Ein Farbstofflaser ist eine in der Wellenlänge abstimmbare Laser-Lichtquelle, bei dem als optisch aktives Medium ein spezieller Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird. Die dabei als Laserfarbstoffe eingesetzten Emittermoleküle sind chemisch teilweise sehr unterschiedlich, um den Spektralbereich von nahem UV bis ins nahe IR abzudecken. Jeder einzelne Farbstoff deckt dabei einen spektralen Bereich von typischerweise 30–60 nm ab. Farbstofflaser besitzen innerhalb ihres Resonators ein dispersives Element (z. B. ein Gitter oder Etalon), mit dem die Emissions-Wellenlänge des Lasers im Betrieb eingestellt werden kann. Durch Verstellen des dispersiven Elements wird der Farbstofflaser über oben genannten Spektralbereich frei durchstimmbar. Farbstofflaser können sowohl im Dauerstrich- als auch im Pulsbetrieb eingesetzt werden.

In der Regel wird der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst und entweder durch eine Küvette gepumpt oder es wird mittels einer schlitzförmigen Düse ein Freistrahl in Form eines planparallelen Flüssigkeitsfilms erzeugt und damit umgepumpt. In der Küvette bzw. im Freistrahl wird der Farbstoff optisch angeregt („optisch gepumpt“). In der Regel geschieht das mit einem Pumplaser (z. B. Argonlaser, frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser, Excimer-Laser), seltener mittels Blitzlampen. Das Umpumpen der Farbstofflösung ist notwendig, da die Farbstoffmoleküle im Lichtfeld der Pumplichtquelle ihre Struktur reversibel verändern (sogenanntes Ausbleichen durch Besetzung langlebiger Molekülzustände). Daher ist es zum stabilen (Dauerstrich-)Betrieb des Lasers nötig, die Farbstofflösung in regelmäßigen Abständen im Pumpvolumen auszuwechseln.

Das wichtigste Einsatzgebiet der Farbstofflaser ist die Laserspektroskopie; durch die abstimmbare Wellenlänge können z. B. Zusammensetzung, Temperatur und Strömung von Gasen untersucht werden.

Geschichte

Der Farbstofflaser wurde im Sommer 1966 fast zeitgleich, jedoch unabhängig voneinander, von Fritz P. Schäfer und Peter Sorokin erfunden. Es war eine Zufallsentdeckung: Das Laserlicht aus einem Rubinlaser wurde auf eine Glasküvette mit einem Fluoreszenzfarbstoff geschickt. Die Reflexion der Glas-/Luft-Grenzfläche (etwa 4 Prozent Reflexion) reichte aus, um in der Küvette „lasing“ anzuregen.

Wenig später gelang es Theodor W. Hänsch durch Einbau frequenzselektiver Elemente den Farbstofflaser für die Spektroskopie zu nutzen und damit zu einem der wichtigsten Instrumente in der Atomphysik zu machen.

Die Bedeutung von Farbstofflasern hat in den letzten Jahren zugunsten anderer durchstimmbarer Lasersysteme abgenommen. Insbesondere leichter zu bedienende, durchstimmbare Diodenlaser, Titan:Saphir-Laser im roten Spektralbereich oder flexible synchrongepumpte optisch parametrische Oszillatorsysteme (OPO-Systeme) sind hier zu nennen.

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ F. P. Schäfer, K. H. Drexhage: Dye Lasers. Springer-Verlag, 1977, ISBN 978-3-540-51558-6
  2. ↑ Fritz P. Schäfer, Werner Schmidt, Jürgen Volze: Organic dye solution laser. In: Appl. Phys. Lett. Band 9, 1966, S. 306, doi:10.1063/1.1754762.
  3. ↑ P. P. Sorokin, J. R. Lankard: Stimulated emission observed from an organic dye, chloro-alurninum phthalocyanine. In: IBM J. Res. Develop., 10, 1966, S. 162–163.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.