Anwendungsgebiete von bestimmten Linenbreiten

[lerockt]

Hallo Liebe Laserfreaks

Ich beschäfftig mich gerade, im Rahmen einer Prüfungsvorbereitung, mit der Frage:

Welche Anwendungen in der Lasertechnik bebesonders schmale Lienenbreiten benötigen
und welche Anwendungen unabhänig von der Linienbreite sind?

Perfekt wäre, wenn es noch eine Begründung dazu gibt.

MFG

[guido]

Hi,

dann schilder uns doch mal die Gedanken die DU dir schon dazu gemacht hast, nicht das wir für den neuen
MFG hier irgendwas doppelt moppeln. Woher hast du den z.B. den Begriff Linienbreite ? Von welchen Dimensionen
reden wir ?

[lerockt]

Hi,

ich dachte das Linienbreite in der Lasertechnik ein gängiger Begriff sei

Es geht um die breite der Spektrallinie (also deren schmalen Frequenzbereich).
Die natürliche Linienbreite hängt bekanntlich von der Lebensdauer des Ausgangszustands ab
und verbreitern sich durch den Dopplereffekt und/oder Druck- bzw. Stoßverbreiterung.

Mir ist bewusst und verständlich, dass bei der Entfernungsmessung die Lienenbreite kaum eine rolle spielt.
Hier könnte ich noch ein 2 Bsp. gebrauchen.

Laserstrahlung mit schmaler Linienbreite wird im bereich der Datenübertragen (Glasfasertechnik, speziell für Ein- und Auskopellung) verwendet.
Hier bräuchte ich eine Erläuterung, warum schmale Lb nötig bzw vorteilhaft sind und ein weiteres Bsp wäre auch super

[ekkard]

Besonders geringe Linienbreiten benötigt man bei so genannten Atomuhren, Mössbauer-Effekt-Messungen, Steuerung von Bose-Einsteinkondensaten, Atom- und Molekülstößen (Impulsübertragung). Generell kann man sagen, dass es um die exakte Ansteuerung von quantenmechanischen Resonanzen geht, meist bei tiefen Temperaturen (4K und weniger). Dort ist auch die Resonanz quantenmechanischer Systeme sehr empfindlich. Selbst alle möglichen Fremdfelder (magnetisch, elektrostatisch, Gravitation) verschieben diese Resonanzniveaus. Meist will man solche Effekte exakt vermessen (oder sonstwie ausnutzen). Eine breite Linie würde die Effekte gar nicht darstellen.

Bei sicherheitstechnisch relevanten Anwendungen im Show-Business strebt man möglichst breite Linien an. Damit werden die Abbildungsbedingungen im Auge (geringfügig) günstiger.
Bei der optischen Vermessung (Längenmessung) ist die Linienbreite i. A. vergleichsweise uninteressant, weil es sich meist um makroskopische Maße handelt (Auszählung von Interferenz-Streifen).
Ähnliches gilt für ablative Laseranwendungen, wo einfach nur die schlagartige Erwärmung einer dünnen Oberflächenschicht angestrebt wird (Materialbearbeitung, Augenheilkunde).

Willst du wissen, wie man geringe oder größere Bandbreiten erzeugen kann? (Da habe ich keine persönlichen Erfahrungen und schlau machen kannst du dich in deiner Lehranstalt schließlich besser, als ich mich zu Hause).

[undineSpektrum]

Hallo "lerockt" :

erstmal herzlich willkommen hier, auch mit Deiner Frage.
Ich denke Du bist jemand der oder die studiert, wenn Du Dich auf eine Prüfung zu so einem Thema vorbereitest - Deinen Antworten zeigen ja auch, dass Du detailliertere Kenntnisse über den Begriff der Linienbreite hast.
Ich kann Dich grundsätzlich beruhigen : Der Begriff der Linienbreite ist ein gängiger Begriff der Laserphysik und der gesamten Optik und für einige Anwendungen essentiell wichtig / ausschlaggebend dafür Laser als Lichtquelle zu benutzen.
Der Laserlicht zeichnet sich ja durch aussergewöhnliche Eigenschaften in allen drei wichtigen Größen von Lichtwellen aus : Amplitude (Leistungs- und Energiedichte ), Frequenz/Wellenlänge (Spektrale Reinheit / Einfarbigkeit aber auch Kohärenz) und Phasenstabilität ( Kohärenz ) aus...

Du fragst ja nach der Linienbreite...
Typische Anwendungen der großen Frequenzreinheit sind Anwendungen der Laserspektroskopie... ekkards Beispiele sind Sonderfälle davon.
Ein Meßverfahren welches ohne Laserlicht kleine Bandbreite der Wellenlänge nicht denkbar ist ist die "Dopplerfreie Laserspektroskopie" z.B. in der Gasphase... ein typisches Beispiel.
Aber auch in der Meßtechnik spielt die kleine Frequenzbandbreite eine große rolle : Interferometrie ( Optical Long Distance Interferometrie ), da eine breitbandige Lichtquelle nur ein kleines Kohärenzvolumen erzeugen kann.
Ein solches Meßverfahren gestattet die Bestimmung von Längen in Bereich der Lichtwellenlängen des Laserlichtes über viele Kilometer... dafür werden der Helium-Neon-Laser als Gaslaser verwendet... Frequenzstabilisiert.
Was solche Laser leisten können schau mal hier im Forum unter "Allgemeine Selbstbauprojekte" -> optischer Beschleunigungssensor nach ....

Soviel erstmal... vielleicht folgen noch Ergänzungen...

Viel Erfolg bei Deiner Prüfung!

Grüße,

Undine

[lerockt]

Vielen Dank für die nette Begrüßung und tollen Antworten an euch beide (ekkard und undineSpektrum)

Richtig erkannt, ich bin Student.
Die Antworten sin auch völlig ausreeichend, den Rest bekomme ich jetzt auch zusammen.
Ist echt eine große Hilfe!
In meiner Literatur, Aufzeichnung und Internet habe ich keine
zufriedenstellenden antworten gefunden...oder ich habe mich iwie verrannt .

also vielen Dank

ich hoffe ich kann im Forum auch bald behilflich sein

[undineSpektrum]

Hallo,

auch wenn´s sich vielleicht schon erledigt hat, ist vielleicht doch noch mal interessant ...
Die Frage von "lerockt" war:

Zitat anfang
"Laserstrahlung mit schmaler Linienbreite wird im bereich der Datenübertragen (Glasfasertechnik, speziell für Ein- und Auskopellung) verwendet.
Hier bräuchte ich eine Erläuterung, warum schmale Lb nötig bzw vorteilhaft sind und ein weiteres Bsp wäre auch super"
Zitat Ende

Bei einer Übertragung von Lichtsignalen durch Glasfasern liegt das eigentlich auch schon auf der Hand:
Bei der Ausbreitung eines Lichtsignals durch eine Glasfaser mit einer größeren spektralen Bandbreite bewegen sich die verschiedenen Frequenz- oder Wellenlängenkomponenten der Lichtsignale mit unterschiedlicher Phasengeschwindigkeit in der Faser - es entsteht Dispersion ( wie bei der Zerlegung von Sonnenlicht durch ein Prisma ) die das Signal bei größeren Übertragungsstrecken stark verzerrt.
Dieser Effekt wird durch die Verwendung von Laserlicht mit einer sehr schmalen Frequenzbandbreite minimiert.
Auch andere Effekte der Dispersion einer Glasfaser wie z.B. deren Abmessungen ( Monomode-Fasern ) können durch die Verwendung von Laserlicht in Ihrer Auswirkung im Hinblick auf die Signalverzerrung bei der Lichtausbreitung minimiert werden.
Dadurch dass sich die Laserstrahlung als Strahlung fast nur einer Wellenlänge gut fokussieren lässt lassen sich auch sehr kleine Fokusdurchmesser erzielen, die mit Breitbandstrahlung ( z.B. thermischem Licht ) nicht möglich sind. Stichworte hierfür sind -> Dispersion / chromatische Abberation / numerische Apertur einer Faser usw...

Grüße,

Undine