Laser

1. Warum sinkt der Wirkungsgrad von Lasern in der Reihe:
   Halbleiterlaser Molekülgaslaser z. atomarer Gaslaser z. B. He-Ne)?
2. Wie sieht das Termschema qualitativ aus?

1. Wie viele Moden schwingen in einem langen He-Ne-Laser mit der Linienbreite 0,5 GHz? Wie verhält es sich bei kürzeren Lasern?
2. Welche Längenänderung darf bei einem langen He-Ne-Laser auftreten, damit die Frequenzverschiebung einer Mode höchstens beträgt?
3. Mit wie vielen transversalen Moden strahlt ein Nd:YAG-Laser (1064 nm), wenn die Divergenz mit steigt? Strahldurchmesser ; Divergenz .

1. Helium-Neon-Laser

   1. Wie viele Photonen pro Sekunde strahlt der Laser ab?

   2. Wie hoch ist die Energie eines Photons in und ?

   3. Welche Leistungsdichte erreicht ein auf fokussierter Strahl?

2. Welche Wellenlänge liefert ein Rh6G-Farbstofflaser mit der Linienbreite und der Mittenwellenlänge ?

3. In einen langen Nd:YAG-Kristall tritt Strahlung mit der Leistung ein und mit aus. Wie groß sind

   1. der Verstärkungsfaktor

   2. die differentielle Verstärkung

Ein gepulster Festkörperlaser wandelt 1,5 \% der Energie der Blitzlampe in Laserpulse von Dauer. Die Lampe wird bei mit einer Pulsenergie von betrieben.

1. Wie groß sind Pulsenergie, Pulsleistung und mittlere Leistung der Laserstrahlung?
2. Wie muss der Kondensator für die -Lampe dimensioniert werden?
3. Um wie viel steigt die Temperatur im Kühlkreislauf, wenn Abwärme je Watt elektrischer Leistung anfallen?
4. Welche Materialdicke verdampft je Sekunde unter dem großen Laserstrahl?

1. Ein He-Ne Laser strahlt in der TEM 00 -Mode mit Durchmesser.

   1. Wie groß ist die Strahldivergenz?

   2. Wie groß ist der Strahldurchmesser in Entfernung?

   3. Wie sieht der Strahlverlauf aus?

2. Wie groß ist die Bestrahlungsstärke (Intensität) in Entfernung:

   1. einer -Glühlampe (Kugelstrahler) mit einer Lichtleistung von

   2. eines -Lasers mit Strahldurchmesser?

3. In welcher Entfernung erkennt das menschliche Auge gerade noch eine kugelförmig strahlende Lichtquelle ? Sehschwelle Pupillendurchmesser

4. Ein Laserstrahl mit dem Radius und dem (halben) Divergenzwinkel wird durch eine Linse mit der Brennweite fokussiert.

   1. Beweisen Sie, dass für den Strahlradius im Brennfleck gilt: .

   2. Wie groß ist der Brennfleck eines Laserstrahls von Durchmesser auf der Netzhaut? Brennweite des Auges:

1. Wie groß sind die Partialdrücke, Gas- und Teilchendichte im He-Ne-Laser bei ? Fülldruck

2. a) Wie groß ist die Energiedichte eines Rubinlasers nach dem Pumpen?

   b) Welche Lichtintensität liefern 10-ns-Pulse aus Kristallen (5 cm lang, Durchmesser)?

3. Welche Wellenlänge und welche Farbe hat der Strahl eines Nd:YAG-Lasers (1064 nm), wenn er durch einen Kristall zur Frequenzverdoppelung tritt?