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Laser pp 67-78 | Cite as

Laserübergänge in Gasen aus neutralen Atomen

  • Jürgen EichlerEmail author
  • Hans Joachim Eichler
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Zusammenfassung

Atome emittieren eine Vielzahl von Linien im sichtbaren Spektralbereich. Als Beispiel sei an die Balmer-Serie des Wasserstoffs erinnert (Abb. Abb. 1.5) mit Wellenlängen von 365 bis 656 nm und mehr. Auch wenn H-Atome sich bisher nicht als gutes Lasergas erwiesen haben, so können deren Energieniveauschema und der emittierte, sichtbare Wellenlängenbereich als charakteristisch auch für andere Atome angesehen werden. Ein Grund für die schlechte Eignung von H-Atomen als Lasermedien ist, dass Wasserstoff bei normalen Temperaturen stabile Moleküle \(\mathrm{H_{2}}\) bildet, die in einer Gasentladung erst dissoziiert werden müssten, um ein Gas H-Atome zu erzeugen. Zur Erzeugung sichtbaren Lichtes ist z. B. das Edelgas Neon geeignet, da Ne in atomarer Form vorliegt.

Dies führt zum He-Ne-Laser, wobei das Neon durch Stöße mit He-Atomen angeregt wurde, wonach Laserstrahlung emittiert wird.

Neben den Linien im Sichtbaren emittieren Atome auch ultraviolettes Licht, jedoch enden die entsprechenden Übergänge oft im Grundzustand, der als unteres Laserniveau wegen hoher Besetzung ungeeignet ist. Zum Aufbau von UV-Lasern werden Übergänge in Ionen (Kap. 5) und Molekülen (Kap. 7) verwendet.

Neben der sichtbaren Emission gibt es im Atom zahlreiche infrarote Übergänge. Die emittierten Linien haben jedoch im Vergleich zur Anregungsenergie des oberen Laserniveaus geringe Photonenenergien, so dass der Quantenwirkungsgrad für die Erzeugung von infrarotem Licht klein ist. Besser lässt sich infrarote Emission mit Molekülen, wie in Kap. 6 behandelt, anregen, da bei diesen die lichtemittierenden Zustände nur relativ geringe Abstände zum Grundzustand besitzen.

Literatur

  1. 1.
    Willett CS (1974) Introduction to Gas Lasers: Population Inversion Mechanisms. Pergamon PressGoogle Scholar
  2. 2.
    Cherrington BE (1979) Gaseous Electronics and Gas Lasers. Pergamon PressGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015

Authors and Affiliations

  1. 1.FB II Mathematik, Physik, ChemieBeuth Hochschule für Technik BerlinBerlinDeutschland
  2. 2.Institut für Optik und Atomare PhysikTU BerlinBerlinDeutschland

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