DyeLasersysteme

DyeLasersysteme bezeichnen Laseranlagen, die organische Farbstoffe als Verstärkungsmittel in einer flüssigen Lösung verwenden. Sie bieten eine breite Tunierbarkeit des Ausgangsspektrums im sichtbaren und nahen Infraroten Bereich, abhängig von dem verwendeten Farbstoff und dem Aufbau des Resonators. Farbstofflaser werden typischerweise in Laboren eingesetzt, die flexible Spektralbereiche benötigen.

Aufbau: Der Farbstoff wird in Lösung (häufig Methanol oder Ethanol) in einem Küvetten- oder Zirkulationssystem geführt. Die Lösung wird optisch gepumpt, oft durch einen Argon-/Krypton-Ionlaser, Flashlampen oder moderne Diodenpumpen. Der Resonator besteht aus zwei Spiegeln (Ausgangs- und Hochreflexionsspiegel) und einer Wellenlängenwahlvorrichtung wie Dispersionselementen, Gratings oder Prismen. Zur Vermeidung von Photobleaching wird das Medium zirkuliert und gekühlt.

Funktionsweise: Die angeregten Farbstoffmoleküle liefern Stimulationsemission, die durch den resonatorischen Aufbau verstärkt wird. Die Wellenlänge wird durch die Farbstoffspektren und durch die im Resonator eingebauten Elementen bestimmt, wodurch eine breite Tunierbarkeit erreicht wird. Typische Konfigurationen umfassen lineare und Ringresonatoren (z. B. Littrow- oder Littman-Arrangement).

Anwendungen und Entwicklung: DyeLasersysteme finden Einsatz in der spektroskopischen Forschung, Fluoreszenz- und Molekularuntersuchungen und wurden in einigen medizinischen Anwendungen genutzt. In vielen Bereichen sind sie durch Festkörperlaser oder optische Parametrische Oszillatoren (OPO) ergänzt oder ersetzt worden, bleiben jedoch in bestimmten spezialisierten Labors erhalten.

Vor- und Nachteile: Vorteile sind die breite Tuningbandbreite und die relative Einfachheit des Aufbaus im Vergleich zu manchen Alternativen. Nachteile umfassen Farbstoffdegradation (Photobleaching), begrenzte Lebensdauer, aufwendige Kühlung und Wartung sowie Umweltaspekte durch Lösungsmittel. Die Geschichte beginnt in den 1960er-Jahren mit der Einführung der ersten Farbstofflaser.