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| Resonator mit Littman-Anordnung |
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Verschiedene Eigenschaften des Diodenlasers verändern sich durch Gitterrückkopplung vorteilhaft, so daß diese Technik verbreitet angewendet wird. Insbesondere verringert sich die Bandbreite des emittierten Lichts (Linienbreite) durch optische Rückkopplung, so daß ein auf diese Weise frequenzstabilisierter Laser für hochauflösende spektroskopische Anwendungen genutzt werden kann. Die typische Linienbreite einer Laserdiode (d.h. ohne Rückkopplung) von 50-100 MHz kann in den Bereich von wenigen MHz, unter Umständen bis herunter zu kHz veringert werden. Zusätzlich ist es mittels der optischen Rückkopplung von einem Gitter möglich, den Diodenlaser auf einfache Weise auf die gewünschte Wellenlänge, z.B. in die Nähe eines atomaren Übergangs zu bringen. Für diese optischen Rückkopplungen werden externe Resonatoren verwendet, von denen sich vor allem die Littrow- und Littman Aufstellung durchgesetzt haben.
Eine zweite Konstruktion ist der externe Resonator in Littman-Anordnung. Der Ausgangsstrahl der Laserdiode trifft auch hier auf ein Gitter. Die erste Beugungsordnung des Gitters wird auf eine Reflexionsoptik (Spiegel oder Prisma) gebracht und von dieser über das Gitter in die Diode zurückgeworfen. Hier bilden die Spiegeloptik und die Diode den Resonator - die nullte Beugungsordnung dient wieder als Nutzstrahl. Durch Drehungen der Spiegeloptik kann die Laserwellenlänge durchgestimmt werden.
Littrow- und Littman-Diodenlaser zeichnen sich jeweils durch Eigenschaften aus, die sie für unterschiedliche Anwendungen prädestinieren. Der Diodenlaser in Littrow-Anordnung ist besonders einfach zu justieren, günstig zu realisieren und bietet außerdem höhere Ausgangsleistungen als der Littman-Diodenlaser. Der Hauptnachteil der Littrow-Anordnung ist ein sich beim Durchstimmen bewegender Strahl. Hauptanwendung dieses Lasertyps sind z.B. Raman-Spektroskopie und optisches Pumpen von Atomen oder Molekülen, wobei schmale Linienbreiten, genaue Einstellbarkeit der Wellenlänge und hohe Ausgangsleistung gefordert sind, ein Durchstimmen der einmal eingestellten Laserwellenlänge aber nicht routinemässig vorgesehen ist. Soll dagegen die Wellenlänge über weite Bereiche durchgestimmt werden, und darf sich der Ausgangsstrahl dabei nicht bewegen, so ist die Littman-Anordnung zu bevorzugen, da hier die Wellenlängendurchstimmung durch Spiegeldrehung erfolgt und das Gitter und damit auch der Nutzstrahl dabei nicht bewegt wird. In beiden Anordnungen wird ein piezoelektrisches Element verwendet, mit dem die Wellenlänge um etwa 1 nm durchgestimmt werden kann. | |
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