Kontinuierliche Laser arbeiten nach dem Prinzip der kontinuierlichen Wellenemission (CW) von Laserlicht. So funktionieren sie im Allgemeinen:
Medium gewinnen:
Kontinuierliche Laser verfügen über ein Verstärkungsmedium, ein Material, das Licht durch stimulierte Emission verstärken kann. Dieses Verstärkungsmedium kann je nach Lasertyp ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein.
Erregung:
Das Verstärkungsmedium wird mit einer externen Energiequelle angeregt. Diese Anregung könnte je nach Lasertyp durch verschiedene Methoden wie elektrische Entladung, optisches Pumpen oder chemische Reaktionen erreicht werden.
Bevölkerungsinversion:
Der Anregungsprozess erzeugt eine Besetzungsinversion im Verstärkungsmedium. Das bedeutet, dass sich im angeregten Zustand mehr Atome oder Moleküle befinden als im Grundzustand.
Stimulierte Emission:
Wenn ein Photon das Verstärkungsmedium passiert, stimuliert es die angeregten Atome oder Moleküle, einen Übergang in einen niedrigeren Energiezustand zu vollziehen und ein weiteres Photon derselben Wellenlänge und Phase auszusenden. Dieser Vorgang wird als stimulierte Emission bezeichnet und ist die Grundlage der Laserverstärkung.
Optischer Hohlraum:
Das Verstärkungsmedium befindet sich in einem optischen Hohlraum, der aus zwei einander gegenüberliegenden Spiegeln besteht. Einer dieser Spiegel ist vollständig reflektierend, während der andere teilweise transparent ist, um etwas Licht durchzulassen.
Feedback und Verstärkung:
Die emittierten Photonen prallen zwischen den Spiegeln des optischen Hohlraums hin und her. Während sie das Verstärkungsmedium passieren, stimulieren sie eine weitere Emission, was zu einer Verstärkung des Lichts führt.
Kontinuierliche Wellenemission:
Solange die Anregungsquelle weiterhin Energie liefert, um die Besetzungsinversion im Verstärkungsmedium aufrechtzuerhalten, und die Verluste im optischen Hohlraum ausgeglichen werden, emittiert der Laser einen kontinuierlichen Strahl kohärenten Lichts.
Ausgangskopplung:
Ein Teil des verstärkten Lichts kann durch den teilweise transparenten Spiegel aus dem optischen Hohlraum austreten und bildet den Ausgangsstrahl des Lasers.
Kontinuierliche Laser werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen ein kontinuierlicher, stabiler Ausgangsstrahl erforderlich ist, beispielsweise beim Laserschneiden, Laserschweißen, Lasergravieren und in der wissenschaftlichen Forschung. Die spezifischen Eigenschaften und die Leistung eines kontinuierlichen Lasers hängen von Faktoren wie der Art des Verstärkungsmediums, der Anregungsmethode, dem Design des optischen Hohlraums und den im Lasersystem implementierten Steuermechanismen ab.
