Laser

Rot (660 & 635 nm), grün (532 und 520 nm) und Blau-Violett (445 & 405 nm) Laser

Ein Laserstrahl für Schweißen

A Laser- ist ein Gerät, das emittiert hell durch einen Prozess von optische Verstärkung basierend auf stimulierte Emission von elektromagnetische Strahlung. Das Wort "Laser" ist ein Akronym^[1][2] zum "Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung".^[3][4][5] Der erste Laser wurde 1960 von gebaut Theodore H. Maiman bei Hughes Research Laboratoriesbasierend auf theoretischen Arbeiten von Charles Hard Townes und Arthur Leonard Schawlow.^[6]

Ein Laser unterscheidet sich von anderen Lichtquellen darin, dass er Licht ausgibt, das ist kohärent. Räumliche Kohärenz ermöglicht es einem Laser, sich an einen engen Ort zu konzentrieren, um Anwendungen wie zu aktivieren, z. B. Laser schneiden und Lithografie. Die räumliche Kohärenz ermöglicht es auch einem Laserstrahl, über große Entfernungen schmal zu bleiben (Kollimation), aktivierende Anwendungen wie z. Laserzeiger und LIDAR (Lichterkennung und Bereichsanpassung). Laser können auch hoch haben Temporale Kohärenz, was es ihnen ermöglicht, Licht mit einem sehr schmalen zu emittieren Spektrum. Alternativ kann zeitliche Kohärenz zur Herstellung verwendet werden Ultrashort -Impulse Licht mit einem breiten Spektrum, aber Dauern so kurz wie a Femtosekunde.

Laser werden in verwendet Optische Scheibenfahrten, Laserdrucker, Barcode Scanner, DNA -Sequenzierungsinstrumente, Glasfaser, halbleitende Chipherstellung (Photolithographie), und Freiraum optische Kommunikation, Laser Behandlung und Hautbehandlungen, Schneiden und Schweißen Materialien, Militär und Strafverfolgung Geräte zum Markieren von Zielen und Messbereich und Geschwindigkeit und in Laserbeleuchtung zur Unterhaltung. Halbleiterlaser im blauen bis nahezu UV wurden ebenfalls anstelle von anstelle von Leuchtdioden (LEDs) zu erregen Fluoreszenz als weiße Lichtquelle. Dies ermöglicht eine viel kleinere Emissionsfläche aufgrund des viel größeren Glanz eines Lasers und vermeidet die sinken unter LEDs gelitten; Solche Geräte werden bereits in einem Auto verwendet Scheinwerfer.^{[7][8][9][10]}

Grundlagen

Laser unterscheiden sich von anderen Lichtquellen durch ihre Kohärenz. Die räumliche (oder transversale) Kohärenz wird typischerweise durch den Ausgang exprimiert, der ein schmaler Strahl ist, nämlich Beugung begrenzt. Laserstrahlen können auf sehr winzige Flecken konzentriert werden, die eine sehr hohe erreichen Bestrahlungoder sie können eine sehr geringe Abweichung haben, um ihre Kraft in großer Entfernung zu konzentrieren. Temporal (oder longitudinale) Kohärenz impliziert a polarisiert winken bei einer einzigen Frequenz, deren Phase über einen relativ großen Abstand korreliert ist (die Kohärenzlänge) entlang des Strahls.^[11] Ein Strahl, der von einer thermischen oder anderen inkohärenten Lichtquelle erzeugt wird Phase Das variiert zufällig in Bezug auf Zeit und Position und hat somit eine kurze Kohärenzlänge.

Laser sind nach ihren charakterisiert Wellenlänge In einem Vakuum. Die meisten "Single -Wellenlängen" -Laser erzeugen in mehreren tatsächlich Strahlung Modi mit leicht unterschiedlichen Wellenlängen. Obwohl die temporale Kohärenz einen gewissen Grad an Monochromatie impliziert, gibt es Laser, die ein breites Lichtspektrum ausstrahlen oder gleichzeitig unterschiedliche Lichtwellenlängen emittieren. Einige Laser sind kein einzelner räumlicher Modus und haben leichte Strahlen, die divergieren mehr als von der verlangt wird Beugungsgrenze. Alle diese Geräte werden basierend auf der Methode zur Erzeugung von Licht durch stimulierte Emission als "Laser" eingestuft. Laser werden verwendet, wenn das Licht der erforderlichen räumlichen oder zeitlichen Kohärenz nicht mit einfacheren Technologien erzeugt werden kann.

Terminologie

Das erste Gerät unter Verwendung der Amplifikation durch stimulierte Emission, die bei Mikrowellenfrequenzen betrieben wurde und benannt wurde. "Maser", ein Akronym Für "Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission". Wenn ähnliche optische Geräte entwickelt wurden, wurden sie zuerst als "optische Maser" bekannt, bis "Mikrowelle" im Akronym durch "Licht" ersetzt wurde.^[12]

Alle solchen Geräte, die bei Frequenzen über Mikrowellen arbeiten, werden als Laser bezeichnet (einschließlich Infrarot -Laser, Ultraviolettes Laser, Röntgenlaser und Gammastray-Laser). Alle Geräte, die bei arbeiten Mikrowelle oder niedriger Funkfrequenzen werden Maser genannt.

Ein Laser, der Licht an sich produziert, ist technisch gesehen eher ein optischer Oszillator als ein Optischer Verstärker Wie vom Akronym vorgeschlagen. Es wurde humorvoll festgestellt, dass der Akronym -Verlierer für "leichte Schwingung durch stimulierte Strahlungsemission" korrekter gewesen wäre.^[13] Mit der weit verbreiteten Verwendung des ursprünglichen Akronyms als gemeinsames Substantiv werden optische Verstärker als "Laserverstärker" bezeichnet.

Das zurückgebildet Verb zu lasen wird häufig im Feld verwendet, was bedeutet, dass "kohärentes Licht abgeben", was bedeutet "^[14] vor allem in Bezug auf das Gewinnmedium eines Lasers; Wenn ein Laser arbeitet, soll er "Laser" sein. Die Wörter Laser- und Maser werden auch in Fällen verwendet, in denen ein kohärenter Zustand mit jedem hergestellten Gerät nicht verbunden ist wie in Astrophysical Maser und Atom Laser.

Entwurf

Komponenten eines typischen Lasers:

1. Medium gewinnen
2. Laserpumpenergie
3. Hoher Reflektor
4. Ausgangskoppler
5. Laserstrahl

Ein Laser besteht aus a Medium gewinnen, ein Mechanismus, um es zu energetisieren, und etwas, um optische zu liefern Rückmeldung.^[15] Das Verstärkungsmedium ist ein Material mit Eigenschaften, die es zulassen verstärken Licht durch stimulierte Emission. Das Licht einer bestimmten Wellenlänge, die durch das Verstärkungsmedium fließt, wird verstärkt (Erhöhung der Leistung). Mit der Rückkopplung können die stimulierte Emission überwiegend die optische Frequenz am Peak der Verstärkungsfrequenzkurve verstärken. Mit zunehmender Stimulierung der Emission dominiert schließlich eine Frequenz über alle anderen, was bedeutet, dass ein kohärenter Strahl gebildet wurde.^[16] Der Prozess der stimulierten Emission ist analog zu dem eines Audiooszillators mit positivem Feedback, der beispielsweise auftreten kann, wenn der Lautsprecher in einem öffentlichen Adresssystem in der Nähe des Mikrofons platziert wird. Der kreischende Hören ist die Audio-Oszillation am Höhepunkt der Verstärkungsfrequenzkurve für den Verstärker.^[17]

Damit das Verstärkungsmedium das Licht verstärkt Pumpen. Die Energie wird typischerweise als elektrischer Strom oder als Licht bei einer anderen Wellenlänge geliefert. Pumplicht kann durch a bereitgestellt werden Taschenlampe oder durch einen anderen Laser.

Die häufigste Art von Laser verwendet Feedback von einem optische Hohlraum- Ein Spiegelpaar an beiden Enden des Gewinnmediums. Licht springt zwischen den Spiegeln hin und her, verläuft durch das Gewinnmedium und wird jedes Mal verstärkt. Typischerweise einer der beiden Spiegel, die Ausgangskoppler, ist teilweise transparent. Einige des Lichts entkommen durch diesen Spiegel. Abhängig vom Design des Hohlraums (ob die Spiegel flach oder gebogen) Das Licht, das aus dem Laser kommt Strahl. In Analogie zu elektronische OszillatorenDieses Gerät wird manchmal als a genannt Laseroszillator.

Die meisten praktischen Laser enthalten zusätzliche Elemente, die die Eigenschaften des emittierten Lichts beeinflussen, wie die Polarisation, Wellenlänge und Form des Strahls.

Laserphysik

Elektronen und wie sie mit interagieren mit elektromagnetische Felder sind wichtig für unser Verständnis von Chemie und Physik.

Stimulierte Emission

In dem Klassische AnsichtDie Energie eines Elektrons, der einen Atomkern umkreist Kern von einem Atom. Quantenmechanische Effekte Elektronen können jedoch diskrete Positionen in einnehmen Orbitale. Somit finden sich Elektronen in spezifischen Energieniveaus eines Atoms, von denen zwei unten dargestellt sind:

Ein Elektron in einem Atom kann Energie vom Licht absorbieren (Photonen) oder Hitze (Phononen) Nur wenn ein Übergang zwischen den Energieniveaus besteht, der der Energie des Photons oder des Phonons entspricht. Für Licht bedeutet dies, dass ein bestimmter Übergang nur wird absorbieren Eines Wellenlänge Licht. Photonen mit der richtigen Wellenlänge können dazu führen, dass ein Elektron von der niedrigeren zum höheren Energieniveau springt. Das Photon wird in diesem Prozess konsumiert.

Wenn ein Elektron ist aufgeregt Von einem Zustand bis zu einem höheren Energieniveau mit Energiedifferenz ΔE wird es nicht für immer so bleiben. Schließlich wird ein Photon spontan aus dem Vakuum mit Energie ΔE erzeugt. Das Elektronen überträgt die Energie, die nicht besetzt ist, mit Übergängen auf unterschiedliche Ebenen mit unterschiedlichen Zeitkonstanten. Dieser Prozess wird "genannt" genanntspontane Emission"Spontane Emission ist eine quantenmechanische Wirkung und eine direkte physische Manifestation des Heisenbergs Unschärferelation. Das emittierte Photon hat eine zufällige Richtung, aber seine Wellenlänge stimmt mit der Absorptionswellenlänge des Übergangs überein. Dies ist der Mechanismus von Fluoreszenz und Wärmeemission.

Ein Photon mit der richtigen Wellenlänge, die von einem Übergang absorbiert werden soll, kann auch dazu führen, dass ein Elektron von der höheren bis zur unteren Ebene fällt und ein neues Photon ausgibt. Das emittierte Photon stimmt genau mit dem ursprünglichen Photon in Wellenlänge, Phase und Richtung überein. Dieser Prozess wird genannt stimulierte Emission.

Medium und Hohlraum gewinnen

A Helium -Neon Laser Demonstration. Das Leuchten durch die Mitte des Rohrs ist eine elektrische Entladung. Dieses leuchtende Plasma ist das Medium gewinnen für den Laser. Der Laser produziert rechts einen winzigen, intensiven Punkt auf dem Bildschirm. Die Mitte der Stelle erscheint weiß, weil das Bild ist überbelichtet dort.

Spektrum eines Helium -Neon -Lasers. Die tatsächliche Bandbreite ist viel schmaler als gezeigt; Das Spektrum ist durch den Messapparat begrenzt.

Das Gewinnmedium wird in eine aufgeregter Zustand durch eine externe Energiequelle. In den meisten Lasern besteht dieses Medium aus einer Population von Atomen, die durch eine externe Lichtquelle in einen solchen Zustand angeregt wurden, oder ein elektrisches Feld, das den Atomen Energie versorgt, um zu absorbieren und in ihre angeregten Zustände umzuwandeln.

Das Verstärkungsmedium eines Lasers ist normalerweise ein Material der kontrollierten Reinheit, Größe, Konzentration und Form, das den Strahl durch den oben beschriebenen Prozess der stimulierten Emission verstärkt. Dieses Material kann von jedem sein Zustand: Gas, Flüssigkeit, Feststoff oder Plasma. Das Verstärkungsmedium absorbiert Pumpenergie, was einige Elektronen in höherenergie ("erhöht ("aufgeregt")) Quantenzustände. Partikel können mit Licht interagieren, indem sie Photonen entweder absorbieren oder emittieren. Die Emission kann spontan oder stimuliert werden. Im letzteren Fall wird das Photon in die gleiche Richtung wie das von vorübergehende Licht emittiert. Wenn die Anzahl der Partikel in einem angeregten Zustand die Anzahl der Partikel in einem niedrigeren Energiezustand übersteigt, Bevölkerungsinversion erreicht. In diesem Zustand ist die Rate der stimulierten Emission größer als die Absorptionsrate von Licht im Medium, und daher wird das Licht verstärkt. Ein System mit dieser Eigenschaft wird als eine bezeichnet Optischer Verstärker. Wenn ein optischer Verstärker in eine resonante optische Höhle platziert wird, erhält man einen Laser.^[18]

Für Lasermedien mit extrem hoher Gewinn, sogenannte SuperlumineszenzEs ist möglich, dass Licht in einem einzigen Durchgang durch das Verstärkungsmedium ausreichend verstärkt wird, ohne einen Resonator zu erfordern. Obwohl oft als Laser bezeichnet (siehe zum Beispiel Stickstofflaser),^[19] Der Lichtleistung aus einem solchen Gerät fehlt die räumliche und zeitliche Kohärenz, die mit Lasern erreicht werden kann. Ein solches Gerät kann nicht als Oszillator beschrieben werden, sondern ist ein optischer Verstärker mit hoher Verstärkung, der seine eigene spontane Emission verstärkt. Der gleiche Mechanismus beschreibt sogenannte Astrophysische Maser/Laser.

Das optische Resonator wird manchmal als "optische Hohlraum" bezeichnet, aber dies ist eine Fehlbezeichnung: Laser verwenden offene Resonatoren im Gegensatz zu der wörtlichen Hohlraum Maser. Der Resonator besteht typischerweise aus zwei Spiegeln, zwischen denen ein kohärenter Lichtstrahl in beide Richtungen bewegt und wieder auf sich selbst reflektiert, sodass ein durchschnittliches Photon wiederholt durch das Verstärkungsmedium geht, bevor er aus der Ausgangsöffnung oder der Abbeugung oder Absorption verloren wird. Wenn die Verstärkung (Verstärkung) im Medium größer ist als die Resonatorverluste, kann die Leistung des Umwälzlichts steigen exponentiell. Aber jedes stimulierte Emissionsereignis gibt ein Atom von seinem angeregten Zustand in den Grundzustand zurück und verringert den Gewinn des Mediums. Mit zunehmender Strahlleistung verringert sich der Nettogewinn (der wechselzususter Verlust) auf Einheit und das Verstärkungsmedium soll gesättigt sein. In einem Laser mit kontinuierlicher Welle (CW) erzeugt das Gleichgewicht der Pumpenleistung gegen Verstärkungssättigung und Hohlraumverluste einen Gleichgewichtswert der Laserleistung im Hohlraum. Dieses Gleichgewicht bestimmt den Betriebspunkt des Lasers. Wenn die angelegte Pumpenleistung zu klein ist, reicht der Gewinn niemals aus, um die Hohlraumverluste zu überwinden, und Laserlicht wird nicht erzeugt. Die minimale Pumpenleistung, die für die Startlaseraktion erforderlich ist Laserschwelle. Das Verstärkungsmedium verstärkt alle Photonen, die durch die Richtung gehen, unabhängig von der Richtung; aber nur die Photonen in a Raummodus vom Resonator unterstützt wird mehr als einmal durch das Medium und erhält eine erhebliche Verstärkung.

Das Licht emittiert

In den meisten Lasern beginnt Lasern mit spontaner Emission in den Lasermodus. Dieses anfängliche Licht wird dann durch stimulierte Emission im Verstärkungsmedium verstärkt. Stimulierte Emission erzeugt Licht, das dem Eingangssignal in Richtung, Wellenlänge und Polarisation übereinstimmt, während die die Phase aus emittiertem Licht ist 90 Grad im Blei des stimulierenden Lichts.^[20] Dies, kombiniert mit dem Filtereffekt des optischen Resonators, verleiht Laserlicht seine charakteristische Kohärenz und kann ihm eine gleichmäßige Polarisation und Monochromatizität verleihen, abhängig vom Design des Resonators. Das Fundamentale Laserlinie^[21] Aus dem Laserresonator emittierten Licht kann Größenordnungen enger sein als die Linie des Lichts, das vom passiven Resonator ausgestrahlt wird. Einige Laser verwenden eine separate Injektionskäster Um den Prozess mit einem Strahl auszuschalten, der bereits stark kohärent ist. Dies kann Strahlen mit einem schmaleren Spektrum erzeugen, als es sonst möglich wäre.

1963,, Roy J. Glauber zeigten, dass kohärente Zustände aus Kombinationen von gebildet werden Photonennummer Staaten, für die er mit dem ausgezeichnet wurde Nobelpreis für Physik.^[22] Ein kohärenter Lichtstrahl wird durch einfrequente Quantenphotonenzustände gebildet, die nach a verteilt sind Poisson-Verteilung. Infolgedessen wird die Ankunftsrate von Photonen in einem Laserstrahl durch Poisson -Statistik beschrieben.^[16]

Viele Laser produzieren einen Strahl, der als als angenähert werden kann Gaußscher Strahl; Solche Strahlen haben die minimale Divergenz, die für einen bestimmten Strahldurchmesser möglich ist. Einige Laser, insbesondere die Hochleistungsstufe, produzieren Multimode-Strahlen mit dem Quermodi oft approximiert mit Hermite–Gaußscher oder Laguerre-Gaußsische Funktionen. Einige Hochleistungs-Laser verwenden ein als "namens" bekanntes Profil, das als "bekannt ist"TOPHAT Strahl". Instabile Laserresonatoren (nicht in den meisten Lasern verwendet) produzieren fraktalförmige Balken.^[23] Spezialisierte optische Systeme können komplexere Strahlgeometrien erzeugen, wie z. Bessel Strahlen und optische Wirbel.

In der Nähe der "Taille" (oder Schwerpunktregion) eines Laserstrahls ist es sehr hoch kollimiert: Die Wellenfronten sind planar, normal zur Ausbreitungsrichtung, ohne Nr. Strahldivergenz an diesem Punkt. Jedoch aufgrund Beugung, das kann nur gut innerhalb der wahr bleiben Rayleigh Range. Der Strahl eines einzelnen Quermodus (Gaußschen Strahl) divergiert schließlich in einem Winkel, der umgekehrt mit dem Strahldurchmesser variiert, wie dies erforderlich ist Beugung Theorie. Somit ist der "Bleistiftstrahl", der direkt von einem gemeinsamen erzeugt wird Helium -Neon Laser würde sich auf eine Größe von vielleicht 500 Kilometern ausbreiten, wenn sie auf dem Mond leuchtet (aus der Entfernung der Erde). Andererseits das Licht von a Halbleiterlaser Tritt typischerweise den winzigen Kristall mit einer großen Divergenz aus: bis zu 50 °. Selbst ein solcher unterschiedlicher Strahl kann jedoch mittels a in einen ähnlich kollimierten Strahl umgewandelt werden Linse System, wie immer beispielsweise in a enthalten ist Laserpointer dessen Licht stammt aus a Laserdiode. Dies ist möglich, da das Licht eines einzelnen räumlichen Modus ist. Diese einzigartige Eigenschaft des Laserlichts, räumliche Kohärenz, kann nicht mit Standardlichtquellen repliziert werden (außer indem das meiste Licht verworfen wird), wie durch Vergleich des Strahls von einer Taschenlampe (Taschenlampe) oder des Rampenlichts mit fast jedem Laser geschätzt werden kann.

A Laserstrahlprofiler wird verwendet, um das Intensitätsprofil, die Breite und die Divergenz von Laserstrahlen zu messen.

Diffuse Reflexion eines Laserstrahls von einer matten Oberfläche erzeugt a Speckle -Muster mit interessanten Eigenschaften.

Quantum vs. klassische Emissionsprozesse

Der Mechanismus der Erzeugung von Strahlung in einem Laser hängt davon ab stimulierte Emission, wo Energie aus einem Übergang in einem Atom oder Molekül extrahiert wird. Dies ist ein Quantenphänomen^{[zweifelhaft – diskutieren]} das wurde vorhergesagt von Albert Einstein, der die Beziehung zwischen dem abgeleitet hat Ein Koeffizient Beschreibung der spontanen Emission und der B -Koeffizient die für die Absorption und die stimulierte Emission gilt. Im Fall des Kostenloser ElektronenlaserEs sind nicht atomare Energieniveaus beteiligt; Es scheint, dass der Betrieb dieses eher exotischen Geräts ohne Bezugnahme darauf erklärt werden kann Quantenmechanik.

Kontinuierliche und gepulste Betriebsarten

LIDAR Messungen der Mondtopographie von durchgeführt von Clementine Mission.

Laserlink Punkt zu Punkt Optisches drahtloses Netzwerk

Quecksilberlaser -Höhenmesser (MLA) der BOTE Raumfahrzeug

Ein Laser kann als Betrieb im kontinuierlichen oder gepulsten Modus eingestuft werden, je nachdem, ob die Leistungsausgabe im Laufe der Zeit im Wesentlichen kontinuierlich ist oder ob seine Ausgabe in der Form von Lichtimpulsen auf einer oder einer anderen Zeitskala in Anspruch genommen wird. Natürlich kann sogar ein Laser, dessen Ausgabe normalerweise kontinuierlich ist, absichtlich mit irgendeiner Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden, um Lichtimpulse zu erzeugen. Wenn die Modulationsrate in der Zeitskala viel langsamer ist als die Hohlraumlebensdauer und der Zeitraum, über den Energie im Lasermedium oder im Pumpmechanismus gespeichert werden kann, wird dann immer noch als "modulierte" oder "gepulste" kontinuierliche Wellenlaser klassifiziert. Die meisten in Kommunikationssystemen verwendeten Laserdioden fallen in diese Kategorie.

Kontinuierlicher Wellenbetrieb

Einige Anwendungen von Lasern hängen von einem Strahl ab, dessen Ausgangsleistung im Laufe der Zeit konstant ist. Ein solcher Laser ist bekannt als kontinuierliche Welle (CW) Laser. Viele Arten von Lasern können im kontinuierlichen Wellenmodus betrieben werden, um eine solche Anwendung zu erfüllen. Viele dieser Laser lasieren tatsächlich gleichzeitig in mehreren Längsmodi und schlägt zwischen den etwas unterschiedlichen optischen Frequenzen dieser Schwingungen Frequenzabstand Zwischen Modi) typischerweise einige Nanosekunden oder weniger. In den meisten Fällen werden diese Laser immer noch als "kontinuierliche Welle" bezeichnet, da ihre Ausgangsleistung stabil ist, wenn sie über längere Zeiträume gemittelt werden, wobei die sehr hochfrequenten Leistungsschwankungen auf die beabsichtigte Anwendung wenig oder gar keine Auswirkungen haben. (Der Begriff wird jedoch nicht an angewendet Modus gesperrt Laser, wo die Absicht ist, sehr kurze Impulse mit der Rate der Hin- und Rückfahrt zu erzeugen.)

Für den Betrieb des kontinuierlichen Wellens ist es erforderlich, damit die Bevölkerungsinversion des Gewinnmediums kontinuierlich durch eine stetige Pumpequelle aufgefüllt werden soll. In einigen Lasermedien ist dies unmöglich. In einigen anderen Lasern müsste das Laser auf einem sehr hohen kontinuierlichen Stromniveau gepumpt werden, was unpraktisch wäre oder den Laser durch übermäßige Wärme erzeugen würde. Solche Laser können nicht im CW -Modus ausgeführt werden.

Gepulster Betrieb

Der gepulste Betrieb von Lasern bezieht sich auf einen Laser, der nicht als kontinuierliche Welle klassifiziert ist, so dass die optische Kraft in Impulsen einer gewissen Dauer bei einer gewissen Wiederholungsrate erscheint. Dies umfasst eine breite Palette von Technologien, die eine Reihe verschiedener Motivationen behandeln. Einige Laser werden einfach gepulst, weil sie nicht eingeführt werden können kontinuierlich Modus.

In anderen Fällen erfordert die Anwendung die Herstellung von Impulsen mit einer möglichst großen Energie wie möglich. Da die Impulsenergie gleich der durch die Wiederholungsrate geteilten Durchschnittsleistung ist, kann dieses Ziel manchmal durch die Senkung der Impulsrate erfüllt werden, so dass zwischen den Impulsen mehr Energie aufgebaut werden kann. Im LaserablationZum Beispiel kann ein kleines Materialvolumen an der Oberfläche eines Werkstücks verdampft werden, wenn es in sehr kurzer Zeit erhitzt wird, während die Energie allmählich die Wärme in den Großteil des Stücks absorbiert wird, niemals, niemals Erreichen einer ausreichend hohen Temperatur an einem bestimmten Punkt.

Andere Anwendungen stützen Nichtlinear optisch Auswirkungen. Für eine bestimmte Impulsenergie erfordert dies die Erzeugung von Impulsen von kürzest möglicher Dauer unter Verwendung von Techniken wie z. Q-switching.

Die optische Bandbreite eines Pulses kann nicht schmaler sein als die gegenseitige Pulsbreite. Bei extrem kurzen Impulsen impliziert dies Laser über eine beträchtliche Bandbreite, was den für CW -Lasern typischen sehr engen Bandbreiten widerspricht. Das Lasermedium in einigen Farbstofflaser und Vibronische Festkörperlaser erzeugt optischen Gewinn über eine breite Bandbreite, was einen Laser ermöglicht, der daher Lichtpulse erzeugen kann Femtosekunden (10^–15 s).

Q-switching

In einem q-schalten Laser darf die Bevölkerungsinversion aufbauen, indem Verluste innerhalb des Resonators eingeführt werden, der den Gewinn des Mediums überschreitet. Dies kann auch als Verringerung des Qualitätsfaktors oder "Q" des Hohlraums beschrieben werden. Nachdem sich die im Lasermedium gespeicherte Pumpenergie dem maximal möglichen Niveau annähert hat, wird der eingeführte Verlustmechanismus (häufig ein elektro- oder akustooptisches Element) schnell entfernt (oder der von sich selbst in einem passiven Gerät auftritt), was Lasing ermöglicht Zu Beginn, der die gespeicherte Energie im Gewinnmedium schnell erhält. Dies führt zu einem kurzen Impuls, der diese Energie und damit eine hohe Spitzenleistung enthält.

Modussperrung

Ein mit dem Modus gesperrter Laser kann in der Reihenfolge von zehn Zehnten extrem kurze Impulse emittieren Pikosekunden bis zu weniger als 10Femtosekunden. Diese Impulse wiederholen sich in der Hin- und Rückfahrt, dh der Zeit, in der es leicht braucht, um eine Roundreise zwischen den Spiegeln aus dem Resonator zu absolvieren. Aufgrund der Fourier -Grenze (Auch als Energie -Zeit bezeichnet Unsicherheit) Ein Impuls einer solchen kurzen zeitlichen Länge hat ein Spektrum über eine beträchtliche Bandbreite. Somit muss ein solches Gewinnmedium eine Gewinnbandbreite aufweisen, um diese Frequenzen zu verstärken. Ein Beispiel für ein geeignetes Material ist Titan-dopiert, künstlich angebaut Saphir (Ti: Saphir), die eine Bandbreite mit sehr großer Gewinn aufweist und daher Impulse mit nur wenigen Femtosekundendauer produzieren kann.

Solche Modus-Laser sind ein sehr vielseitiges Instrument zur Erforschung von Prozessen auf extrem kurzen Zeitskalen (bekannt als Femtosekundenphysik, Femtosekundenchemie und Ultrafastische Wissenschaft) zur Maximierung der Wirkung von Nichtlinearität in optischen Materialien (z. B. in Zweitharmonische Generation, Parametrische Down-Conversion, Optische parametrische Oszillatoren und dergleichen). Im Gegensatz zum riesigen Impuls eines Q-gewickten Lasers sind aufeinanderfolgende Impulse aus einem mit Modus gesperrten Laser phasenkohärent, dh die Impulse (und nicht nur deren ihre Umschläge) sind identisch und perfekt periodisch. Aus diesem Grund und den extrem großen Spitzenmächten, die von solchen kurzen Impulsen erreicht werden, sind solche Laser in bestimmten Forschungsbereichen von unschätzbarem Wert.

Gepulste Pumpen

Eine andere Methode zum Erreichen des gepulsten Laserbetriebs besteht darin, das Lasermaterial mit einer Quelle zu pumpen, die selbst durch elektronisches Laden bei Blitzlampen oder einem anderen bereits gepulsten Laser gepulst wird. Das pulsierte Pumpen wurde historisch mit Farbstofflasern verwendet, bei denen die Lebensdauer eines Farbstoffmoleküls umgekehrt so kurz war, dass eine hohe Energie und eine schnelle Pumpe benötigt wurden. Der Weg, dieses Problem zu überwinden, bestand darin, groß aufzuladen Kondensatoren die dann über Flashlamps auf die Entladung geführt werden und einen intensiven Blitz erzeugen. Für dreistufige Laser ist auch gepulste Pumpen erforderlich, bei denen der niedrigere Energieniveau schnell weiter besiedelt wird, um weitere Laser zu verhindern, bis diese Atome in den Grundzustand entspannen. Diese Laser wie der Excimer -Laser und der Kupferdampflaser können im CW -Modus niemals betrieben werden.

Geschichte

Fundamente

Im Jahr 1917, Albert Einstein etablierte die theoretischen Grundlagen für den Laser und die Maser in der Zeitung Zur Quantentheorie der Strahlung (Über die Quantentheorie der Strahlung) über eine Wiederverschiebung von Max Planck's Strahlungsgesetz, konzeptionell basierend auf Wahrscheinlichkeitskoeffizienten (Einstein -Koeffizienten) für die Absorption, spontane Emission und stimulierte Emission der elektromagnetischen Strahlung.^[24] 1928, Rudolf W. Ladenburg bestätigte die Existenz der Phänomene stimulierter Emission und negativer Absorption.^[25] Im Jahr 1939, Valentin A. Fabrikant prognostizierte die Verwendung stimulierter Emission, um "kurze" Wellen zu verstärken.^[26] 1947, Willis E. Lamb und R.C. Retherford fand eine offensichtliche stimulierte Emission in Wasserstoffspektren und führte die erste Demonstration der stimulierten Emission.^[25] Im Jahr 1950, Alfred Kastler (Nobelpreis für Physik 1966) schlugen die Methode von vor Optisches Pumpen, was zwei Jahre später experimentell von Brossel, Kastler und Winter demonstriert wurde.^[27]

Maser

ALEKSANDR PROKHOROV

Im Jahr 1951, Joseph Weber reichte ein Papier über die Verwendung von Stimuled Emissionen ein, um einen Mikrowellenverstärker für die Vakuum -Röhrchen -Forschungskonferenz des Instituts für Funkingenieure im Juni 1952 durchzuführen Ottawa, Ontario, Kanada.^[28] Nach dieser Präsentation, RCA fragte Weber, ein Seminar zu dieser Idee zu geben, und Charles Hard Townes fragte ihn um eine Kopie des Papiers.^[29]

Charles H. Townes

1953 haben Charles Hard Townes und Doktoranden Studenten James P. Gordon und Herbert J. Zeiger erzeugte den ersten Mikrowellenverstärker, ein Gerät, das nach ähnlichen Prinzipien wie der Laser arbeitet, aber verstärkt Mikrowelle Strahlung eher als Infrarot oder sichtbare Strahlung. Der Maser von Townes war nicht in der Lage, kontinuierlich zu profitieren.^[30] In der Sowjetunion, in der Zwischenzeit, Nikolay Basov und ALEKSANDR PROKHOROV arbeiteten unabhängig an der Quantenoszillator und löste das Problem von Systemen mit kontinuierlichem Ausgang, indem mehr als zwei Energieniveaus verwendet werden. Diese Gewinnmedien könnten veröffentlichen Stimulierte Emissionen Zwischen einem angeregten Zustand und einem niedrigeren angeregten Zustand, nicht dem Grundzustand, erleichtert die Wartung von a Bevölkerungsinversion. Im Jahr 1955 schlug Prokhorov und Basov vor, das optische Pumpen eines mehrstufigen Systems als Methode zum Erhalten der Populationsinversion, später als Hauptmethode zum Laserpumpen.

Townes berichtet, dass mehrere bedeutende Physiker - sie haben sie Niels Bohr, John von Neumann, und Llewellyn Thomas- Der Maser verletzte sich gegen Heisenbergs Unschärferelation und konnte daher nicht funktionieren. Andere wie Isidor Rabi und Polykarp Kusch erwartet, dass es unpraktisch wäre und die Mühe nicht wert wäre.^[31] 1964 teilten Charles H. Townes, Nikolay Basov und Aleksandr Prokhorov die Nobelpreis für Physik, "für grundlegende Arbeiten im Bereich der Quantenelektronik, was zum Bau von Oszillatoren und Verstärkern auf der Grundlage des Maser -Laser -Prinzips geführt hat".

Laser

Im April 1957 der japanische Ingenieur im April 1957 Jun-aski nishizawa schlug das Konzept eines "vor"Halbleiter optischer Maser"In einer Patentanmeldung.^[32]

Externer Audio
"Der Mann, der Mythos, der Laser", Destillationen Podcast, Wissenschaftsgeschichte Institut

Das selbe Jahr, Charles Hard Townes und Arthur Leonard Schawlowdann bei Bell Labsbegann eine ernsthafte Studie über Infrarot "optische Maser". Als sich Ideen entwickelten, gaben sie auf Infrarot Strahlung, um sich stattdessen darauf zu konzentrieren sichtbares Licht. 1958 reichte Bell Labs eine Patentanmeldung für ihren vorgeschlagenen optischen Maser ein. und Schawlow und Townes reichten ein Manuskript ihrer theoretischen Berechnungen an die Physische Bewertung, die 1958 veröffentlicht wurde.^[33]

Laser Notizbuch: Erste Seite des Notizbuchs, in dem Gordon Gould geprägt den Akronym -Laser und beschrieb die Elemente, die zum Bau eines erforderlich sind. Manuskripttext: "Einige grobe Berechnungen zur Machbarkeit / eines Lasers: Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlung / Emission von Strahlung. / Zeugnis eines Röhrchens, der durch optisch flache / [Skizze eines Rohrs] / teilweise reflektierende parallele Spiegel reflektiert wird ..."

Gleichzeitig bei Universität von Columbia, Doktorandin Gordon Gould arbeitete an einem Doktorarbeit über die Energieniveaus der aufgeregten Thallium. Als sich Gould und Townes trafen, sprachen sie von Strahlung Emissionals allgemeines Thema; Danach, im November 1957, bemerkte Gould seine Ideen für einen "Laser", einschließlich der Verwendung eines Open Resonator (Später eine wesentliche Laser-Gerät-Komponente). Darüber hinaus schlug Prokhorov 1958 unabhängig mit einem offenen Resonator vor, dem ersten veröffentlichten Auftritt dieser Idee. In der Zwischenzeit hatten sich Schawlow und Townes für ein offenes Laserdesign für offenes Resonator entschieden-anscheinend nicht von Prokhorovs Publikationen und Goulds unveröffentlichten Laserarbeit bekannt.

Auf einer Konferenz im Jahr 1959 veröffentlichte Gordon Gould erstmals das Akronym "Laser" in der Zeitung Der Laser, Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission.^[3][13] Goulds Absicht war, dass für verschiedene Teile des Spektrums unterschiedliche "Aaser" -Aronyme verwendet werden sollten: "Xaser" für Röntgenstrahlen, "Uvaser" für Ultraviolet usw. Obwohl "Raser" kurz beliebt war, um Radio-Frequenz-Emitting-Geräte zu bezeichnen.

Goulds Notizen enthielten mögliche Bewerbungen für einen Laser, wie z. Spektrometrie, Interferometrie, Radar, und Kernfusion. Er entwickelte die Idee weiter und reichte a ein Patentanmeldung im April 1959. die US -Patentbüro verweigerte seine Bewerbung und verlieh ein Patent an Bell Labsim Jahr 1960. Das provozierte einen achtundzwanzigjährigen Jahr Klage, mit wissenschaftlichem Prestige und Geld als Einsatz. Gould gewann 1977 sein erstes kleines Patent, doch erst 1987 gewann er den ersten signifikanten Patentklagesieg, als ein Bundesrichter dem US -Patentbüro befahl, Gould Patente für die optisch gepumpteten und die auszugeben Gasentladung Lasergeräte. Die Frage, wie man Kredit für die Erfindung des Lasers zuweist, bleibt von Historikern ungelöst.^[34]

Am 16. Mai 1960, Theodore H. Maiman betrieben den ersten funktionierenden Laser^[35][36] bei Hughes Research Laboratories, Malibu, Kalifornien, vor mehreren Forschungsteams, darunter denen von Townes, bei Universität von Columbia, Arthur Schawlow, bei Bell Labs,^[37] und Gould von der TRG (Technical Research Group) Company. Maimans funktionaler Laser verwendete a Taschenlampe-Pumped Synthetic Rubin Kristall zur Herstellung von rotem Laserlicht bei 694 Nanometern Wellenlänge. Das Gerät war aufgrund des dreistufigen Pumpdesignschemas nur in der Lage. Später in diesem Jahr die iranisch Physiker Ali Javan, und William R. Bennett, und Donald Herriott, konstruierte die erste Gaslaser, verwenden Helium und Neon- Das war in der Lage, im Infrarot kontinuierlich zu arbeiten (US -Patent 3.149.290); Später erhielt Javan die Albert Einstein World Award of Science 1993 schlugen Basov und Javan den Halbleiter vor Laserdiode Konzept. 1962,, Robert N. Hall demonstrated the first Laserdiode Gerät, das bestehen aus Galliumarsenid und in der Nähe emittiert.Infrarot Bande des Spektrums bei 850 nm. Später im Jahr, Nick Holonyak, Jr. demonstrierte den ersten Halbleiterlaser mit sichtbarer Emission. Dieser erste Halbleiterlaser konnte nur im gepulsten Strahlbetrieb verwendet werden, und wenn er abgekühlt ist Flüssigstickstoff Temperaturen (77 K). 1970,, Zhores Alferovin der UdSSR und Izuo Hayashi und Morton Panish von Bell Telefonlabors Auch unabhängig entwickelte Raumtemperatur, kontinuierliche Diodenlaser mit der Diodenlaser mit der Heteroübergang Struktur.

Jüngste Innovationen

Grafik zeigt die Geschichte der maximalen Laserpulsintensität seit 1960.

Seit der frühen Periode der Lasergeschichte hat die Laserforschung eine Vielzahl verbesserter und spezialisierter Lasertypen hervorgebracht, die für verschiedene Leistungsziele optimiert wurden, darunter:

• Neue Wellenlängenbänder
• Maximale durchschnittliche Ausgangsleistung
• Maximaler Peakpuls Energie
• Maximaler Peakpuls Energie
• Mindestausgangsimpulsdauer
• Minimale Linienbreite
• Maximale Leistungseffizienz
• Mindestkosten

Und diese Forschung dauert bis heute.

Im Jahr 2015 machten die Forscher einen weißen Laser, dessen Licht durch ein synthetisches Nanoblatt aus Zink, Cadmium, Schwefel und Selen moduliert wird, das in unterschiedlichen Anteilen Rot, Grün und Blaulicht emittieren kann, wobei jede Wellenlänge von 191 nm überschritten wird.^[38][39][40]

Im Jahr 2017 Forscher bei Tu Delft demonstrierte an AC Josephson Junction Mikrowellenlaser.^[41] Da der Laser im supraleitenden Regime arbeitet, ist er stabiler als andere Laser auf Halbleiterbasis. Das Gerät hat Potenzial für Anwendungen in Quanten-Computing.^[42] Im Jahr 2017 Forscher bei Tu München zeigte das kleinste Modussperrung Laser können Paare von phasenverriegelten Pikosekunden-Laserimpulsen mit einer Wiederholungsfrequenz von bis zu 200 GHz emittieren.^[43]

Im Jahr 2017 Forscher aus dem Physikalisch-Technische Bundessamstalt (PTB)zusammen mit uns Forscher von Jila, ein gemeinsames Institut des Nationalen Instituts für Standards und Technologie (NIST) und der Boulder der Universität von Coloradostellte einen neuen Weltrekord auf, indem er einen von Erbium dotierten Faserlaser mit einer Linienbreite von nur 10 Millihertz entwickelt hat.^[44][45]

Typen und Betriebsprinzipien

Wellenlängen von im Handel erhältlichen Lasern. Lasertypen mit unterschiedlichen Laserlinien sind über dem Wellenlängenbalken gezeigt, während unten gezeigt werden, dass Laser in einem Wellenlängenbereich emittiert werden können. Der Farb kodifiziert den Typ des Lasermaterials (siehe Abbildung Beschreibung für weitere Details).

Gaslaser

Nach der Erfindung des Hene -Gaslasers wurde festgestellt, dass viele andere Gasentladungen Licht kohärent verstärken. Gaslaser, die viele verschiedene Gase verwenden, wurden für viele Zwecke gebaut und verwendet. Das Helium -Neon Laser (Hene) ist in der Lage, mit verschiedenen Wellenlängen zu betreiben, die überwiegende Mehrheit wird jedoch bei 633 nm zur Lase entwickelt. Diese relativ kostengünstigen, aber stark kohärenten Laser sind in optischen Forschungs- und Bildungslabors äußerst häufig. Kommerziell Kohlendioxid (CO₂) Laser Kann viele Hundert Watt in einem einzigen räumlichen Modus ausgeben, der sich auf einen winzigen Ort konzentrieren kann. Diese Emission ist im thermischen Infrarot bei 10,6 µm; Solche Laser werden in der Industrie regelmäßig zum Schneiden und Schweißen eingesetzt. Die Effizienz eines CO₂ Der Laser ist ungewöhnlich hoch: über 30%.^[46] Argon-Ionen Laser können mit einer Reihe von Laserübergängen zwischen 351 und 528,7 nm arbeiten. Abhängig vom optischen Design kann ein oder mehrere dieser Übergänge gleichzeitig lasing sein; Die am häufigsten verwendeten Linien sind 458 nm, 488 nm und 514,5 nm. Ein Stickstoff transversale elektrische Entladung im Gas bei atmosphärischem Druck (Tee) Laser ist ein kostengünstiger Gaslaser, der oft von Hobbyisten gebaut wurde und bei 337,1 nm ein eher inkohärentes UV-Licht produziert.^[47] Metallionenlaser sind Gaslaser, die erzeugen Tiefes ultraviolett Wellenlängen. Helium-Silver (HEAG) 224 nm und Neon--Copper (NECU) 248 nm sind zwei Beispiele. Wie alle Tiefdruckgaslaser haben die Gewinnmedien dieser Laser eine recht enge Schwingung Linienbreiten, weniger als 3 GHz (0,5 Picometer),^[48] Kandidaten für den Einsatz in Fluoreszenz unterdrückt Raman -Spektroskopie.

Laser ohne Aufrechterhaltung des Mediums in einer Populationsinversion aufgeregt wurde 1992 in gezeigt in Natrium Gas und wieder 1995 in Rubidium Gas von verschiedenen internationalen Teams.^[49][50] Dies wurde erreicht, indem ein externer Maser verwendet wurde, um "optische Transparenz" im Medium zu induzieren, indem die Bodenelektronenübergänge zwischen zwei Pfaden eingeführt und zerstörerisch beeinträchtigt wurden, so dass die Wahrscheinlichkeit für die Bodenelektronen zum Absorptieren von Energie abgebrochen wurde.

Chemische Laser

Chemische Laser werden durch eine chemische Reaktion angetrieben, die eine große Menge an Energie schnell freigesetzt werden kann. Solche sehr hohen Stromlaser sind für das Militär besonders von Interesse, jedoch wurden kontinuierliche wellenchemische Laser in sehr hohen Leistungsniveaus, die von Gass -Strömen gefüttert wurden, entwickelt und haben einige industrielle Anwendungen. Als Beispiele in der Wasserstofffluoridlaser (2700–2900 nm) und die Deuterium -Fluoridlaser (3800 nm) Die Reaktion ist die Kombination von Wasserstoff oder Deuteriumgas mit Verbrennungsprodukten von Ethylen in Stickstoff -Trifluorid.

Excimer -Laser

Excimer -Laser sind eine besondere Art von Gaslaser, die durch eine elektrische Entladung angetrieben werden, bei der das Lasermedium ein ist Excimeroder genauer Exciplex in vorhandenen Entwürfen. Dies sind Moleküle, die nur mit einem Atom in einem existieren können aufgeregter elektronischer Zustand. Sobald das Molekül seine Anregungsenergie auf ein Photon überträgt, sind seine Atome nicht mehr an einander gebunden und das Molekül zerfällt. Dies reduziert die Bevölkerung des Staates der niedrigeren Energie drastisch, wodurch die Inversion der Bevölkerung erheblich erleichtert wird. Derzeit werden Excimere verwendet, alle edlen Gasverbindungen. Edelgase sind chemisch inert und können nur Verbindungen in einem angeregten Zustand bilden. Excimer -Laser arbeiten normalerweise bei Ultraviolett Wellenlängen mit Hauptanwendungen, einschließlich Halbleiter Photolithographie und LASIK Augenoperation. Zu den häufig verwendeten Excimer -Molekülen gehören ARF (Emission bei 193 nm), KRCL (222 nm), KRF (248 nm), XECL (308 nm) und XEF (351 nm).^[51] Das Molekular Fluor Laser, der bei 157 nm im Vakuum -Ultraviolett emittiert wird₂ ist eine stabile Verbindung.

Festkörperlaser

A 50 W. Fasor, basierend auf einem ND: YAG -Laser, verwendet am Optische Sternenfirme Starfire

Festkörperlaser Verwenden Sie eine kristalline oder Glasstange, die mit Ionen "dotiert" wird, die die erforderlichen Energiezustände liefern. Zum Beispiel war der erste arbeitende Laser a Ruby Laser, gemacht aus Rubin (Chrom-dopiert Korund). Das Bevölkerungsinversion wird tatsächlich im Dotiermittel gepflegt. Diese Materialien werden optisch unter Verwendung einer kürzeren Wellenlänge als die Laserwellenlänge gepumpt, häufig von einem Flashrobe oder von einem anderen Laser. Die Verwendung des Begriffs "Festkörperstaat" in der Laserphysik ist enger als in der typischen Verwendung. Halbleiterlaser (Laserdioden) sind typischerweise nicht als Festkörperlaser bezeichnet.

Neodym ist ein häufiger Dotiermittel in verschiedenen Festkörperlaserkristallen, einschließlich yttrium orthovanadate (ND: YVO₄), Yttrium Lithiumfluorid (ND: YLF) und Yttrium Aluminium Granat (Nd: yag). Alle diese Laser können hohe Kräfte in der erzeugen Infrarot Spektrum bei 1064 nm. Sie werden zum Schneiden, Schweißen und Markieren von Metallen und anderen Materialien und auch in verwendet Spektroskopie und zum Pumpen Farbstofflaser. Diese Laser sind auch häufig Frequenz verdoppelte sich, verdreifacht oder vervierfacht, um 532 nm (grün, sichtbar), 355 nm und 266 nm (grün, sichtbar) zu produzieren (266 nm (UV) Balken. Frequenz Dioden-gepumptem Festkörperzustand (DPSS) Laser werden verwendet, um hellgrüne Laserzeiger zu machen.

Ytterbium, Holmium, Thulium, und Erbium sind andere häufige "Dotiermittel" in Festkörperlasern.^[52] Ytterbium wird in Kristallen wie YB: Yag, YB: KGW, YB: KYW, YB: SYS, YB: Jungen, YB: CAF verwendet₂in der Regel um 1020–1050 nm. Sie sind möglicherweise sehr effizient und leistungsstarker aufgrund eines kleinen Quantenfehlers. Mit YB: YAG können extrem hohe Kräfte in Ultrashortimpulsen erreicht werden. Holmium-dopiertes YAG -Kristalle emittieren bei 2097 nm und bilden einen effizienten Laser, der bei betrieben wird Infrarot Wellenlängen stark von wasserhaltigen Geweben absorbiert. Der Ho-yag wird normalerweise in einem gepulsten Modus betrieben und durch optische Faserchirurgiegeräte geleitet, um Fugen wieder zu übertreffen, Fäulnis von Zähnen zu entfernen, Krebserkrankungen zu verdampfen und Nieren- und Gallensteine ​​zu pulverisieren.

Titan-dopiert Saphir (Ti: Saphir) produziert eine hohe stimmbar Infrarot Laser, häufig verwendet für Spektroskopie. Es ist auch bemerkenswert für die Verwendung als modusspiegelte Laserproduktion Ultrashort -Impulse von extrem hoher Spitzenleistung.

Die thermischen Einschränkungen in Festkörperlasern ergeben sich aus unkonvertierten Pumpenleistung, die das Medium erwärmt. Diese Wärme, in Verbindung mit einem hohen thermooptischen Koeffizienten (D. D.n/dT) kann eine thermische Linsen verursachen und die Quanteneffizienz verringern. Diodenverpackter dünn Festplattenlaser Überwinden Sie diese Probleme, indem Sie ein Gewinnmedium haben, das viel dünner ist als der Durchmesser des Pumpenstrahls. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Temperatur im Material. Es wurde gezeigt, dass dünne Scheibenlaser Strahlen von bis zu einem Kilowatt produzieren.^[53]

Faserlaser

Festkörperlaser oder Laserverstärker, bei denen das Licht aufgrund der geleitet wird Gesamtin interne Reflexion in einem einzigen Modus Glasfaser werden stattdessen genannt Faserlaser. Das Leit von Licht ermöglicht extrem lange Gewinnregionen, die gute Kühlbedingungen bieten. Fasern haben ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was eine effiziente Abkühlung ermöglicht. Zusätzlich neigen die Wellenleitungen der Faser dazu, die thermische Verzerrung des Strahls zu verringern. Erbium und Ytterbium Ionen sind häufige aktive Arten in solchen Lasern.

Sehr oft ist der Faserlaser als Doppelte Faser. Diese Art von Faser besteht aus einem Faserkern, einer inneren Verkleidung und einer äußeren Verkleidung. Der Index der drei konzentrischen Schichten wird so ausgewählt, dass der Faserkern als Single-Mode-Faser für die Laseremission wirkt, während die äußere Verkleidung als hoch multimoden Kern für den Pumpenlaser fungiert. Dadurch werden die Pumpe eine große Menge an Strom in und durch den aktiven inneren Kernbereich ausbreitet, während dennoch eine hohe numerische Apertur (NA) aufweist, um einfache Startbedingungen zu haben.

Pumplicht kann effizienter verwendet werden, indem a erstellt werden Faserscheibenlaser, oder ein Stapel solcher Laser.

Faserlaser haben insofern eine grundlegende Grenze, als die Intensität des Lichts in der Faser nicht so hoch sein kann, dass optische Nichtlinearitäten, die durch die lokale elektrische Feldstärke induziert werden, dominant werden und den Laserbetrieb verhindern und/oder zur materiellen Zerstörung der Faser führen können. Dieser Effekt wird genannt Fotodarking. In Schüttlasermaterialien ist die Kühlung nicht so effizient, und es ist schwierig, die Auswirkungen des Fotodarkierens von den thermischen Effekten zu trennen, aber die Experimente in Fasern zeigen, dass das Photodarkieren auf die Bildung von langlebiger Living zurückgeführt werden kann Farbzentren.

Photonische Kristalllaser

Photonischer Kristall Laser sind Laser, die auf Nanostrukturen basieren, die die Modusbeschränkung und die bieten Dichte der optischen Zustände (DOS) Struktur, die für das Feedback erforderlich sind.^{[Klarstellung erforderlich]} Sie sind typische Mikrometergröße^{[zweifelhaft – diskutieren]} und Abstimmbar auf den Bändern der photonischen Kristalle.^{[54][Klarstellung erforderlich]}

Halbleiterlaser

Eine 5,6 mm 'geschlossene Dio -Diode für kommerzielle Laserdiode, wie sie in a verwendet werden CD oder DVD Spieler

Halbleiterlaser sind Dioden die elektrisch gepumpt werden. Die Rekombination von Elektronen und Löchern, die durch den angelegten Strom erzeugt werden, führt zu einer optischen Verstärkung. Reflexion von den Enden des Kristalls bildet einen optischen Resonator, obwohl der Resonator in einigen Konstruktionen außerhalb des Halbleiters außerhalb des Halbleiters sein kann.

Kommerziell Laserdioden bei Wellenlängen von 375 nm bis 3500 nm emittieren.^[55] Low bis mittlere Leistung Laserdioden werden in verwendet Laserzeiger, Laserdrucker und CD/DVD -Player. Laserdioden werden auch häufig zum Optik verwendet Pumpe Andere Laser mit hoher Effizienz. Die industriellen Laserdioden mit Strom mit Strom von bis zu 20 kW werden in der Industrie zum Schneiden und Schweißen eingesetzt.^[56] Semikonduktorlaser von externen Cavity-Lasern haben ein Semiconductor-aktives Medium in einem größeren Hohlraum. Diese Geräte können hohe Leistungsausgänge mit guter Strahlqualität, wellenlängenabstimmbarer schmaler erzeugenLinienbreite Strahlung oder ultrasrierte Laserimpulse.

In 2012, Nichia und Osram entwickelte und hergestellte kommerzielle Hochleistungs-Green-Laser-Dioden (515/520 nm), die mit traditionellen diodengepumpten Festkörperlasern konkurrieren.^[57][58]

Vertikale Hohlraum-Oberflächen-emittierende Laser (Vcsels) sind Halbleiterlaser, deren Emissionsrichtung senkrecht zur Oberfläche des Wafers ist. VCSEL -Geräte haben normalerweise einen kreisförmigen Ausgangsstrahl als herkömmliche Laserdioden. Ab 2005 sind nur 850 nm VCSELS verfügbar, wobei 1300 nm VCSELS anfangen, kommerzialisiert zu werden.^[59] und 1550 nm Geräte ein Forschungsbereich. Vecsels sind externe Cavity-VCSELS. Quantenkaskadenlaser sind Halbleiterlaser, die einen aktiven Übergang zwischen Energie haben Unterbänder eines Elektrons in einer Struktur, die mehrere enthält Quantenbrunnen.

Die Entwicklung von a Silizium Laser ist auf dem Gebiet von wichtig Optisches Computer. Silizium ist das Material der Wahl für integrierte Schaltkreiseund so elektronisch und Silizium photonisch Komponenten (wie z. Optische Verbindungen) könnte auf demselben Chip hergestellt werden. Leider ist Silizium ein schwieriges Lasermaterial, mit dem es umgehen kann, da es bestimmte Eigenschaften hat, die Laser blockieren. In jüngster Zeit haben Teams jedoch Siliziumlaser durch Methoden wie die Herstellung des Lasermaterials aus Silizium und anderen Halbleitermaterialien hergestellt, wie z. Indium (iii) Phosphid oder Gallium (iii) Arsenid, Materialien, mit denen kohärentes Licht aus Silizium erzeugt werden kann. Diese nennt man Hybrid -Siliziumlaser. Jüngste Entwicklungen haben auch die Verwendung von monolithisch integriert gezeigt Nanodrahtlaser Direkt auf Silizium für optische Verbindungen und ebnet den Weg für Chip -Level -Anwendungen.^[60] Diese Heterostruktur-Nanodrahtlaser, die in Silizium optische Vernärbungen in der Lage sind, können auch Paare von phasenverriegelten Pikosekundenimpulsen mit einer Wiederholungsfrequenz von bis zu 200 GHz emittieren, was die optische Signalverarbeitung auf Chip ermöglicht.^[43] Ein anderer Typ ist a Raman Laser, was ausgenutzt Raman -Streuung einen Laser aus Materialien wie Silizium herstellen.

Farbstofflaser

Nahaufnahme eines Tischtop-Farbstofflasers basierend auf Rhodamin 6g

Farbstofflaser Verwenden Sie einen organischen Farbstoff als Gewinnmedium. Das breite Gewinnspektrum von verfügbaren Farbstoffen oder Farbstoffmischungen ermöglicht es diesen Lasern, hoch einstellbar zu sein oder sehr kurze Impulse zu produzieren (Pulse mit kurzer Dauer (Im Auftrag von ein paar Femtosekunden). Obwohl diese Abstimmbare Laser In ihrer flüssigen Form sind Forscher hauptsächlich bekannt, dass Forscher auch schmale einstellbare Emissionen in dispersiven Oszillatorkonfigurationen mit Festkörper-Farbstoffverstärkungsmedien nachgewiesen haben. In ihrer am häufigsten verbreiteten Form diese Festkörperfarbstofflaser Verwenden Sie Farbstoffpolymere als Lasermedien.

Freielektronenlaser

Der freie Elektronenlaser Felix am FOM Institute for Plasma Physik Rijnhuizen, Nieuwegein

Freielektronenlaseroder fels, erzeugen kohärente, hohe Stromstrahlung, die weithin einstellbar ist und derzeit in der Wellenlänge von Mikrowellen reicht Terahertz Strahlung und Infrarot in das sichtbare Spektrum zu weichen Röntgenstrahlen. Sie haben den breitesten Frequenzbereich eines beliebigen Lasertyps. Während FEL -Strahlen die gleichen optischen Merkmale wie andere Laser wie kohärente Strahlung haben, ist der FEL -Betrieb sehr unterschiedlich. Im Gegensatz zu Gas-, Flüssig- oder Festkörperlasern, die auf gebundenen atomaren oder molekularen Zuständen angewiesen sind, verwenden Fels einen relativistischen Elektronenstrahl als Lasermedium, daher der Begriff Freielektronen.

Exotische Medien

Das Streben nach einem hochquantalen Energie-Laser unter Verwendung von Übergängen zwischen isomere Zustände von einem Atomkern ist seit den frühen 1970er Jahren Gegenstand weitreichender akademischer Forschung. Ein Großteil davon ist in drei Überprüfungsartikeln zusammengefasst.^[61][62][63] Diese Forschung war international im Bereich, aber hauptsächlich in der ehemaligen Sowjetunion und den Vereinigten Staaten. Während viele Wissenschaftler optimistisch bleiben, dass ein Durchbruch nahe ist, ist ein Betrieb Gammastray-Laser muss noch realisiert werden.^[64]

Einige der frühen Studien richteten sich auf kurze Neutronenimpulse, die den oberen Isomer-Zustand in einem Feststoff aufregen, so Mössbauer Effekt.^[65][66] In Verbindung wurden mehrere Vorteile vom zweistufigen Pumpen eines dreistufigen Systems erwartet.^[67] Es wurde vermutet, dass der Kern eines Atoms, eingebettet in das Nahfeld eines lasergetriebenen kohärent-zeitförmigen Elektronenwolkens, ein größeres Dipolfeld als das des Antriebslasers erleben würde.^[68][69] Darüber hinaus würde die Nichtlinearität der oszillierenden Wolke sowohl räumliche als auch zeitliche Harmonische erzeugen, sodass nukleare Übergänge mit höherer Multipolarität auch bei Vielfachen der Laserfrequenz angetrieben werden können.^{[70][71][72][73][74][75][76]}

Im September 2007 die BBC News berichtete, dass es Spekulationen über die Möglichkeit der Verwendung gab Positronium Vernichtung um eine sehr mächtige zu fahren Gamma Ray Laser.^[77] Dr. David Cassidy der Universität von Kalifornien, Riverside schlug vor, dass ein einziger solcher Laser verwendet werden könnte, um a zu entzünden Kernfusion Reaktion, Ersetzen der Banken von Hunderten von Lasern, die derzeit beschäftigt sind in Trägheitsfusion experiments.^[77]

Weltraumbasiert Röntgenlaser Pumpe durch eine nukleare Explosion wurde auch als Antimissile -Waffen vorgeschlagen.^[78][79] Solche Geräte wären One-Shot-Waffen.

Lebende Zellen wurden verwendet, um Laserlicht zu produzieren.^[80][81] Die Zellen wurden gentechnisch konstruiert, um zu produzieren grünes fluoreszierendes Protein, was als Laser -Gewinnmedium diente. Die Zellen wurden dann zwischen zwei 20 mikrometer breiten Spiegeln platziert, was als Laserhohlraum fungierte. Als die Zelle mit blauem Licht beleuchtet wurde, emittierte sie intensive, gerichtete grüne Laserlicht.

Natürliche Laser

Wie Astrophysische Maser, bestrahlte planetarische oder stellare Gase können das Licht verstärken, das einen natürlichen Laser erzeugt.^[82] Mars,^[83] Venus und MWC 349 Zeigen Sie dieses Phänomen aus.

Verwendet

Laser reichen von mikroskopisch Diodenlaser (oben) mit zahlreichen Anwendungen, auf Fußballfeldgröße Neodym Glaslaser (unten) verwendet für Trägheitsfusion, Atomwaffen Forschung und andere Physik -Experimente mit hoher Energiedichte.

Als die Laser 1960 erfunden wurden, wurden sie als "Lösung nach einem Problem" bezeichnet.^[84] Seitdem sind sie allgegenwärtig geworden und finden Nutzen in Tausenden von unterschiedlichen Anwendungen in jedem Abschnitt der modernen Gesellschaft, einschließlich Unterhaltungselektronik, Informationstechnologie, Wissenschaft, Medizin, Industrie, Strafverfolgung, Unterhaltung und die Militär-. Faser-optische Kommunikation Die Verwendung von Lasern ist eine Schlüsseltechnologie in der modernen Kommunikation, die Dienste wie die ermöglicht Internet.

Die erste weithin spürbare Verwendung von Lasern war der Supermarkt Barcodelesegerät, eingeführt 1974. Die Laserdisc Der 1978 eingeführte Spieler war das erste erfolgreiche Konsumgüterprodukt, das einen Laser umfasste, aber der Kompakt-Disc-Player war das erste lasergerüstete Gerät, das gemeinsam wurde, beginnend 1982 folgte in Kürze von kurzem von Laserdrucker.

Einige andere Verwendungen sind:

• Kommunikation: Außerdem Faser-optische Kommunikation, Laser werden für verwendet Freiraum optische Kommunikation, einschließlich Laserkommunikation im Raum.
• Medizin: Siehe unter.
• Industrie: Schneiden einschließlich Konvertieren dünne Materialien, Schweißen, Material Wärmebehandlung, Teile markieren (Gravur und Verbindung), Additive Fertigung oder 3d Drucken Prozesse wie Selektives Lasersintern und Selektives Laserschmelzen, Nichtkontaktmessung von Teilen und 3D -Scanning, und Laserreinigung.
• Militär: Markierungsziele, Leitfaden Munition, Raketenabwehr, Elektrooptische Gegenmaßnahmen (EOCM), LIDAR, blendende Truppen, Schusswaffen ansehen. Sehen unter
• Strafverfolgung: LIDAR -Verkehrsdurchsetzung. Laser werden für latent verwendet Fingerabdruck Erkennung in der Forensische Identifizierung aufstellen^[85][86]
• Forschung: Spektroskopie, Laserablation, Laser Glühen, Laser Streuung, Laser Interferometrie, LIDAR, Laserfassungsmikrodissektion, Fluoreszenzmikroskopie, Metrologie, Laserkühlung.
• Kommerzielle Produkte: Laserdrucker, Barcode Scanner, Thermometer, Laserzeiger, Hologramme, BubbleGrams.
• Entertainment: optische Scheiben, Laserbeleuchtung, Laserplattenspieler

Im Jahr 2004 wurden mit Ausnahme von Diodenlasern ungefähr 131.000 Laser mit einem Wert von 2,19 Milliarden US -Dollar verkauft.^[87] Im selben Jahr wurden rund 733 Millionen Diodenlaser im Wert von 3,20 Milliarden US -Dollar verkauft.^[88]

In Behandlung

Laser haben viele Verwendungszwecke in der Medizin, einschließlich Laser Behandlung (im Speziellen Augenoperation), Laserheilung (Photobiomodulationstherapie), Nierenstein Behandlung, Ophthalmoskopieund kosmetische Hautbehandlungen wie Akne Behandlung, Cellulite und Striae Reduktion und Haarentfernung.

Laser werden zur Behandlung verwendet Krebs durch Schrumpfen oder Zerstören Tumoren oder präkanzieröse Wachstum. Sie werden am häufigsten zur Behandlung von oberflächlichen Krebserkrankungen verwendet, die sich auf der Oberfläche des Körpers oder zur Auskleidung der inneren Organe befinden. Sie werden zur Behandlung von Basalzell -Hautkrebs und den sehr frühen Stadien anderer verwendet zervikal, Penis, vaginal, Vulvar, und nicht-kleinzelligem Lungenkrebs. Die Lasertherapie wird häufig mit anderen Behandlungen kombiniert, wie z. Chirurgie, Chemotherapie, oder Strahlentherapie. Laserinduzierte interstitielle Thermotherapie (Litt) oder interstitialer Laser PhotokoagulationVerwendet Laser, um einige Krebserkrankungen unter Verwendung von Hyperthermie zu behandeln, wodurch Wärme durch Beschädigung oder Abtöten von Krebszellen verkleinert wird. Laser sind präziser als herkömmliche Chirurgie -Methoden und verursachen weniger Schaden, Schmerzen, Schmerzen, Blutung, Schwellung und Narben. Ein Nachteil ist, dass Chirurgen spezielle Schulungen erwerben müssen und daher wahrscheinlich teurer sein werden als andere Behandlungen.^[89][90]

Als Waffen

A Laserwaffe ist ein Laser, der als verwendet wird Waffe mit gerichteter Energie.

Die USA - Israeli Waffe mit hoher Energie wurde verwendet, um Raketen und Artillerie -Muscheln abzuschießen.

Hobbys

In den letzten Jahren haben sich einige Hobbyisten für Laser interessiert. Von Hobbyisten verwendete Laser sind im Allgemeinen von Klasse IIIa oder IIIB (siehe Sicherheit), obwohl einige ihre eigenen Typ -IV -Typen gemacht haben.^[91] Im Vergleich zu anderen Hobbyisten sind Laser -Hobbyisten aufgrund der Kosten und potenziellen Gefahren jedoch weitaus seltener. Aufgrund der Kosten für Laser verwenden einige Hobbyisten kostengünstige Mittel, um Laser zu erhalten, wie z. Blu-Ray Spieler (violett) oder sogar höhere Stromdioden von CD oder noch höhere Stromdioden DVD -Brenner.^[92]

Hobbyisten haben auch überschüssige Laser verwendet, die aus militärischen Anwendungen im Ruhestand entnommen wurden Holographie. Pulsierte Ruby- und YAG -Laser eignen sich gut für diese Anwendung.

Beispiele durch Macht

Laseranwendung in astronomisch Adaptive Optik Bildgebung

Unterschiedliche Anwendungen benötigen Laser mit unterschiedlichen Ausgangskraft. Laser, die einen kontinuierlichen Strahl oder eine Reihe kurzer Impulse produzieren, können anhand ihrer durchschnittlichen Leistung verglichen werden. Laser, die Impulse produzieren, können auch basierend auf dem charakterisiert werden Gipfel Kraft jedes Pulses. Die Spitzenkraft eines gepulsten Lasers ist viele Größenordnungen größer als seine durchschnittliche Leistung. Die durchschnittliche Ausgangsleistung ist immer geringer als die verbrauchte Leistung.

Beispiele für gepulste Systeme mit hoher Spitzenleistung:

• 700 TW (700 × 10¹² W) - Nationale Zündeinrichtung, ein 192-Strahl 1,8-Megajoule-Lasersystem an einer Zielkammer mit 10 Meter-Durchmesser^[95]
• 10 PW (10 × 10¹⁵ W) - Der mächtigste Laser der Welt ab 2019, das sich in der befindet Eli-np Einrichtung in MăgureleRumänien.^[96]

Sicherheit

Links: Europäisches Laserwarnsymbol für Laser der Klasse 2 und höher. Rechts: US Laser Warning Label, in diesem Fall für einen Laser der Klasse 3B

Sogar der erste Laser wurde als potenziell gefährlich anerkannt. Theodore Maiman charakterisierte den ersten Laser als eine Kraft von einer "Gillette", wie er durch einen brennen konnte Gillette Rasierer Klinge. Heute wird akzeptiert, dass selbst geringe Laser mit nur wenigen Milliwatt Ausgangsleistung dem menschlichen Sehvermögen gefährlich sein können, wenn der Strahl direkt oder nach der Reflexion von einer glänzenden Oberfläche auf das Auge trifft. Bei Wellenlängen, die die Hornhaut Und die Linse kann sich gut konzentrieren, die Kohärenz und die geringe Divergenz von Laserlicht bedeutet, dass es sich durch die konzentrieren kann Auge in einen extrem kleinen Ort auf der Retina, was zu lokalisiertem Brennen und dauerhaftem Schaden in Sekunden oder sogar weniger Zeit führt.

Laser sind normalerweise mit einer Sicherheitsklassennummer gekennzeichnet, in der festgestellt wird, wie gefährlich der Laser ist:

• Klasse 1 ist von Natur aus sicher, normalerweise weil das Licht in einem Gehäuse enthalten ist, beispielsweise bei CD -Playern.
• Klasse 2 ist während des normalen Gebrauchs sicher; das Blinkreflex des Auges verhindern Schäden. Normalerweise bis zu 1 MW Strom, zum Beispiel Laserzeiger.
• Klasse 3R (ehemals IIIA) Laser sind normalerweise bis zu 5 MW und beinhalten innerhalb der Zeit des Blinkreflexes ein kleines Risiko von Augenschäden. Das Starren in einen solchen Strahl für mehrere Sekunden dürfte einen Schaden an einer Stelle auf der Netzhaut verursachen.
• Laser der Klasse 3b (5–499 MW) können bei der Exposition sofortiger Augenschäden verursachen.
• Laser der Klasse 4 (≥ 500 MW) können die Haut verbrennen, und in einigen Fällen können sogar verstreutes Licht von diesen Lasern Augen- und/oder Hautschäden verursachen. Viele industrielle und wissenschaftliche Laser sind in dieser Klasse.

Die angegebenen Kräfte sind für sichtbare Laser mit kontinuierlicher Welle. Für gepulste Laser und unsichtbare Wellenlängen gelten andere Leistungsgrenzen. Menschen, die mit Lasern der Klasse 3B und der Klasse 4 arbeiten, können ihre Augen mit Sicherheitsbrillen schützen, die das Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren sollen.

Infrarotlaser mit Wellenlängen, die länger als etwa 1,4 Mikrometer sind, werden häufig als "Augen-sicher" bezeichnet, da die Hornhaut an diesen Wellenlängen Licht aufnimmt und die Netzhaut vor Schäden schützt. Das Etikett "Eye-Safe" kann jedoch irreführend sein, da es nur für relativ geringe Leistung kontinuierliche Wellenstrahlen gilt. eine hohe Leistung oder Q-switched Laser bei diesen Wellenlängen kann die Hornhaut verbrennen, was zu schweren Augenschäden führt, und sogar mäßige Stromversorgungslaser können das Auge verletzen.

Laser können sowohl für die Zivil- als auch für die militärische Luftfahrt eine Gefahr darstellen, da Piloten vorübergehend abgelenkt oder blind werden können. Sehen Laser und Luftfahrtsicherheit Weitere Informationen zu diesem Thema.

Kameras basierend auf Geräte für Ladeberechnen kann tatsächlich empfindlicher gegenüber Laserschäden sein als biologische Augen.^[97]

Siehe auch

Verweise

Weitere Lektüre

Bücher

• Bertolotti, Mario (1999, Trans. 2004). Die Geschichte des Lasers. Institut für Physik. ISBN0-7503-0911-3.
• Bromberg, Joan Lisa (1991). Der Laser in Amerika, 1950–1970. MIT Press. ISBN978-0-262-02318-4.
• Csele, Mark (2004). Grundlagen von Lichtquellen und Lasern. Wiley. ISBN0-471-47660-9.
• Koechner, Walter (1992). Solid-State Laser Engineering. 3. Aufl. Springer-Verlag. ISBN0-387-53756-2.
• Siegman, Anthony E. (1986). Laser. Universitätswissenschaftsbücher. ISBN0-935702-11-3.
• Silfvast, William T. (1996). Lasergrundlagen. Cambridge University Press. ISBN0-521-55617-1.
• Svelto, Orazio (1998). Prinzipien der Laser. 4. Aufl. Trans. David Hanna. Springer. ISBN0-306-45748-2.
• Taylor, Nick (2000). Laser: Der Erfinder, der Nobelpreisträger und der dreißigjährige Patentkrieg. New York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-83515-0.
• Wilson, J. & Hawkes, J.F.B. (1987). Laser: Prinzipien und Anwendungen. Prentice Hall International Series in Optoelektronik, Prentice Hall. ISBN0-13-523697-5.
• Yariv, Amnon (1989). Quantenelektronik. 3. Aufl. Wiley. ISBN0-471-60997-8.

Zeitschriften

• Angewandte Physik B: Laser und Optik ( ISSN 0946-2171)
• IEEE Journal of Lightwave Technology ( ISSN 0733-8724)
• IEEE Journal of Quantum Electronics ( ISSN 0018-9197)
• IEEE Journal of Selected Topics in Quantenelektronik ( ISSN 1077-260x)
• IEEE Photonics Technology Letters ( ISSN 1041-1135)
• Zeitschrift der Optical Society of America B: Optische Physik ( ISSN 0740-3224)
• Laser Focus World ( ISSN 0740-2511)
• Optikbriefe ( ISSN 0146-9592)
• Photonikspektren ( ISSN 0731-1230)

Externe Links

• Enzyklopädie der Laserphysik und -technologie Von Dr. Rüdiiger Paschotta
• Ein praktischer Leitfaden für Laser für Experimentatoren und Hobbyisten Von Samuel M. Goldwasser
• Homebuilt Lasers Seite von Professor Mark Csele
• Der kraftvolle Laser ist "hellste Licht im Universum" -Der mächtigste Laser der Welt ab 2008 könnte Supernova-ähnliche Schockwellen und möglicherweise sogar Antimaterie erzeugen (möglicherweise sogar Antimaterie (Neuer Wissenschaftler, 9. April 2008)
• "Lasergrundlagen"Ein Online -Kurs von Prof. F. Balembois und Dr. S. Vergessen. Instrumentierung für Optik, 2008 (abgerufen am 17. Januar 2014)
• Die Pressemitteilung von Northrop Grumman auf dem 15 kW taktischen Laserprodukt.
• Website zum 50 -jährigen Jubiläum von APS, OSA, Spie
• Weiterentwickeln der Laser-Jubiläumsseite von SPIE: Videointerviews, Open-Access-Artikel, Poster, DVDs
• Helle Idee: die ersten Laser Geschichte der Erfindung mit Audio -Interview -Clips.
• Kostenlose Software zur Simulation der zufälligen Laserdynamik
• Videovorführungen in Lasern und Optik Produziert vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).Echtzeit-Effekte werden auf eine Weise demonstriert, die in einem Klassenzimmer schwer zu erkennen ist.
• MIT Video Lecture: Verständnis von Lasern und Glasfaser
• Virtuales Museum für Lasergeschichte, aus der Touring -Ausstellung von Spie
• Website mit Animationen, Anwendungen und Forschung zu Laser und anderen quantenbasierten Phänomenen Universität Paris Sud