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Nullmenge
Anmeldungsdatum: 23.04.2008
Beiträge: 23
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 Nullmenge Verfasst am: 12. Okt 2008 10:55 Titel: Titan-Saphir-Laser |
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Hallo 
habe erneut eine Frage an euch
Also, nun geht es um den Aufbau eines Ti:Saphir Lasers. Im Anhang habe ich mal einen Afbau beigefügt.
Meine Fragen sind nun dazu:
1. Der Strahl im grünen Kästchen teilt sich doch nach dem passieren des Spiegels M_2 in zwei Richtungen auf, oder? Das er einmal den Weg im blauen und roten Kästchen durchläuft. Aber sollte das so sein, dann überlagert sich doch der vom cw Betriebene Argon Laser Strahl sich mit dem kurzen Laserstrahl vom Saphir.
Ist das so, dass der Laserstrahl vom Argon Laser den Auskopplungsspiegel nicht passieren kann, weil er vom Adjustable slit blockiert wird?
2. Nun noch eine Frage zu dem roten Kästchen. Dieser Aufbau dient ja zum einen dazu, dass eine feste Phasenbeziehung zwischen den Moden entwickelt mittels des Titan Saphir Kristalls. Die Prismen dienen dazu, um die Pulsverbreiterung im Laserkristall auszugleichen. Denn durch den Aufbau eilen die die langwelligen Anteile den kurzwelligen vorraus.
Der LAserstrahl, der nun vom Spiegel M_4 zurückkehrt ist nun ein komprimierter Puls, oder? Zuvor war er gedehnt, richtig?
3. Ist dieser Prozess, der im roten Kästchen abläuft, schon das Chirp Pulse Amplification ?
Ich glaube ja nicht, denn nach diesem Prinzip müsste es eigentlich erst zu einer verbreiterung des Spektrums kommen dann den Ti:Saphir Kristall passieren und dann das Spektrum komprimieren. Dieses Chirp Pulse Amplification würde erst für den Pulsanteil nach dem passieren von M_1 in betracht kommen, oder?
Ich hoffe, ihr könnt mir bei dem einen oder anderen Punkt Gewissheit geben
Die Abbildung ist aus einer englischen Literatur. Und da habe ich leider noch riesen defizite was das verstehen anbelangt. Deswegen Frage ich lieber noch mal nach ob ich es richtig verstanden habe. Hoffe das ist ok
Grüße Nullmenge
| Beschreibung: |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 12. Okt 2008 15:06 Titel: Re: Titan-Saphir Laser |
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| Nullmenge hat Folgendes geschrieben: |
1. Der Strahl im grünen Kästchen teilt sich doch nach dem passieren des Spiegels M_2 in zwei Richtungen auf, oder?
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Nein, der Argonionenlaser-Strahl (grün) geht von der Linse L durch den Spiegel M2 nur nach unten zum Titan-Saphir-Laserkristall weiter. (Der Knickwinkel im Spiegel M2 wird dabei einfach nur von der Lichtbrechung bestimmt.)
Der Teil des grünen Lichtes, der es dann als Streulicht aus dem Kristall oder beim Weiterlaufen über M3, P1, P2, M4, P2, P1, M3, Kristall, M2, durch das doppelbrechende Filter (birefringent filter, BRF) bis zum verstellbaren Schlitz schafft, wird dann in der Tat wohl von diesem Schlitz blockiert, weil das grüne Licht des Argonionenlasers nicht ganz genau parallel zu dem Titan-Saphir-Laser-Licht durch den Resonator des Titan-Saphir-Lasers läuft.
| Zitat: |
2. [...] Die Prismen dienen dazu, um die Pulsverbreiterung im Laserkristall auszugleichen. Denn durch den Aufbau eilen die die langwelligen Anteile den kurzwelligen vorraus.
Der LAserstrahl, der nun vom Spiegel M_4 zurückkehrt ist nun ein komprimierter Puls, oder? Zuvor war er gedehnt, richtig?
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Einverstanden Ob der Hauptgrund für die Pulsverbreiterung nun nur die Dispersion im Laserkristall oder eher nur oder hauptsächlich die Spiegeldispersion (in den dielektrischen Schichten der Resonatorspiegel legt kurzwelliges Licht kürzere Wege zurück als langwelliges) ist, oder beides anteilig, sei dabei erstmal noch dahingestellt.
| Zitat: |
3. Ist dieser Prozess, der im roten Kästchen abläuft, schon das Chirp Pulse Amplification ?
Ich glaube ja nicht, denn nach diesem Prinzip müsste es eigentlich erst zu einer verbreiterung des Spektrums kommen dann den Ti:Saphir Kristall passieren und dann das Spektrum komprimieren.
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Einverstanden, chirped pulse amplification ist sozusagen das Gegenteil von der optischen Kompression, die hier im Bild mit den Prismen gezeigt ist.
Die optische Pulskompression sorgt dafür, dass die Pulse zeitlich und räumlich beieinander bleiben, und macht das, indem mit so einem Prismenpaar die Spiegeldispersion, die die Pulse auseinanderlaufen lässt, kompensiert wird.
Die chirped pulse amplification
(vergleiche http://de.wikipedia.org/wiki/Chirped_Pulse_Amplification )
bedeutet, dass man die Pulse bewusst auseinanderzieht (mit einem Paar optischer Gitter), damit man einen breiteren Puls mit kleinerer Maximalintensität bekommt, den man sicher im laseraktiven Medium verstärken kann, und dann nach der Verstärkung wieder mit Hilfe eines zweiten Paares optischer Gitter wieder komprimiert. Das macht man, wenn man Laserpulse besonders hoher Intensität erzeugen möchte, die ungechirpt (nicht auseinandergezogen) im Verstärkermedium eine zu hohe Intensität hätten und Schaden anrichten würden.
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Nullmenge
Anmeldungsdatum: 23.04.2008
Beiträge: 23
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| Nullmenge Verfasst am: 22. Okt 2008 14:47 Titel: |
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Hallo,
ich hätte bezüglich zu diesem Thema doch noch 2 Fragen
1. Wäre diese Pulskomprimierung in diesem Bild nicht unnötig, wenn am vor hat den Puls durch Chirp puls Amplification zu verstärkern? Oder würde der Puls sich dann zu stark verbreitern? Wenn man einen zu stark verbreiterten Puls in einen CPA aufbau durchschickt?
2. Wollte man jetzt einen Laserpuls hoher Intensität haben wollen, würde man das Chirp Puls Amplification so aufbauen, dass es nach diesem Strahlengang folgt? Also ein CPA Aufbau nach dem Spiegel M1?
Ich hoffe du/ihr könnt mir bitte noch einmal helfen das richtig zu verstehen bzw meine unsicherheit zu beseitigen
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 22. Okt 2008 16:00 Titel: |
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| Nullmenge hat Folgendes geschrieben: |
1. Wäre diese Pulskomprimierung in diesem Bild nicht unnötig, wenn am vor hat den Puls durch Chirp puls Amplification zu verstärkern? |
Einverstanden.
Weil chirped pulse amplification das Gegenteil ist von dem, was in deinem Bild als Pulskompression dargestellt ist, wird man für chirped pulse amplification einen anderen Aufbau wählen (vergleiche dazu den Aufbau in meinem Link von oben).
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Nullmenge
Anmeldungsdatum: 23.04.2008
Beiträge: 23
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| Nullmenge Verfasst am: 22. Okt 2008 18:06 Titel: |
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Aber was meinen die dann in dieser Abbildung von deinem Link mit Kurzpulslaser?
Einen kurzen Puls erhält man doch schließlich erst durch meine obige Anordnung. Also würde man doch wohl kaum als Kurzpulslaser einen HeNeon Laser verwenden, oder?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 22. Okt 2008 18:13 Titel: |
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| Nullmenge hat Folgendes geschrieben: | Aber was meinen die dann in dieser Abbildung von deinem Link mit Kurzpulslaser?
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Vielleicht zum Beispiel einfach im Gegensatz zu einem cw-Laser? Denn für einen cw-Laser würde ja die Idee der chirped pulse amplification nichts bringen.
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Nullmenge
Anmeldungsdatum: 23.04.2008
Beiträge: 23
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| Nullmenge Verfasst am: 22. Okt 2008 21:32 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: | | Vielleicht zum Beispiel einfach im Gegensatz zu einem cw-Laser? Denn für einen cw-Laser würde ja die Idee der chirped pulse amplification nichts bringen. |
Aber ein Gegensatz wäre doch dann ein Titan Saphir Laser, oder?
Mit Gegensatzt zu einem cw ist doch einen Gepulsten Laser gemeint (-> Ti:Saphir)
Demnach könnte nach meinem obigen Aufbau eines gepulsten Titan Saphir Laser nach dem auskoppeln des Laserstrahls ein Aufbau eines CPA folgen. So glaubte ich zumindest.
Oder wäre einfach die Intensität des Lasers von einem Titan Saphir zu stark? So das man zum Beispiel auf gepulste Farbstofflaser übergehen müsste? Die eventuell eine geringere Ausgangsleistung haben?
Tut mir leid, dass ich scheinbar einfach noch nicht den 100% Überblick erhalten habe :-(
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Nullmenge
Anmeldungsdatum: 23.04.2008
Beiträge: 23
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| Nullmenge Verfasst am: 23. Okt 2008 12:22 Titel: |
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Ich glaube jetzt habe ich den Unterschied verstanden.
Also, der Aufbau eines Titan:Saphir Laser erzeugt kurze Pulse. Ich glaube das bisher kürzeste waren 4,5 femtosekunden. Doch da müsste ich nochmal nachschauen. Dafür ist aber, so vermute ich jetzt mal, die Intensität des Pulses nicht so hoch, oder? Mit nicht so hoch meine ich, dass er betsimmt nicht  (was mit CPA möglich ist) erreicht sondern deutlich darunter ist.
Bei einem CPA schicken wir einen kurzen Puls rein. Dabei ist mit kurz ca 100 Femtosekunden gemeint. Und nach der Pulsverstärkung haben wir einen kurzen Puls mit hoher Intensität. Wie kurz ist aber der Puls? Liegt die Pulsdauer in der selben Größenordnung wie die des TitanSaphir Lasers? Oder geringer?
Grüße Nullmenge
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 23. Okt 2008 15:14 Titel: |
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| Nullmenge hat Folgendes geschrieben: |
Also, der Aufbau eines Titan:Saphir Laser erzeugt kurze Pulse. Ich glaube das bisher kürzeste waren 4,5 femtosekunden. Doch da müsste ich nochmal nachschauen. Dafür ist aber, so vermute ich jetzt mal, die Intensität des Pulses nicht so hoch, oder? Mit nicht so hoch meine ich, dass er betsimmt nicht (was mit CPA möglich ist) erreicht sondern deutlich darunter ist.
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Einverstanden, ein Puls aus einem Titan:Saphir-Laser hat erst mal sicher noch nicht die Energie, die man mit CPA erreichen kann.
Wenn man einen sehr kurzen Puls mit sehr hoher Energie erzeugen möchte, dann könnte man die Techniken zum Beispiel wie folgt kombinieren:
Man nimmt einen Laser, der auf die Erzeugung sehr kurzer Pulse optimiert ist, und erzeugt damit Pulse noch relativ kleiner Energie.
Diese Pulse schickt man dann durch einen weiteren Laser mit einem weiteren Verstärkermedium drin, darin gewinnt der kurze Puls Energie.
Nun würde man das gerne nochmal wiederholen wollen, also die nun schon recht energiereichen Pulse durch ein weiteres Verstärkermedium schicken, aber dafür wäre die Intensität der Pulse schon zu hoch, und das Verstärkermedium würde dabei kaputtgehen. Also streckt man nun den Puls, bevor man ihn verstärkt, und komprimiert ihn nach dem Verstärken wieder (CPA).
Durch diese Kombination aus Kurzpulslaser (, eventuell Zwischen-Verstärkerstufe(n)) und CPA-Verstärker hintereinander könnte man also bestimmt Pulse erzeugen, die so kurz oder fast so kurz sind wie die Pulse aus einem Ultrakurzpulslaser, die aber Energien haben, die nur mit CPA möglich werden.
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Man kann einen Titan:Saphir-Laser übrigens auch ungepulst, also cw betreiben. Was aus so einem Laser herauskommt, bestimmen also die Elemente, die man so alle in den Resonator einbaut, nicht nur die Art des Laserkristalls oder laseraktiven Mediums.
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