Übergänge beim Laser

Physikalische Grundlagen, Information und Fragen zu Lasern.

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Peter_BE
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Übergänge beim Laser

Beitrag von Peter_BE » Do 12 Apr, 2012 1:03 am

Hallo ich bin Schüler in der 11.Klasse und muss demnächst ein Referat über Laser halten im Grundkurs-Physik,
Ich habe eine Frage zu dem 4-Niveau-Prinzip von Lasern (z.b. CO2-Laser, Nd:Yag). Zwischen dem oberen Laserniveau und dem unterem Laserniveau findet
ja der Laserübergang statt d.h. die stimulierte Emission. Was ist denn eingentlich mit den anderen Übergangen, also vom Pumpniveau ins obere Laserniveau
und vom unteren Laserniveau ins Grundniveau. Sind diese Übergange immer mit strahlungsfeie Übergänge oder wird bei diesen Übergängen auch manchmal Photonen
abgestrahlt? Wie laufen diese Übergänge ab?

Peter_BE
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Re: Übergänge beim Laser

Beitrag von Peter_BE » Do 12 Apr, 2012 2:53 pm

Danke Dr.Ulli für den Link, jedoch bringt der mir leider nicht so viel, da ich viele Sachen einfach nicht verstanden habe. Wie bereits erwähnt bin ich lediglich im Grundkurs Physik ( bin auch kein 1ser Schüler). Ich will eigentlich nur wissen, ob die Übergänge von Pumpniveau ins obere Laserniveau immer strahlungsfrei sind oder ob die auch manchmal mit Strahlung verbunden sind.

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medusa
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Re: Übergänge beim Laser

Beitrag von medusa » Fr 13 Apr, 2012 4:46 pm

Ein direktes Beispiel gibt es beim HeNe-Laser:
die oberen Laserniveaus von Neon werden durch Stöße mit metastabilem Helium gefüllt.
Die unterem Laserniveaus von Neon sind eng gekoppelt mit einem darunter liegenden metastabilen Niveau, das ebenfalls durch Stöße entleert wird, allerdings mit der Wand. Beide diese Übergänge sind strahlungsfrei, was Deine Frage hoffentlich beantwortet.
Das ist auch der Grund, warum HeNe-Laser immer relativ enge Entladungskapillaren besitzen müssen. Die Diffusion der Neonatome im metastabilen Niveau zur Wand dauert sonst zu lange, es besteht die Gefahr, daß durch resonante Absorption die unteren Laserniveaus aus dem metastabilen gefüllt werden, die Inversion ist also kleiner, es lasert schwächer oder gar nicht.

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Re: Übergänge beim Laser

Beitrag von medusa » Fr 13 Apr, 2012 9:29 pm

Ich merke gerade, daß das ja nur die halbe Geschichte ist... nein, die Übergänge ins obere Laserniveau sind nicht immer strahlungsfrei. Argon-Ionen z.B. werden nur zu einem geringen Teil durch Stöße mit Elektronen direkt in das obere Laserniveau gekickt. Der größere Teil des oberen Laserniveaus wird jedoch durch strahlende Übergänge aus noch höheren Leveln von Ar+ gefüllt.

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Re: Übergänge beim Laser

Beitrag von stoppi » Fr 13 Apr, 2012 10:08 pm

Der Übergang ins obere Laserniveau bzw. eine Besetzungsinversion kann neben inelastischen Stößen natürlich auch durch Photon-Elektron-Wechselwirkung erfolgen, sprich durch optisches Pumpen etwa mit den bekannten 808 nm beim Neodym oder mit 410nm/560nm beim Chrom des Rubinlasers.

P.S.: Ich finde es beeindruckend, mit wieviel Wissen UND Geduld Dr.Ulli und Medusa hier fundierte Antworten liefern... Muss mal gesagt werden :D
Der größte Idiot kann mehr Fragen stellen als der Schlaueste je zu beantworten vermag.

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Re: Übergänge beim Laser

Beitrag von medusa » Sa 14 Apr, 2012 1:05 pm

@stoppi
Danke, und Du hast natürlich recht, was optisches Pumpen angeht. Hab ich auch glatt vergessen. Mein Denken kreist halt hauptsächlich um Gaslaser. :mrgreen:

Gab es nicht auch mal einen optisch gepumpten Gaslaser, mit einer organischen Jodverbindung als aktivem Medium? 1.5 Mikrometer Wellenlänge, wenn ich mich recht entsinne, und der stand sogar hier in Deutschland. Ziemlich groß, für Fusionsforschung, ich entsinne mich eines Auskoppelfensters in Metergröße. Anfang 80er Jahre oder so.

~medusa.
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