Gepulste Laser emittieren Licht nicht kontinuierlich, sondern in kurzen Impulsen. So funktionieren sie im Allgemeinen:
Energiespeicher:
Bei gepulsten Lasern wird typischerweise Energie über einen bestimmten Zeitraum gespeichert, bevor sie schnell wieder freigesetzt wird, um einen kurzen, intensiven Laserlichtstoß zu erzeugen.
Pumpmechanismus:
Gepulste Laser nutzen einen Pumpmechanismus, um das Verstärkungsmedium anzuregen, ähnlich wie kontinuierliche Laser. Dieser Pumpmechanismus kann je nach Lasertyp optisch, elektrisch oder chemisch sein.
Bevölkerungsinversion:
Der Anregungsprozess führt zu einer Besetzungsumkehr im Verstärkungsmedium, wobei sich mehr Atome oder Moleküle im angeregten Zustand 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 stimulierte Emission genannt und führt zur Lichtverstärkung.
Q-Switching oder Mode-Locking:
Gepulste Laser nutzen Techniken wie Güteschaltung oder Modenkopplung, um die Freisetzung gespeicherter Energie im Verstärkungsmedium zu steuern. Bei diesen Techniken werden die Hohlraumverluste oder die Eigenschaften des Verstärkungsmediums manipuliert, um das Lasern zu unterdrücken, bis das gewünschte Energieniveau erreicht ist.
Energiefreisetzung:
Sobald die im Verstärkungsmedium gespeicherte Energie ein bestimmtes Niveau erreicht, wird sie schnell freigesetzt, wodurch ein Laserlichtstoß in einem kurzen Impuls ausgesendet wird. Dieser Impuls kann im Vergleich zur Durchschnittsleistung des Lasers sehr hohe Spitzenleistungen aufweisen.
Wiederholungsrate:
Gepulste Laser können mit unterschiedlichen Wiederholungsraten arbeiten, die bestimmen, wie oft Impulse ausgesendet werden. Die Wiederholungsrate kann vom Single-Shot-Betrieb (bei dem ein einzelner Impuls ausgesendet wird) bis zu hohen Wiederholungsraten in der Größenordnung von Kilohertz oder sogar Megahertz variieren.
Anwendungen:
Gepulste Laser werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise Steuerung der Energieabgabe und hohe Spitzenleistungen erforderlich sind. Dazu gehören Lasermikrobearbeitung, Laserablation, Laserentfernungsmessung, medizinische Verfahren, Spektroskopie und wissenschaftliche Forschung.
Durch die Steuerung des Timings und der Dauer der Impulse ermöglichen gepulste Laser eine präzise Materialbearbeitung, -messung und -manipulation, was sie zu unschätzbaren Werkzeugen in einer Vielzahl von Bereichen macht. Die spezifischen Eigenschaften und die Leistung eines gepulsten Lasers hängen von Faktoren wie dem Pumpmechanismus, der Pulsdauer, der Pulsenergie und der Wiederholungsrate ab.
