Farbstofflaser (dye laser)

Zusammenfassung

Im sichtbaren Spektralbereich waren Farbstofflaser für lange Zeit die bei weitem gebräuchlichsten abstimmbaren Laser (Peterson 1979; Schäfer 1990; Wallenstein 1979; Duarte und Williams 1990). Sie wurden allerdings in den letzten Jahren durch neuere Entwicklungen von kompakten Halbleiterlasern (vgl. Kap. 15) und Festkörperlasern (vgl. Kap. 16) verdrängt. Wie die Bezeichnung aussagt, besteht das aktive Medium beim Farbstofflaser aus einem Farbstoff, welcher normalerweise in einer Flüssigkeit, wie z. B. Aethanol, Methanol oder Wasser, gelöst ist. Neben den üblichen Flüssig-Farbstofflasern wurden jedoch schon früh Anstrengungen unternommen, Farbstoffe in Festkörpermatrizen einzubauen zur Realisierung von robusten Festkörper-Farbstofflasern (Costela et al. 2016; Duarte 2012). Die ersten Versuche fanden bereits 1 Jahr nach der Realisierung von Flüssig-Farbstofflasern mithilfe von Rhodamin-dotiertem Polymethylmethacrylat (PMMA) (Soffer und McFarland 1967) statt. Später wurde modifiziertes PMMA mit exzellenter optischer Homogenität und chemischer Stabilität benützt, womit die bisher besten Resultate im Bereich von abstimmbaren Festkörper-Farbstofflaser mit sehr schmaler Linienbreite von nur 350 MHz erzielt wurden (Duarte 1999). Neben den Farbstofflasern auf Polymerbasis (Oki et al. 1998) wurden auch Farbstoff-dotierte Sol-gele (Zhu und Lo 2002) sowie organisch modifizierte Silikate (Lo et al. 1993; Pritula et al. 2015) untersucht. Matrizen aus Sol-gelen eignen sich generell besser für den blauen und UV-Bereich als Polymere, da sie eine höhere Photostabilität aufweisen. Im Weiteren wurden auch Farbstofflaser auf der Basis von organisch-inorganischen Nanomaterialien (Duarte und James 2003; Sastre et al. 2008) realisiert. Als kürzliches Beispiel sei ein Farbstofflaser mit SiO₂ Nanopartikeln in einem Farbstoff-dotierten Polymerfilm erwähnt, womit bei einer Wellenlänge von 590 nm und einer Linienbreite von 0,1 nm ein Konversions-Wirkungsgrad von 38 % erzielt wurde (Watanabe et al. 2010).