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munich
Anmeldungsdatum: 04.02.2006
Beiträge: 255
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 munich Verfasst am: 06. Mai 2008 16:50 Titel: Laser Pumpleistung und strahlungslose Prozesse |
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Hey Leute,
ich hab schon viel gegooglet und Bücher gewälzt, aber auf die folgende Frage leider trotzdem keine Antwort gefunden. Ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen oder eine gute Quelle dazu nennen:
Wodurch wird die maximale Pumpleistung für den Betrieb eines Lasers
beschränkt und welche Rolle spielen dabei strahlungslose Prozesse?
Danke,
munich |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 07. Mai 2008 17:06 Titel: |
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Hm, dabei denke ich an folgendes:
Kennst du die drei grundlegenden Vorgänge:
* induzierte Absorption
* induzierte Emission
* spontane Emission
? Wann und unter welchen Bedingungen wird Besetzung von unten nach oben geschaufelt, und wann wird wieder Besetzung von oben nach unten geschaufelt? Welche Niveaus welcher Atome sind am Pumpprozess beteiligt, welche am Laserprozess?
Welche anderen Vorgänge (z.B. strahlungslose, wie in der Aufgabenstellung angesprochen) spielen noch bei der Energieaufnahme bzw. Energieweitergabe eine Rolle?
Bringt dich das schon auf konkretere Ideen in dem Zusammenhang? |
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munich
Anmeldungsdatum: 04.02.2006
Beiträge: 255
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| munich Verfasst am: 08. Mai 2008 12:20 Titel: |
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Naja, wenn man die Frage so interpretiert (ich hatte das etwas technischer eingeschätzt) würde ich das so sehen:
Die maximale Pumpleistung eines Lasers wird durch die Anzahl der Elektronen im Grundzustand festgelegt. Ist die Pumpquelle so stark, dass praktisch alle Elektronen im Angeregten Zustand vor dem Laserübergang befinden bringt stärkeres Pumpen keine höhere Ausgangsleistung mehr.
Aber was haben die strahlungslosen Prozeße damit zu tun?
thx |
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munich
Anmeldungsdatum: 04.02.2006
Beiträge: 255
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| munich Verfasst am: 08. Mai 2008 12:53 Titel: |
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Zu dem Thema hab ich gleich noch eine Frage:
Von welchen Faktoren hängt es ab, ob man die Moden wie in einem zylindrischen oder in einem kartesischen Koordinatensystem beobachtet?
Naja, ich würde mal schätzen das hängt von der Resonatorgeometrie ab, aber wie sieht der Zusammenhang genau aus?
Ich finde dazu leider keine einzige Quelle...
thx |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Mai 2008 13:48 Titel: |
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| munich hat Folgendes geschrieben: |
Die maximale Pumpleistung eines Lasers wird durch die Anzahl der Elektronen im Grundzustand festgelegt. Ist die Pumpquelle so stark, dass praktisch alle Elektronen im Angeregten Zustand vor dem Laserübergang befinden bringt stärkeres Pumpen keine höhere Ausgangsleistung mehr.
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Sicher?
Tipp: Betrachte mal die Summe aller drei oben genannten Prozesse (induzierte Absorption, induzierte Emission, spontane Emission). Siehst du dann, warum die Pumpleistung schon weit vorher an ihre Grenze stoßen kann? Wieviele Elektronen können maximal pro Zeit nach oben geschaufelt werden, und bei welcher Besetzungsverteilung bekommt man schon vorher eine Begrenzung für die Anzahl der Elektronen pro Zeit, die tatsächlich noch netto von unten nach oben "gepumpt" werden, wenn man versucht, immer mehr Pumpleistung draufzubraten?
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| Zitat: |
Von welchen Faktoren hängt es ab, ob man die Moden wie in einem zylindrischen oder in einem kartesischen Koordinatensystem beobachtet?
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Einzig und allein von deinen Vorlieben für die Wahl des Koordinatensystems.
Wahrscheinlich meinst du aber hier eher eine andere Frage: Welche Symmetrie werden die Moden haben, die sich in einem Laserresonator unter gegebenen Umständen wirklich ausbilden? Und da lautet die Antwort dann wirklich, dass das von der Resonatorgeometrie (und der Geometrie der räumlichen Verteilung des Verstärkermediums, ... ) abhängt. In einem Laser bildet sich ja bevorzugt die Mode aus, die am besten anschwingt und sich beim Verstärken am Ende durchsetzt; wenn der Resonator nicht eine einzige Mode klar genug bevorzugt, können auch mehrere verschiedene Moden gleichzeitig schwingen oder mehrere verschiedene Moden im zeitlichen Wechsel. |
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munich
Anmeldungsdatum: 04.02.2006
Beiträge: 255
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| munich Verfasst am: 08. Mai 2008 16:03 Titel: |
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Naja, für den Übergang zwischen Grundzustand und Pumpniveau ist ja der Wirkungsquerschnitt für die Absorption gleich dem für die induzierte Emission, deshalb funktioniert ja auch der Zweiniveaulaser nicht...
Heißt ich kann immer nur ein Elektron im Pumpniveau haben, da das sonst vom nächsten ankommenden Photon wieder direkt aufs Grundniveau geholt würde. Sprich der strahlungslose Übergang vom Pump aufs obere Laserniveau muss im Schnitt schneller sein, als die Photonen von der Pumpquelle kommen.
Right?
thx |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Mai 2008 16:25 Titel: |
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Einverstanden  Wenn das Pumpniveau nicht schnell genug ins obere Laserniveau entvölkert werden kann, dann bringt also stärkeres Pumpen vom Grundzustand ins Pumpniveau nichts.
Wenn du das anstatt für ein einziges Atom nun für viele Atome formulierst, wie hoch kann die Besetzung im Pumpniveau relativ zu der im Grundzustand höchstens werden? Wie groß wird also die Anzahl der Atome, die sich im Pumpniveau befinden, maximal im Vergleich zu der Anzahl der Atome sein können, die sie im Grundzustand befinden? |
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munich
Anmeldungsdatum: 04.02.2006
Beiträge: 255
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| munich Verfasst am: 08. Mai 2008 16:30 Titel: |
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Ich würd mal sagen höchstens genauso hoch...? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 08. Mai 2008 16:33 Titel: |
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Würde ich auch sagen |
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