4.1 He Ne Laser 67
4.2 Metalldampf Laser (Cu, Au) 73
4.3 Jodlaser, COIL 78
Aufgaben 79
VIII Inhaltsverzeichnis
5 Ionenlaser 81
5.1 Laser fur kurze Wellenlangen 81
5.2 Edelgasionenlaser 83
5.3 Metalldampfionenlaser (Cd, Se, Cu) 88
Aufgaben 92
6 Infrarot Molekiillaser 93
6.1 Ferninfrarot Laser 93
6.2 CO2 Laser 96
6.3 CO Laser 110
6.4 HF Laser 112
Aufgaben 117
7 UV Molekiillaser 119
7.1 Stickstofflaser 120
7.2 Excimerlaser 122
Aufgaben 130
8 Farbstofflaser 131
8.1 Eigenschaften von Farbstoffen 131
8.2 Anregung durch Blitzlampen 133
8.3 Anregung durch Laser 134
Aufgaben 139
9 Festkorperlaser 141
9.1 Rubinlaser 142
9.2 Neodym YAG Laser und Alternativen 146
9.3 Glaslaser 154
9.4 Erbium und Holmiumlaser 156
9.5 Abstimmbare Festkorperlaser 159
9.6 Farbzentrenlaser 167
9.7 Diodengepumpte, Scheiben und Faserlaser 170
Aufgaben 175
10 Halbleiterlaser 177
10.1 Lichtverstarkung in pn Dioden 179
10.2 GaAlAs und InGaAsP Laser 181
10.3 Bauformen von Diodenlasern 182
10.4 Emissionseigenschaften von GaAlAs und InGaAsP Lasern. . 190
10.5 Frequenzabstimmung von Diodenlasern 194
10.6 Oberflachenemittierende Diodenlaser (VCSEL) 200
10.7 Halbleiterlaser fiir das tiefere Infrarot 203
10.8 ,,Blue" GaN Laser 205
10.9 Halbleiterlaser fur die Telekommunikation 208
Aufgaben 209
Inhaltsverzeichnis IX
11 FELs, koharente Rontgen und Atomstrahlen 211
11.1 Elektronenstrahllaser (FEL) 212
11.2 Rontgenlaser mit hochionisierten Atomen 216
11.3 Koharente Atomstrahlen 222
Aufgaben 223
12 Ausbreitung von Lichtwellen 225
12.1 Ebene und Kugelwellen, Beugung 225
12.2 GauB Strahlen 228
12.3 Durchgang von Gaufi Strahlen durch Linsen 233
12.4 Fernrohre und Ortsfrequenzfilter 236
12.5 Ausbreitung realer Laserstrahlen 239
12.6 Optische Fasern 245
12.7 Optische Materialien 253
Aufgaben 255
13 Optische Resonatoren 259
13.1 Planspiegelresonator 259
13.2 Hohlspiegelresonator 262
13.3 Resonatortypen 266
13.4 Instabile Resonatoren 270
13.5 Laser mit Grundmode 271
Aufgaben 273
14 Spiegel 275
14.1 Reflexion und Brechung 276
14.2 Metallspiegel 280
14.3 Dielektrische Vielschichtenspiegel 280
14.4 Strahlteiler 286
14.5 Phasenkonjugatoren 287
Aufgaben 292
15 Polarisation 293
15.1 Arten der Polarisation 293
15.2 Doppelbrechung 295
15.3 Polarisatoren 297
Aufgaben 300
16 Modulation und Ablenkung 301
16.1 Mechanische Modulatoren und Scanner 301
16.2 Akustooptische Modulatoren 302
16.3 Elektrooptische Modulatoren 305
16.4 Optische Isolatoren 308
16.5 Sattigbare Absorber 310
Aufgaben 311
X Inhaltsverzeichnis
17 Pulsbetrieb 313
17.1 Relaxationsschwingungen 314
17.2 Giiteschaltung 316
17.3 Puls Auskopplung (cavity dumping) 320
17.4 Modenkopplung 321
17.5 Verstarkung und Kompression 328
Aufgaben 330
18 Frequenzselektion und abstimmung 333
18.1 Prequenzabstimmung 333
18.2 Longitudinale Modenselektion 334
18.3 Prisma 337
18.4 Gitter 338
18.5 Fabry Perot Etalon 340
18.6 Doppelbrechende Filter 342
Aufgaben 343
19 Frequenzumsetzung 345
19.1 Doppler Effekt 345
19.2 Nichtlineare optische Effekte 346
19.3 Frequenzverdopplung und vervielfachung 347
19.4 Parametrische Oszillatoren 351
19.5 Stimulierte Ramanstreuung 353
19.6 Kontinuumserzeugung 355
19.7 Erzeugung hoher Harmonischer in Gasen 358
Aufgaben 359
20 StabilitSt und Koharenz 361
20.1 Leistungsstabilitat 361
20.2 Frequenzstabilitat 363
20.3 Schrotrauschen, Squeezed States 366
20.4 Koharenz 368
Aufgaben 371
21 Photodetektoren und EnergiemeBgerate 373
21.1 Mefitechnische Grundbegriffe 373
21.2 Thermische Detektoren 374
21.3 Vakuumphotodetektoren 376
21.4 Halbleiterdetektoren 380
21.5 Messung ultrakurzer Lichtpulse mit Autokorrelator
und FROG 384
Aufgaben 385
Inhaltsverzeichnis XI
22 Spektralapparate und Interferometer 387
22.1 Prismenspektrometer 387
22.2 Gitterspektrometer 388
22.3 Zweistrahlinterferometer 390
22.4 Fabry Perot Interferometer 391
22.5 Optisches Uberlagerungsverfahren 393
Aufgaben 394
23 Anwendungen und Entwicklungspotential 395
23.1 Nachrichtemibertragung mit Glasfasern 395
23.2 Materialbearbeitung mit Lasern 397
23.3 Laser in der Medizin 407
23.4 Kernfusion mit Lasern 411
23.5 Wissenschaftliche Anwendungen 413
23.6 Holographie und Interferometrie 414
23.7 Lichtstreuung zur Stromungsmefitechnik 417
23.8 Laser in Geraten und Gebrauchsgiitern 418
23.9 Perspektiven der Laserentwicklung 425
Aufgaben 431
24 Sicherheit von Laser Einrichtungen 433
24.1 Grenzwerte fur das Auge 434
24.2 Laser Schutzbrillen 435
24.3 Laserklassen und Gefahrdungspotential 436
24.4 Sicherheitsvorschriften 437
LSsungen 439
Weiterfuhrende Literatur 467
Sachverzeichnis 471 |
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