Laser - Eigenschaften

Laser - Eigenschaften

Laserstrahlung hat sehr spezielle physikalische Eigenschaften, die durch andere Methoden nicht erzeugt werden können.

ParallelitätVergleich der Energiedichte Glühbirne und Laserstrahl
Durch den Aufbau des Resonators, speziell durch die Spiegelanordnung, wird die Laserstrahlung parallel ausgesendet. Das bedeutet, dass die Laseremission sich nur in eine Richtung ausbreitet und nicht etwa, wie etwa bei einer Glühbirne, in viele verschiedene Richtungen.
Da die Laserstrahlen somit sehr stark gebündelt werden, lässt sich so eine sehr viel höhere Leistungsdichte als mit jeglichen anderen Lichtquellen erreichen. Das heißt, dass auf einer sehr kleinen Fläche extrem viel Energie auftrifft. Der Strahl wird nicht gestreut. So werden Schneide- und Schmelzvorgänge möglich.

Kohärenz
Vom Laser ausgesendetes Licht oder nicht sichtbare Strahlung ist kohärent. Das heißt einerseits, dass die erzeugten Lichtwellen alle die gleiche Wellenlänge, also die gleiche Farbe haben. Sie sind also monochromatisch. Andererseits werden die Lichtwellen in der gleichen Phase ausgesendet.

Wellen mit gleicher Wellenlänge, die zueinander versetzt sind

Hier sieht man zwei Wellen, die zwar die gleiche Wellenlänge haben, aber nicht in der gleichen Phase ausgesendet werden, sie sind also nicht kohärent. Kohärente Wellen liegen direkt übereinander.

Dauerstrich
Wird ein Laserstrahl im Dauerstrich ausgesendet, dann unterscheiden sich seine Eigenschaften von denen eines gepulsten Lasers (siehe unten).
Ein Dauerstrichlaser ist eine schmalbandige Strahlungsquelle; das von ihm ausgesandte Licht ist im Idealfall monochromatisch, da es konstant ausgesendet wird.

Gepulster LaserGepulster Laser, der Strahlenpakete abgibt
Ein gepulster Laser ist nicht wie der Dauerstrich-Laser annähernd monochromatisch. Die Wellenlänge der von ihm erzeugten Strahlen variiert ein wenig, er ist also eine breitbandigere Strahlungsquelle.
Ein gepulster Laser erzeugt, wie der Name schon sagt, pulsierende Strahlung, die in kleinen Paketen abgegeben wird. Man kann Pulsdauern bereits im Bereich von Femto- und sogar Attosekunden kontrollieren, das sind eine Billiardstel oder eine Trillionstel Sekunde.

Kontrollierbarkeit
In Bezug auf folgende Eigenschaften lassen Laserstrahlen sich sehr genau kontrollieren:

  • Intensität: Die Stärke des Laserstrahles.
  • Richtung: Da der Laserstrahl stark parallel verläuft, also sich kaum ausbreitet, lässt sich die Richtung sehr genau einstellen.
  • Frequenz: Die Wellenlänge des vom Laser ausgesendeten Lichtes ist vom aktiven Medium abhängig und daher bekannt.
  • Polarisation: Die Polarisation ist eine besondere Eigenschaft des Lichtes. Stellt man sich ein Lichtteilchen vor, das sich im Raum fortbewegt, dann beschreibt die Polarisation vereinfacht gesagt die Rotation dieses Lichtteilchens um die Achse seiner Bewegungsrichtung.
  • Phase: Auch bei mehreren Strahlen der gleichen Wellenlänge ist eine Phasengleichheit nicht immer gewährleistet, das bedeutet, dass sie nicht gleichzeitig, sondern zueinander versetzt, ausgesendet werden. Bei einem Laser lässt sich sicherstellen, dass alle Wellen gleichzeitig loslaufen, sich also in der gleichen Phase befinden.
  • Zeit: Bei einem Laser kann man sehr genau kontrollieren, in welchem Zeitraum ein Strahl ausgesendet wird.

(Quelle, 24.07.2008)

 
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