Unpolarisiertes Laserlicht ??

ZENIE · Anmeldungsdatum: 20.09.2012 Beiträge: 8

Hallo Laserfüchse,

jetzt will ich es wirklich ganz genau wissen, und ja nicht an
der Optikplatte wackeln !

Womöglich ist es mit Schwierigkeiten verbunden, dem Laser KEINE
Polarisationsrichtung vorzuschreiben. Ich stelle mir ein Gerät vor,
in dem sämtliche Teile vollkommen rotationssymmetrisch zur
Drehsymmetrieachse gefertigt sind, und komplett aus isotropen, z.b.
amorphen Stoffen, Flüssigkeiten, Gasen bestehen. Auch ein
Monochromator, der keine Polarisationsrichtung bevorzugt, wäre als
Anordnung von planparallelen Interferenzschichten denkbar.
Nun bleibt nur eine Wellenzahl zwischen den parallelen
Resonatorspiegeln übrig, also nur eine Lichtfrequenz. Ein
Gauss-Profil soll er auch haben, ist ein Qualitätsprodukt.

Da bleibt dem Licht letztlich nicht viel mehr übrig, als sich
auf irgendeine Art von Polarisation festzulegen.

Ich habe mir die Sache folgendermaßen durchdacht:

Das Licht, das durch die optische Anordnung geht,
lässt sich als Summe von Lichtanteilen auffassen. Einige
sind so polarisiert, andere sind anders polarisiert.
Nun hängt es vom Lasermedium ab, wie sich das System
verhalten wird. Wenn dem Lasermedium die Polarisation
völlig egal ist, dann erfährt jeder Lichtanteil exakt
den gleichen Verstärkungskoeffizienten.

Das ist vermutlich dann der Fall, wenn man den Laser so
weit herunter regelt, daß er fast am erlöschen ist.
Das bischen Licht, was dann noch durch geht, hätte
dann keinen Einfluß mehr auf das Lasermedium,
und ist außer Stande, dem Lasermedium eine Richtung
aufzunötigen. Weil dem Lasermedium nun keine
bevorzugte Richtung aufgenötigt ist, verstärkt es
alle Lichtanteile und Polarisationsrichtungen in gleichem
Maße.

Dann würde sich der seltsame Effekt einstellen, daß der
Laser sich irgendeine Polarisation rein zufällig aussucht,
wie er gerade lustig ist. Mal ist er linear polarisiert,
mal elliptisch, mal zirkular. Vielleicht bleibt die Polarisation
erhalten, vielleicht driftet sie auch. Vielleicht bleibt sie
stehen, wenn man das Gerät ringsherum entlang seiner
Symmetrieachse verdreht, vielleicht dreht sie sich auch mit.

Ebenso stellt sich die Frage, wie sich diverse Lasermedien
verhalten, wenn man höhere Laserleistungen erzeugt.
Wenn es so einen Effekt gäbe, daß der Laserstrahl dem Medium
eine Polarisationsrichtung aufdiktiert, dann könnte beispielsweise
nur die lineare Polarisation gewinnen, während die Rotationsebene
aufgrund der rotationssymmetrischen Apparatesymmetrie
naturgemäß völlig unbestimmt wäre. Oder die zirkulare Polarisation
bewirkt eine bevorzugte Verstärkung zirkularer Lichtanteile,
dann könnte er sich bistabil für eine Drehrichtung
entscheiden.

Wer weis genaueres ?

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Soweit ich Dein Anliegen durschaue, unterstellst Du einen Zusammenhang
zwischen Frequenz und Polarisationsrichtung. Den gibt es in der Form
nicht. Und falls es den von Dir gewünschten theoretischen Aufbau gäbe,
wäre das Licht eben unpolarisiert. Die Polarisation von Laserlicht ist bei
vielen Modellen tatsächlich bauartbedingt. Wieso ist das ein Problem?

ZENIE · Anmeldungsdatum: 20.09.2012 Beiträge: 8

Ich hätte gerne einen mit Monochromator, und der hat nur
eine Frequenz. Und bei dieser einen Frequenz kann man jedem
Punkt im Raum eine Phase und Amplitude des Lichtfeldes
zuordnen. Man könnte den selben Gedankengang auch so ausdrücken:
Man registriert die elektromagnetischen Feldvektoren
in genau dem "Stroboskop"-Takt der Laserfrequenz.

Wenn nun die stehende Welle im Resonator anschaut, dann muss
sie zwangsläufig polarisiert sein.

Angenommen die Polarisationsrichtung ändert sich, sagen wir,
sie dreht sich mit einem Megahertz. Dann ist jeder linear polarisierte
Anteil ein pulsierendes Licht mit einem Megahertz Modulation.
Dann ist der Laserstrahl ein Frequenzgemisch mit einem
Megahertz Breite.

Viele Lasergeäte ohne Monochromator denen man auch mit der Pumpleistung ordentlich einheizt, damit auch was heraus kommt, womit
man seine Stahlplatten schneiden kann, erzeugen innerhalb der
natürlichen Linienbreite ein Frequenzgemisch. Jede einzelne
Frequenz kann man dann für sich genommen als stehende
Welle ansehen, wenn man die anderen einstweilen ignoriert.
Jede für sich hat dann eine Polarisation, doch die ganze
Mixtur unterschiedlicher Frequenzen und Polarisationsrichtungen
kann man nur noch als unpolarisiert bezeichnen.

Aber was ist mit dem Laser, der wirklich nur eine Frequenz
kann und perfekt rotatiossymmetrisch gefertigt ist ?

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Was ist damit?

Wie gesagt, wenn man Deinen theoretischen Laser annimmt, mit flüssigem Medium,
nichtpolarisierendem Monochromator, etc., dann ist Dein austretendes Licht
unpolarisiert. Und das wird es auch bleiben, bis Du ihm mit irgendeiner
Maßnahme eine Vorzugspolarisation aufzwingst, was technisch bedeutet, alle
übrigen Polrichtungen abzutrennen.

Licht wird sich nicht spontan in einer Richtung "solidarisieren".
Photonen sind nicht wahlberechtigt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18131

Laron · Anmeldungsdatum: 20.02.2012 Beiträge: 230

Für den Laserprozess hast Du Recht, aber was ich eigentlich meinte
war das Licht, nachdem es den Laser verlassen hat. Da habe ich offenbar
zu flapsig formuliert.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18131

OK, dann ist's ja klar

Fonsi · Gast

Ein Laser ohne Brewsterfenster strahlt unpolarisiertes Licht ab.