Laserphysik

Laser haben heute eine enorme Bedeutung in der Forschung, industriellen Produktion, Medizin, Unterhaltungsindustrie usw. Am XLAB stehen zwei offene Lasersysteme zur Verfügung, die aus einzelnen Komponenten aufgebaut und justiert werden. So erfahren die Schüler durch eigenes Experimentieren die physikalischen Prinzipien der Lasertechnik.

An einem Nd:YAG Festkörperlaser können die Eigenschaften der Pump-Diode untersucht und die mittlere Lebensdauer des oberen Laserniveaus gemessen werden. Mit Hilfe eines Infrarot-Wandlerplättchens kann die IR-Strahlung sichtbar gemacht werden und die Wellenlänge lässt sich mit einem Rowland-Gitter bestimmen. Setzt man einen nichtlinearen Kristall in den Resonator, so entsteht bei exakter Justierung Frequenzverdopplung. Im Photonenbild bedeutet dies, dass aus zwei IR-Photonen ein „grünes“ Photon der Wellenlänge 532 nm wird! Mit diesem sichtbaren Laserlicht kann man gut die transversalen Moden des Lasers betrachten.

Der zweite Laser ist ein He-Ne-Gaslaser. In subjektiver Beobachtung sind in der Gasentladungsröhre sehr schön die charakteristischen Linien von Helium und Neon zu beobachten; der Laser selbst strahlt mit den typischen 633 nm. Durch den offenen Aufbau sind die Brewster-Fenster zu sehen und die sich ergebende Polarisationsrichtung des ausgekoppelten Laserstrahls wird mit einem Polfilter überprüft. Mit einer Mikrometer-Verschiebung kann man sehr fein das Strahlprofil des Laser-Strahls ausmessen und man erhält das Profil einer Gauß-Glockenkurve. Weiter lässt sich der Strahldurchmesser an verschiedenen Positionen messen und daraus berechnen die Schüler die sehr geringe Strahldivergenz.

Ergänzend gibt es Versuche zur Lumineszenz und Polarisation und als Anwendung werden Messungen an einem Michelson-Interferometer vorgenommen.

 

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