Organische Polymerlaser der neuen Generation, CW-Betrieb mittels Dye-Laser-Discs (DLDs)

Der an der Universität Siegen entwickelte durchstimmbare Polymerlaser vereint die Vorteile eines Festkörperlasers mit der Variabilität eines klassischen Farbstofflasers.

Klassische Farbstoff-Laser basieren auf einem organischen Fluoreszenzfarbstoff als eigentlichem Lasermedium, der meist in einer Flüssigkeit gelöst ist. Diese Flüssigkeiten stellen im Betrieb oftmals ein großes Problem dar: Die verwendeten Lösungsmittel und Farbstoffe müssen chemisch äußerst rein sein, weil sonst kleinste Verunreinigungen sofort den Laserprozess unterbinden würden. Dabei altern die Lösungen im Einsatz relativ schnell und kleinste Lecks im Durchfluss-System führen sofort zu großen Kontaminationen der Umgebung. Zudem müssen alte Lösungen als Sonderabfall behandelt werden.

Deshalb hat man früh versucht, die Farbstoffe in einer festen Matrix zu binden. Dabei zeigte sich, dass diese Konfiguration viele Probleme anderer Polymerlaser löst. Der Laserbetrieb konnte über mehrere Stunden mit nur einer Laserscheibe aufrechterhalten werden (>=100 µs). Dies wurde sogar mit einem im oberen mW-Bereich liegendem Leistungsbereich aufrechterhalten (Dauerstrichleistung um 300 mW, Spitze 800 mW) bei guter spektraler Reinheit (<= 1GHz) und feiner Abstimmung über einen großen Bereich (>= 30 nm bei 575 nm im Maximum). Die Strahlqualität M² ist kleiner als 1.2.

Weitere Vorteile dieses Systems: Minimaler Einsatz von teuren und teilweise umweltbelastenden Chemikalien sowie die Möglichkeit eines sehr schnellen und sicheren Austausches der Lasermedien. Die hohe Leistungsdichte im Resonator gestattet mit Hilfe von nichtlinearen Kristallen zudem noch eine Erweiterung des Abstimmbereichs in den tiefen UV-Bereich um 290 nm.