Laserlinien

Laserlinien bezeichnen die spektralen Linien, die von Laserquellen emittiert werden. Im Gegensatz zu den breiten Emissionsspektren herkömmlicher Lichtquellen sind Laserlinien typischerweise extrem schmal, hochkohärent und intensiv. Dadurch eignen sie sich besonders gut als Referenzspektrum in der Wissenschaft sowie in der Technik.

Entstehung und Struktur: Die Laseremission entsteht durch stimulierte Emission in einem optischen Resonator. Die Emission wird durch die Resonator-Modes und die Übergänge im Lasermedium bestimmt. Das Spektrum besteht oft aus einer oder wenigen Linien, die einer oder mehreren longitudinalen Moden entsprechen. In Einmodenlasern dominiert eine Hauptlinie; Mehrmodenlaser zeigen mehrere Linien, getrennt durch den freien Modenabstand des Resonators.

Eigenschaften: Laserlinien zeichnen sich durch hohe spektrale Reinheit, geringe Linienbreite und hohe Kohärenz aus. Die Breite einer Linie wird durch Temperaturstabilität, mechanische Vibration, Pumpstrom und die Anzahl der Moden beeinflusst. Methoden zur Verringerung der Breite umfassen Temperatur- und Frequenzstabilisierung, externe Cavitäten sowie Frequenzkamm- oder Referenztechniken.

Typen und Selektionsmethoden: Typischerweise entstehen Laserlinien aus spezifischen Transitionslinien des Lasermediums oder aus den Resonatormoden. Zur Auswahl oder Verknappung einer bestimmten Linie kommen Etalons, Gitter und externe Resonatoren zum Einsatz. Gängige Lasertypen sind Festkörper-, Gas-, Farbstoff- und Halbleiterlaser; jeder Typ liefert charakteristische spektrale Eigenschaften.

Anwendungen: Laserlinien dienen als Kalibrierungslinien in der Spektroskopie, als stabile Referenzen in der Metrologie und in der Laserabsorption. Sie spielen auch eine zentrale Rolle in der Telekommunikation, der Lidar-Technik und in der optischen Messtechnik, wo enge Linien helfen, kleine Frequenzveränderungen genau zu erfassen.