Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Lasermedium entnommen aus:

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Lasermedium entnommen aus:"—  Präsentation transkript:

1 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Lasermedium entnommen aus: Kneubühl, F.K. and M.W. Sigrist, Laser. 3 ed. Teubner Studienbücher. 1991, Stuttgart: Teubner. entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p hf 0 I(f) f f0f0 2 Niveau System (Energieniveaus des Lasermediums) Adsorption spontane Emission stimulierte Emission Besetzungsinversion: N 2 > N 1 Linienbreite des Übergangs Spektrallinie

2 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Resonator entnommen aus: Kneubühl, F.K. and M.W. Sigrist, Laser. 3 ed. Teubner Studienbücher. 1991, Stuttgart: Teubner. Resonator: nur stehende Wellen sind stationär (Rückkopplung!) I(f) f fnfn Moden (Eigenschwingungen): L = nc/2f n ; n = 0, 1, 2,...

3 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Modenselektion im Resonator entnommen aus: Sackmann, E., Vorlesungsskript Biophysik (3. Auflage). 1992, Technische Universität: München. §12. Spektrallinie I(f) f Moden des Resonators nur die Moden des Resonators die innerhalb der Spektrallinie liegen können verstärkt werden -> Modenselektion (Rückkopplung)

4 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p Modenkopplung Feldstärke der Mode M: u M aus Lasergleichung (siehe PIII): du M /dt - p M u M + u M ( u M 2 + u M' 2 ) = 0 multipliziere mit 2u M 2 u M (du M /dt) - 2p M u M u M + 2u M u M ( u M 2 + u M' 2 ) = 0 -> d( u M 2 ) /dt) - 2p M u M u M 2 ( u M 2 + u M' 2 ) = 0 Intensität der Mode l: I M = -> dI M /dt - 2p M I M + 2I M (I M + I M' ) = 0

5 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p Modenkopplung dI M /dt = 2p M I M - 2I M (I M + I M' ) dI M /dt: Zu-/ Abnahme der Modenintensität durch: 2p M I M : Pumpen des Lasers mit Pumpstärke p (lineare Term) -2I M (I M + I M' ): Verluste durch Abstrahlen (nicht-linearer Term!) Kopplung der Moden M und M' ! Inversion ist "Nahrung" aller Moden! d.h. wenn Mode M Inversion abbaut, kann keine Mode M' abgestrahlt werden ist Kopplungsparameter

6 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p = 0: keine Kopplung zwischen den Moden -> unabhängige Schwelle für Laserbetrieb; Moden beeinflussen sich nicht und können beliebig koexistieren = 1: maximale Kopplung zwischen den Moden -> durch Rückkoplung und Selbstverstärkung (stimulierte Emission) geht alle Energie letztendlich auf eine Mode über und die anderen Moden sterben aus; iterativer Prozess: je stärker die eine Mode wächst umso schwächer wird andere Mode = 2/3: stehende Wellen im Resonator -> eine Mode dominiert, da aber keine vollständige Kopplung besteht werden die anderen Moden nicht völlig verdrängt evolutionäre Selektion der Moden: "Die Anregung einer Mode mit Selektionsvorteil gegenüber den anderen führt zur Erhöhung der Schwelle, so dass die ungünstigsten Moden noch schneller aussterben. Um diese am Leben zu erhalten muss noch stärker gepumpt werden

7 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p Vergleich mit Eigenschen Selektionsgleichungen - Lasermoden - stimulierte Emission (nur wenn eine Mode schon da ist kann sie sich verstärken) - Modenkopplung - Spezies - Replikation (Autokatalyse) - fehlerhafte Replikation ermöglicht Übergang zu anderer Spezies

8 Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik entnommen aus: Richter, P., Evolution - eine Folge von Phasenübergängen. Physik in unserer Zeit, : p


Herunterladen ppt "Der Laser als Beispiel für die Evolution von Eigenzuständen eines Resonators - Ein Beispiel für Musterbildung in der Physik Lasermedium entnommen aus:"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen