Laser Verständnisfrage

Peter S. Gast #2629158 
Hallo,
Ich hoffe diese Frage passt hier in das Unterforum.
Ich habe in den letzten Tagen einiges zur Lasertheorie gelesen. 
Allerdings habe ich etwas grundlegend noch nicht verstanden. Damals in 
der Schule haben wir Atom- und Quantenphysik behandelt, jedoch nicht den 
Laser.

Nun zur Frage. Es geht um den "klassischen" He-Ne Laser. Ich habe immer 
noch nicht verstanden warum man nicht einfach Neon direkt anregt.
Die Anregungsenergie von Neon beträgt 20.66eV. Dies stimmt mit meinen 
Erinnerungen zum Frank-Hertz Versuch überein, Neon leuchtet ab einer 
Beschleunigungsspannung von ca 21V.
Wozu ist nun das Helium mit einer nur geringfügig kleineren 
Anregungsenergie gut?

Frohe Ostern!
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Stefan Salewski Gast #2629183 
>Ich habe in den letzten Tagen einiges zur Lasertheorie gelesen.

Für Laserbetrieb braucht man Inversion -- ein oberes Niveau muss stärker 
besetzt sein als ein unteres Laserniveau. Wenn man optisch anregt, geht 
das nur, wenn man mehr als 2 Niveaus hat. (Bei nur zwei Niveaus erhält 
man durch optisches Pumpen allenfalls Gleichbesetzung.) Beim He-Ne regt 
man die Helium-Atome elektrisch an, die übertragen dann ihre Energie auf 
die Neon Atome. Es kommt also nicht so sehr auf die Energie-Differenz 
an, sondern darauf, dass man das obere Laserniveau effizient auffüllt.

Dazu steht auch was bei Wikipedia, und sicher auch sonst wo im Netz

http://de.wikipedia.org/wiki/Helium-Neon-Laser
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Gegenfrage Gast #2629186 
> Nun zur Frage. Es geht um den "klassischen" He-Ne Laser. Ich habe immer
> noch nicht verstanden warum man nicht einfach Neon direkt anregt.
> Die Anregungsenergie von Neon beträgt 20.66eV. Dies stimmt mit meinen
> Erinnerungen zum Frank-Hertz Versuch überein, Neon leuchtet ab einer
> Beschleunigungsspannung von ca 21V.
> Wozu ist nun das Helium mit einer nur geringfügig kleineren
> Anregungsenergie gut?

Die Frage bezieht sich darauf, warum mann anstatt 4 Niveaus nicht 3 
nimmt.
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Stefan Salewski Gast #2629197 
>Die Frage bezieht sich darauf, warum mann anstatt 4 Niveaus nicht 3
>nimmt.

Mag sein.

Bei einem 4-Niveau-Laser ist das untere Laserniveau ja oft sehr wenig 
besetzt, dann kann man schon durch wenig Pumpen Inversion erzeugen.

Aber all das kann man mittlerweile sicher alles im Netz nachlesen -- 
sonst eben ein Buch wie "Svelto: Principles of Lasers."
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Purzel H. #2629261 
Ein 3 Niveau laser kann nur im Pulsbetrieb laufen. Man braucht oben ein 
zweites Niveau, mit kleinerer Energie, aber langer Lebendauer. So ganz 
nebenbei, ist Lasertechnologie eine ganze Semestervorlesung fuer sich, 
und auch da kommt nicht alles dran.
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Stefan Salewski Gast #2629679 
Autor: Delta Oschi (hacky)
Datum: 10.04.2012 06:24

>Ein 3 Niveau laser kann nur im Pulsbetrieb laufen.

Nein, das ist so pauschal nicht richtig.
Faserlaser etwa, bei denen aufgrund der Geometrie hohe Pumpintensität 
möglich ist, können als 3-Niveau-Laser im cw Betrieb arbeiten. Soweit 
ich mich erinnere einige andere Festkörperlaser auch, etwa Rubinlaser.
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Purzel H. #2630360 
Genau der Rubin Laser ist ein drei Niveau Puls Laser. Er wird mit einer 
Blitzlampe gepumpt.

Der obere der oberen Zustaenden hat eine kurze Lebensdauer, waehrend der 
tiefere eine lange Lebensdauer haben muss. Wird in den Duzenden 
Mikrosekunden liegen, kann aber auch millisekunden sein. Wie lange der 
Zustand lebt ist definiert und nachschlagbar. Das Pumpen fuehrt in den 
oberen Zustand. Der Uebergang vom unteren in den tiefen oberen Zustand 
sollte natuerlich verboten sein. Falls nicht, hat man eben einen drei 
Niveau Laser. das bedeutet, die Inversion kann nicht permanent sein. Ein 
vier Niveau Laser hat unten auch zwei Zustaende.
Es wuerde mich sehr wundern wenn ein Erbium Laser ein drei Niveau Laser 
sein sollte.
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