Farbstofflaser

Farbstofflaser sind Laser, deren Gewinnmedium aus einer organischen Farbstofflösung in einem Lösungsmittel besteht und in einem optischen Resonator angeordnet ist. Die Farbstofflösung wird typischerweise in einer Küvette oder in einem fließenden System geführt, damit Moleküle regelmäßig erneuert werden. Wegen der breiten Emissionsbänder der Farbstoffe ist die Wellenlänge des Laserlichts stark tunbar.

Funktionsprinzip: Der Farbstoff absorbiert Pumplicht aus einer externen Quelle und emittiert Licht durch stimulierte Emission innerhalb des Resonators. Die effektive Ausgangswellenlänge ergibt sich aus dem Emissionsspektrum des Farbstoffs und dem Resonator-Modus. Durch Auswahl unterschiedlicher Farbstoffe, Lösungsmittel und durch optische Elemente im Resonator lässt sich das Spektrum weit verschieben.

Aufbau und Pumpquellen: Typische Dye-Laser verwenden gepumpte Quellen wie gepulste Stickstoff- oder Argon-Ion-Laser, Nd:YAG-Laser mit Frequenzverdopplung oder moderne Diode-Pumpquellen. Die Farbstofflösung wird zirkuliert, um Photobleaching und Erwärmung zu minimieren. Der Resonator wird häufig mit Prismensystemen oder Gitterdichtern zur Feinabstimmung der Wellenlänge ausgestattet; oft erfolgt das Tunen auch extern.

Eigenschaften und Herausforderungen: Die Farbstofflaser bieten eine sehr breite Tunbarkeit, meist vom sichtbaren Spektrum bis zum nahen Infrarot, abhängig von Farbstoff und Lösungsmittel. Nachteile sind Photobleaching, begrenzte Lebensdauer der Farbstoffe, chemische Umweltaspekte der Lösungsmittel sowie relativ niedrige bis moderate Effizienz und erhöhter Wartungsaufwand.

Anwendungen und Stellung: Historisch bedeutend als flexible, tunbare Laserquelle in der Grundlagenforschung; heute werden OPOs häufig bevorzugt, doch Farbstofflaser bleiben in Laboren relevant, wenn eine spezifische Wellenlänge benötigt wird, die von anderen Quellen schwer zu erreichen ist.