„Strahlaufweiter“ – Versionsunterschied
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'''Strahlaufweiter''' sind optische Geräte, die einen kollimierten Lichtstrahl aufnehmen und seine Größe erweitern (oder umgekehrt seine Größe verringern). |
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{{Short description|Optical devices treating collimated light}} |
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{{Missing information|telescopic beam expanders|date=June 2013}} |
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'''Beam expanders''' are [[optics|optical]] devices that take a [[collimated beam]] of light and expand its size (or, used in reverse, reduce its size). |
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In der Laserphysik werden sie entweder als Intracavity- oder Extracavity-Elemente eingesetzt. Sie können von Natur aus teleskopierbar oder prismatisch sein. Im Allgemeinen verwenden prismatische Strahlaufweiter mehrere Prismen und sind als Mehrfachprismen-Strahlaufweiter bekannt. |
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In [[laser physics]] they are used either as intracavity or extracavity elements. They can be telescopic in nature or prismatic. Generally prismatic beam expanders use several prisms and are known as multiple-prism beam expanders. |
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Teleskopstrahl-Expander umfassen brechende und reflektierende Teleskope.<ref>{{cite book|last1=Duarte |first1=F. J. |authorlink=F. J. Duarte |editor1-last=Duarte |editor1-first=F. J. |editor2-last=Hillman |editor2-first=L. W. |year=1990 |chapter=Narrow-linewidth pulsed dye Laser oscillators |title=Dye Laser Principles |publisher=[[Academic Press]] |isbn=978-0-12-222700-4}}</ref> Ein allgemein verwendetes brechendes Teleskop ist das Galileische Teleskop, das als einfacher Strahlaufweiter für kollimiertes Licht fungieren kann. Der Hauptvorteil des galileischen Entwurfs besteht darin, dass ein kollimierter Strahl niemals auf einen Punkt fokussiert wird, sodass Effekte, die mit einer hohen Leistungsdichte wie einem dielektrischen Durchschlag verbunden sind, vermeidbarer sind als bei fokussierenden Entwürfen wie dem Kepler-Teleskop. Bei Verwendung als Intracavity-Strahlexpander in Laserresonatoren bieten diese Teleskope eine zweidimensionale Strahlaufweitung im Bereich von 20 bis 50. |
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Telescopic beam expanders include [[refracting telescope|refracting]] and [[reflective telescope]]s.<ref name="Duarte_DLP"> |
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}}</ref> A refracting telescope commonly used is the [[Refracting telescope#Galileo's telescope|Galilean telescope]] which can function as a simple beam expander for [[collimated]] light. The main advantage of the Galilean design is that it never focuses a collimated beam to a point, so effects associated with high power density such as [[electric breakdown|dielectric breakdown]] are more avoidable than with focusing designs such as the [[Refracting telescope#Keplerian telescope|Keplerian telescope]]. When used as intracavity beam expanders, in laser resonators, these telescopes provide two-dimensional beam expansion in the 20–50 range.<ref name="Duarte_DLP"/> |
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In abstimmbaren Laserresonatoren beleuchtet die Intracavity-Strahlaufweitung normalerweise die gesamte Breite eines Beugungsgitters.<ref>{{cite journal|last=Hänsch |first=T. W. |authorlink=Theodor W. Hänsch |year=1972 |title=Repetitively pulsed tunable dye laser for high resolution spectroscopy |journal=[[Applied Optics]] |volume=11 |issue=4 |pages=895–898 |bibcode= 1972ApOpt..11..895H |doi=10.1364/AO.11.000895 |pmid=20119064 |url=http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:12-bsb00059107-4}}</ref> Die Strahlaufweitung verringert somit die Strahldivergenz und ermöglicht die Emission sehr enger Linienbreiten, was für viele analytische Anwendungen, einschließlich der Laserspektroskopie, ein gewünschtes Merkmal ist.<ref>{{cite book |last=Demtröder |first=W. |authorlink=Wolfgang Demtröder |year=2007 |title=Laserspektroscopie: Grundlagen und Techniken |edition=5th |publisher=Springer |isbn=978-3-540-33792-8 |language=de}}</ref><ref>{{cite book|last=Demtröder |first=W. |year=2008 |title=Laser Spectroscopy Volume 1: Basic Principles |edition=4th |publisher=Springer |isbn=978-3-540-73415-4}}</ref> |
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In [[tunable laser]] resonators intracavity beam expansion usually illuminates the whole width of a [[diffraction grating]].<ref> |
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== Siehe auch == |
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== Multiple-prism beam expanders == |
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*[[Mikrodensitometer]] |
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[[Image:Duarte's multiple-prism grating laser oscillator.png|right|thumb|300px|Long-pulse tunable laser oscillator utilizing a multiple-prism beam expander<ref>F. J. Duarte, T. S. Taylor, A. Costela, I. Garcia-Moreno, and R. Sastre, Long-pulse narrow-linewidth dispersive solid-state dye laser oscillator,''Appl. Opt.'' '''37''', 3987–3989 (1998).</ref>]] |
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*[[Matrizenoptik]] |
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== Weblinks == |
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Multiple-prism beam expanders usually deploy two to five prisms to yield large one-dimensional beam expansion factors. Designs applicable to tunable lasers with beam expansion factors of up to 200 have been disclosed in the literature.<ref name="Duarte_TLO"> |
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* [http://www.tunablelasers.com/laseroscillators.htm Schematics of practical multiple-prism arrangements.] |
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|title= Tunable Laser Optics |url=http://www.tunablelaseroptics.com |
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}}</ref> Initially multiple-prism grating configurations were introduced in narrow-linewidth liquid dye lasers<ref name="Duarte_DLP"/><ref> |
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|title=A double-prism beam expander for pulsed dye lasers |
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|journal=[[Optics Communications]] |
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}}</ref> but eventually were also adopted in gas, solid-state, and diode laser designs.<ref name="Duarte_TLO"/> The generalized mathematical description of multiple-prism beam expanders, introduced by [[F. J. Duarte|Duarte]],<ref> |
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|year=1982 |
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|title=Dispersion theory of multiple-prism beam expanders for pulsed dye lasers |
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|journal=[[Optics Communications]] |
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|volume=43 |issue=5|pages=303–307 |
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|bibcode= 1982OptCo..43..303D |
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|doi=10.1016/0030-4018(82)90216-4 |
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}}</ref> is known as the [[multiple-prism dispersion theory]].<ref name="Duarte_DLP"/><ref name="Duarte_TLO"/> |
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== Einzelnachweise == |
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Multiple-prism beam expanders and arrays can also be described using [[Ray transfer matrix analysis|ray transfer matrices]].<ref> |
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<references /> |
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|year=1989 |
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|title=Ray transfer matrix analysis of multiple-prism dye laser oscillators |
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|journal=[[Optics and Quantum Electronics]] |
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|volume=21 |issue= |pages=47–54 |
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|doi= 10.1007/BF02199466 |
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}}</ref> The multiple-prism dispersion theory is also available in 4 X 4 matrix form.<ref name="Duarte_TLO"/><ref> |
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|title=Multiple-prism dispersion and 4×4 ray transfer matrices |
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|doi= 10.1007/BF01234278 |
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}}</ref> These matrix equations are applicable either to [[prism compressor|prism pulse compressors]] or multiple-prism beam expanders.<ref name="Duarte_TLO"/> |
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== Extra-cavity beam shaping == |
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Extra cavity hybrid beam transformers: using a telescopic beam expander, followed by a convex lens, followed by a multiple-prism beam expander, a laser beam (with a circular cross section) can be transformed into an extremely elongated beam, in the plane of propagation, while extremely thin in the orthogonal plane.<ref name="Duarte_TLO"/><ref> |
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|title=High Power Dye Lasers |
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|publisher=[[Springer-Verlag]] |
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|isbn=978-0-387-54066-5 |
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}}</ref> The resulting plane illumination, with a near one-dimensional (or line) cross section, eliminates the need of point-by-point scanning and has become important for applications such as [[N-Slit interferometer|N-slit interferometry]], [[microdensitometer|microdensitometry]], and [[microscopy]]. This type of illumination can also be known in the literature as light sheet illumination or selective plane illumination. |
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==See also== |
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*[[Laser communication in space]] |
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*[[Microdensitometer]] |
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*[[Multiple-prism dispersion theory]] |
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*[[Multiple-prism grating laser oscillators]] |
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*[[N-Slit interferometer]] |
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*[[Ray transfer matrix analysis]] |
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== References == |
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{{reflist}} |
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== External links == |
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* [http://www.tunablelasers.com/laseroscillators.htm Schematics of practical multiple-prism arrangements.] |
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[[kategorie:Optik]] |
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[[ |
[[Kategorie:Laser]] |
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Version vom 28. November 2019, 00:34 Uhr
Strahlaufweiter sind optische Geräte, die einen kollimierten Lichtstrahl aufnehmen und seine Größe erweitern (oder umgekehrt seine Größe verringern).
In der Laserphysik werden sie entweder als Intracavity- oder Extracavity-Elemente eingesetzt. Sie können von Natur aus teleskopierbar oder prismatisch sein. Im Allgemeinen verwenden prismatische Strahlaufweiter mehrere Prismen und sind als Mehrfachprismen-Strahlaufweiter bekannt.
Teleskopstrahl-Expander umfassen brechende und reflektierende Teleskope.[1] Ein allgemein verwendetes brechendes Teleskop ist das Galileische Teleskop, das als einfacher Strahlaufweiter für kollimiertes Licht fungieren kann. Der Hauptvorteil des galileischen Entwurfs besteht darin, dass ein kollimierter Strahl niemals auf einen Punkt fokussiert wird, sodass Effekte, die mit einer hohen Leistungsdichte wie einem dielektrischen Durchschlag verbunden sind, vermeidbarer sind als bei fokussierenden Entwürfen wie dem Kepler-Teleskop. Bei Verwendung als Intracavity-Strahlexpander in Laserresonatoren bieten diese Teleskope eine zweidimensionale Strahlaufweitung im Bereich von 20 bis 50.
In abstimmbaren Laserresonatoren beleuchtet die Intracavity-Strahlaufweitung normalerweise die gesamte Breite eines Beugungsgitters.[2] Die Strahlaufweitung verringert somit die Strahldivergenz und ermöglicht die Emission sehr enger Linienbreiten, was für viele analytische Anwendungen, einschließlich der Laserspektroskopie, ein gewünschtes Merkmal ist.[3][4]
Siehe auch
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ F. J. Duarte: Dye Laser Principles. Academic Press, 1990, ISBN 978-0-12-222700-4, Narrow-linewidth pulsed dye Laser oscillators.
- ↑ T. W. Hänsch: Repetitively pulsed tunable dye laser for high resolution spectroscopy. In: Applied Optics. 11. Jahrgang, Nr. 4, 1972, S. 895–898, doi:10.1364/AO.11.000895, PMID 20119064, bibcode:1972ApOpt..11..895H (nbn-resolving.de).
- ↑ W. Demtröder: Laserspektroscopie: Grundlagen und Techniken. 5th Auflage. Springer, 2007, ISBN 978-3-540-33792-8.
- ↑ W. Demtröder: Laser Spectroscopy Volume 1: Basic Principles. 4th Auflage. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-73415-4.