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Dioden-Laser werden wegen ihrer großen Linienbreite und Schwankungen der emittierten Wellenlänge zusätzlich stabilisiert.
Die Linienbreite der Laserdioden von der Grössenordnung 10 MHz ist für viele Anwendungen in der Quantenoptik und der Atomphysik nicht genügend. Vor allem die gezielte Anregung von Atomzuständen durch optische Übergänge erfordert eine hohe Frequenzauflösung. Durch die Verwendung eines Beugungsgitters, das einen Teil des von der Laserdiode emittierten Lichts in diese zurückreflektiert, kann ein externer Resonator realisiert werden.
Durch die Resonanzbedingung wird eine bestimmte Wellenlänge des von der Diode ausgestrahlten Lichts ausgewählt und die Linienbreite des Lasers beträchtlich verringert. Die Diode strahlt in waagrechter Richtung ab und auf der gegenüberliegenden Seite trifft der Strahl auf ein Beugungsgitter, dessen erste Beugungsordnung zurück in die Diode reflektiert wird. Die nullte Ordnung wird, um 90° umgelenkt, aus dem Laser ausgekoppelt. Das Reflexionsgitter und die Austrittsfläche der Laserdiode wirken als ein externer Resonator einer Länge l mit einer Resonanzwellenlänge
λres = n · 2l
Durch Verändern des Winkels α zwischen der Gitterebene und der Strahlachse kann man die Wellenlänge der zur Diode zurückreflektierten ersten Ordnung genau einstellen. Dabei ist der Drehpunkt des Gitters so zu platzieren, dass sich die Resonatorlänge entsprechend anpasst und es möglich ist, mit der selektierten Wellenlänge die Resonanzbedingung zu erfüllen. Die Linienbreite des Lasers verringert sich dadurch bis zu einigen hundert Kilohertz.
Der Winkel α zwischen Gitter und Diodenstrahl kann zusätzlich verstellt werden. Ist der Laser optimal eingestellt so kann durch eine angelegte Wechselspannung ein Frequenzbereich von mehreren Gigahertz kontinuierlich und ohne Modensprünge durchgestimmt werden. Dies wird in der Spektroskopie genutzt. Zudem kann durch Anlegen eines Regelsignals der Laser auf eine Spektrallinie stabilisiert werden. | |
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