LPT-11 Serienexperimente an einem Halbleiterlaser

Beschreibung

Ein Laser besteht im Allgemeinen aus drei Teilen
(1) Laserarbeitsmedium
Für die Lasererzeugung ist die Wahl eines geeigneten Arbeitsmediums entscheidend. Dieses kann gasförmig, flüssig, fest oder halbleitend sein. In einem solchen Medium lässt sich die Teilchenzahlumkehr realisieren, die eine notwendige Bedingung für die Lasererzeugung darstellt. Das Vorhandensein metastabiler Energieniveaus ist dabei von großem Vorteil. Derzeit existieren nahezu 1000 verschiedene Arbeitsmedien, die ein breites Spektrum an Laserwellenlängen vom VUV- bis zum fernen Infrarotbereich erzeugen können.
(2) Anreizquelle
Um eine Umkehrung der Teilchenzahl im Arbeitsmedium zu erreichen, ist es notwendig, das atomare System mithilfe bestimmter Methoden anzuregen, um die Teilchenzahl im oberen Energieniveau zu erhöhen. Im Allgemeinen kann man dielektrische Atome durch elektrische Anregung mittels Gasentladung und Elektronen mit kinetischer Energie anregen. Alternativ kann man das Arbeitsmedium mit einer gepulsten Lichtquelle bestrahlen (optische Anregung). Weitere Anregungsmethoden sind thermische und chemische Anregung. Verschiedene Anregungsmethoden werden als Pump- oder Anregungsprozesse bezeichnet. Um eine kontinuierliche Laserleistung zu erzielen, ist es notwendig, kontinuierlich zu pumpen, damit die Teilchenzahl im oberen Energieniveau stets höher ist als im unteren.
(3) Resonanzraum
Mit geeignetem Arbeitsmaterial und einer geeigneten Anregungsquelle lässt sich die Teilchenzahl umkehren. Da die Intensität der stimulierten Strahlung jedoch sehr gering ist, ist dieses Verfahren praktisch nicht anwendbar. Daher wird die Verstärkung mithilfe eines optischen Resonators erwogen. Ein solcher optischer Resonator besteht aus zwei hochreflektierenden Spiegeln, die an den beiden Enden des Lasers gegenüberliegen. Der eine Spiegel reflektiert nahezu vollständig, der andere reflektiert das Licht größtenteils und lässt nur wenig durch, sodass der Laserstrahl den Spiegel durchdringen kann. Das in das Arbeitsmedium zurückreflektierte Licht regt fortwährend neue stimulierte Strahlung an und wird so verstärkt. Dadurch oszilliert das Licht im Resonator hin und her und löst eine Kettenreaktion aus, die sich lawinenartig verstärkt und schließlich am einen Ende des teilweise reflektierenden Spiegels einen starken Laserstrahl erzeugt.

Experimente

1. Charakterisierung der Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers

2. Divergenzwinkelmessung eines Halbleiterlasers

3. Messung des Polarisationsgrades eines Halbleiterlasers

4. Spektrale Charakterisierung von Halbleiterlasern

Spezifikationen