Farbstofflaser

Ein Farbstofflaser ist eine in der Wellenlänge abstimmbare Laser-Lichtquelle, bei dem als optisch aktives Medium ein spezieller Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird. Die dabei als Laserfarbstoffe eingesetzten Emittermoleküle sind chemisch teilweise sehr unterschiedlich, um den Spektralbereich von nahem UV bis ins nahe IR abzudecken.^[1] Jeder einzelne Farbstoff deckt dabei einen spektralen Bereich von typischerweise 30–60 nm ab. Farbstofflaser besitzen innerhalb ihres Resonators ein dispersives Element (z. B. ein Gitter oder Etalon), mit dem die Emissions-Wellenlänge des Lasers im Betrieb eingestellt werden kann. Durch Verstellen des dispersiven Elements wird der Farbstofflaser über oben genannten Spektralbereich frei durchstimmbar. Farbstofflaser können sowohl im Dauerstrich- als auch im Pulsbetrieb eingesetzt werden.

In der Regel wird der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst und entweder durch eine Küvette gepumpt oder es wird mittels einer schlitzförmigen Düse ein Freistrahl in Form eines planparallelen Flüssigkeitsfilms erzeugt und damit umgepumpt. In der Küvette bzw. im Freistrahl wird der Farbstoff optisch angeregt („optisch gepumpt“). In der Regel geschieht das mit einem Pumplaser (z. B. Argonlaser, frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser, Excimer-Laser), seltener mittels Blitzlampen. Das Umpumpen der Farbstofflösung ist notwendig, da die Farbstoffmoleküle im Lichtfeld der Pumplichtquelle ihre Struktur reversibel verändern (sogenanntes Ausbleichen durch Besetzung langlebiger Molekülzustände). Daher ist es zum stabilen (Dauerstrich-)Betrieb des Lasers nötig, die Farbstofflösung in regelmäßigen Abständen im Pumpvolumen auszuwechseln. Dadurch werden auch die Verluste durch Anregung von Triplettzuständen minimiert. Auch ist es notwendig das Medium zu kühlen, da durch die strahlungsfreien Übergänge im 4-Niveau-System ein Aufheizen des Mediums erfolgt.

Das wichtigste Einsatzgebiet der Farbstofflaser ist die Laserspektroskopie; durch die abstimmbare Wellenlänge können z. B. Zusammensetzung, Temperatur und Strömung von Gasen untersucht werden.

1. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Schäfer_Drexhage.