Was ist optisches Pumpen in Lasern?

Varianten von optisch gepumpten Lasern

1. Festkörperlaser mit dotierten Isolatoren

• Überblick:Diese Laser nutzen ein elektrisch isolierendes Wirtsmedium und verwenden optisches Pumpen zur Anregung laseraktiver Ionen. Ein gängiges Beispiel ist Neodym in YAG-Lasern.

·Aktuelle Forschung:Eine Studie von A. Antipov et al. beschreibt einen Festkörperlaser für den nahen Infrarotbereich zur optischen Spin-Austausch-Anregung. Diese Forschung unterstreicht die Fortschritte in der Festkörperlasertechnologie, insbesondere im nahen Infrarotbereich, der für Anwendungen wie die medizinische Bildgebung und die Telekommunikation von entscheidender Bedeutung ist.

Weiterführende Literatur:Ein Festkörperlaser im nahen Infrarotbereich für das optische Pumpen mit Spin-Austausch

2. Halbleiterlaser

·Allgemeine Informationen: Halbleiterlaser werden typischerweise elektrisch gepumpt, können aber auch von optischem Pumpen profitieren, insbesondere bei Anwendungen, die eine hohe Helligkeit erfordern, wie z. B. vertikale Oberflächenemitterlaser mit externem Resonator (VECSELs).

·Aktuelle Entwicklungen: Die Arbeiten von U. Keller zu optischen Frequenzkämmen aus ultraschnellen Festkörper- und Halbleiterlasern liefern Erkenntnisse zur Erzeugung stabiler Frequenzkämme aus diodengepumpten Festkörper- und Halbleiterlasern. Dieser Fortschritt ist von Bedeutung für Anwendungen in der optischen Frequenzmesstechnik.

Weiterführende Literatur:Optische Frequenzkämme von ultraschnellen Festkörper- und Halbleiterlasern

3. Gaslaser

·Optisches Pumpen in Gaslasern: Bestimmte Gaslasertypen, wie beispielsweise Alkalidampflaser, nutzen optisches Pumpen. Diese Laser werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die kohärente Lichtquellen mit spezifischen Eigenschaften erfordern.

Quellen für optisches Pumpen

EntladungslampenIn lampengepumpten Lasern werden häufig Entladungslampen aufgrund ihrer hohen Leistung und ihres breiten Spektrums eingesetzt. YA Mandryko et al. entwickelten ein Leistungsmodell für die Impulsbogenentladungserzeugung in aktiven Medien, die Xenon-Pumplampen von Festkörperlasern optisch pumpen. Dieses Modell trägt zur Optimierung der Leistung von Impulspumplampen bei, was für einen effizienten Laserbetrieb entscheidend ist.

Laserdioden:In diodengepumpten Lasern eingesetzt, bieten Laserdioden Vorteile wie hohe Effizienz, kompakte Größe und die Möglichkeit der Feinabstimmung.

Weiterführende Literatur:Was ist eine Laserdiode?

BlitzlampenBlitzlampen sind intensive Breitbandlichtquellen, die häufig zum Pumpen von Festkörperlasern wie Rubin- oder Nd:YAG-Lasern verwendet werden. Sie liefern einen hochenergetischen Lichtimpuls, der das Lasermedium anregt.

BogenlampenÄhnlich wie Blitzlampen, aber für den Dauerbetrieb ausgelegt, bieten Bogenlampen eine gleichmäßige, intensive Lichtquelle. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, die einen kontinuierlichen Laserbetrieb (CW) erfordern.

LEDs (Leuchtdioden)Obwohl LEDs nicht so verbreitet sind wie Laserdioden, können sie in bestimmten Anwendungen mit geringer Leistung zum optischen Pumpen eingesetzt werden. Ihre Vorteile liegen in ihrer langen Lebensdauer, den geringen Kosten und der Verfügbarkeit in verschiedenen Wellenlängen.

SonnenlichtIn einigen experimentellen Aufbauten wurde konzentriertes Sonnenlicht als Pumpquelle für solarbetriebene Laser eingesetzt. Diese Methode nutzt Solarenergie und stellt somit eine erneuerbare und kostengünstige Energiequelle dar, obwohl sie im Vergleich zu künstlichen Lichtquellen weniger gut steuerbar und weniger intensiv ist.

Fasergekoppelte LaserdiodenHierbei handelt es sich um Laserdioden, die an optische Fasern gekoppelt sind und das Pumplicht effizienter in das Lasermedium leiten. Diese Methode ist besonders nützlich bei Faserlasern und überall dort, wo eine präzise Zuführung des Pumplichts entscheidend ist.

Andere LaserManchmal wird ein Laser zum Pumpen eines anderen verwendet. Beispielsweise kann ein frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser zum Pumpen eines Farbstofflasers eingesetzt werden. Diese Methode kommt häufig zum Einsatz, wenn für den Pumpvorgang spezifische Wellenlängen benötigt werden, die mit herkömmlichen Lichtquellen nur schwer zu erreichen sind.