TE N2-Laser zum
Pumpen eines Dye-Lasers
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| Dieser TE Stickstofflaser wurde
speziell als Pumpquelle für einen Farbstoff Laser gebaut. Zu Pumpzwecken
ist eine längere Pulsdauer des Pumplasers sinnvoll. Eine längere
Pulsdauer erlaubt mehr Umläufe im Farbstoff Laser Resonator und somit
eine bessere Wellenlängenselektion und Strahlqualität. Aus diesen
Gründen wurde der Betriebsdruck des Stickstofflasers niedrig und als
Pumpschaltung die Kondensatortransfer und nicht die Blumlein Schaltung gewählt |
| Aufbau: Der Aufbau ist ähnlich dem
>>TE Laser mit hoher Wiederholrate<< , nur wurde
als Laserkammer ein Plexiglasrohr verwendet. Dieser Aufbau ist in
Hinsicht von Gasdichtigkeit leichter zu verwirklichen. Eine Elektrode
besteht aus einem Metallsägeblatt, die andere aus einem 10x 10
mm Aluvierkant. Die Speicherkondensatoren sind 3 keramische Doorknob
Kondensatoren ,a 5 nF 30kV, die Peaking Kondensatoren 6 Stück
ebenfalls keramische Kondensatoren mit je 920pF 40kV. Da keine besonders
hohe Wiederholrate angestrebt wurde reicht eine einfache selbstgetriggerte
Funkenstrecke als Schalter und zur Hochspannungsversorgung ein simpler
Zündspulen-Triac -Pulser. |
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Die >>Schaltung<<
ist sehr einfach aufgebaut. Während der positiven Netzhalbwelle
wird ein 10uF Kondensator durch den Resonanzeffekt der Drossel auf
ca. 400V aufgeladen. Während der negativen Halbwelle wird der
Kondensator mittels eines Triacs über die Primärwicklung
der Zündspule entladen. Der an der Sekundärseite ent- stehende
Hochspannungspuls wird gleich- gerichtet und lädt die Speicherkondensatoren
bis zur Durchburchsspannung der Funkenstrecke. Durch die geschaltete
Funkenstrecke wird die Ladung der Kondensatoren auf die Peakingkondensatoren
und somit auf den den Laserkanal übertragen
Die optische Ausstattung besteht aus einem 100% Spiegel ( Alufilm
auf Glas ) und einem Quarz Auskoppelspiegel. Eine gute Justierung
beider Spiegel bringt eine deutliche Erhöhung der Ausgangsleistung
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| Der Farbstofflaser |
| Der Farbstofflaser ist nach
dem System Hänsch aufgebaut. Der Pumplaser wird mittels einer
Zylinderlinse auf eine mit Farbstofflösung gefüllten Küvette
fokusiert. In der entstehenden Fokuslinie wird durch die hohe Pump-
laserintensität eine Inversion der Farbstoffmoleküle erzeugt.Ein
Auskoppelspiegel und Reflektionsgitter bilden den Laserresonator.
Durch die Wellenlängenselektivität des Gitters ist der Resonator
nur für eine bestimmte Wellenlänge justiert, diese Wellenlänge
kann durch Drehen des Gitters verändert werden. Liegt diese Wellenlänge
innerhalb der Verstärkungskurve des Farbstoffes kann der Farbstofflaser
auf dieser Wellenlänge, b.z.w. Farbe schwingen. Eine Schwierigkeit
bei diesem Aufbau ist die durch die hohe Verstärkung des Farbstoffes
leicht entstehende Superstrahlung, das heißt der Laser schwingt
ohne Einfluß des Resonators an. Die parallelen Wände der
Küvette unterstützen dieses Verhalten |
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Auf dem linken Bild ist die
Superstrahlung einer mit Rhodamin 6G Lösung (10-4 molar in Methanol)
gefüllten Küvette zu sehen. Während der durch die Zylinderlinse
von links kommende ultraviolette (337 nm) Pumplaserstrahl unsichtbar
ist, kann der intensiv gelbe Farbstofflaserstrahl durch Rauch leicht
sichtbar gemacht werden. Die an sich unerwünschte Superstrahlung
gestattet eine bequeme Justierung des Resonators, anschliesend wird
die Verstärkung des Farbstoffes durch Verschiebung der Fokusierlinse
soweit erniedrigt bis nur noch der normale resonatorbeestimmte Lasermodus
möglich ist |
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Der neue Resonator
besteht aus einem Reflektionsgitter mit 1200 Linien/mm aus einem alten
Spektrometer und einem Auskoppelspiegel (ca. 7% Reflektion) aus blankem
Saphir. Das Gitter ist auf einem mit einer Mikrometerschraube verdrehbaren
Tisch montiert. Durch Drehen des Tisches werden nun für verschiedene
Wellenlängen die Resonatorbedingungen erfüllt und somit
der Laser auf verschiedene Wellenlängen abgestimmt.
Mit der obig erwähnten Rhodamin 6G Lösung kann der Laser
in einem Bereich von tiefen Orange über Gelb bis ins helle Grün
betrieben werden wie auf den linken Bildern zu sehen ist. Die Leistung
des Farbstoff Lasers hängt natürlich vom Pumplaser ab und
bei den niedrigen Wiederholraten von einigen Hertz die der Stickstofflaser
abgibt braucht der Farbstoff in der Küvette nicht umgepumpt werden.
Werden andere Wellenlängen, Farben erwünscht muß die
Farbstofflösung ausgetauscht werden, was natürlich etwas
umständlich ist. Interessant wäre der Bau eines Farbstofflasers
mit verschieden Küvetten die verschiedene Farbstofflösungen
enthalten. Die Küvetten müßten auf einer Art Revolverkopf
montiert werden sodaß sie einzeln in den Resonator geschwenkt
werden können. So könnte das ganze Farbspektrum durchfahren
werden |
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