Laserspektroskopie 2: Experimentelle Techniken by Wolfgang Demtröder

By Wolfgang Demtröder

Die Laserspektroskopie gewinnt immer größere Bedeutung bei der Untersuchung von Atomen und Molekülen. W. Demtröder stellt jetzt die Neuauflage seines Lehrbuchs vor, das die Brücke schlägt zwischen den klassischen Werken über Optik und Spektroskopie und den modernen Beiträgen zur Laserspektroskopie. Er erläutert die verschiedenen Techniken, die instrumentelle Ausrüstung und die Bedeutung der Laserspektroskopie für ein detailliertes Verständnis der Struktur und Dynamik von Atomen und Molekülen und illustriert sie anhand konkreter Beispiele. Band 1 der Laserspektroskopie behandelt die Grundlagen der Spektroskopie und die experimentellen Hilfsmittel des Spektroskopikers, Band 2 widmet sich ausführlich den verschiedenen experimentellen Techniken der Laserspektroskopie. Die neue Auflage wurde völlig überarbeitet und bei folgenden aktuellen Themen auf den neuesten Stand gebracht: Ultrakurzzeit- Spektroskopie, Attosekunden Laser, Interferenzspektroskopie, optischer Frequenzkamm, Quantenoptik, Röntgenlaser, UV-Laser, Kontrolle atomarer und molekularer Anregungen, kohärente Materiewellen und Laser-Interferometer als Detektoren für Gravitationswellen.

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16. 24]. 17) wenn L die Länge der Absorptionszelle und d die des Laserresonators ist. 4 T = − s, L/d = , → ΔLeff = , ⋅  m =  km! In Abb. 16 ist die zeitliche Entwicklung des Ausgangsspektrums gezeigt, aus der man die mit wachsendem t immer stärker werdenden Absorptionslinien erkennt. Man sieht auch die zunehmende spektrale Einengung der Intensitäsverteilung. Diese spektroskopische Technik erreicht von allen Absorptionsmethoden die höchste Empfindlichkeit. Die Nachweisgrenze liegt bei Absorptionskoeffizienten von α ≥ − cm− .

Verstimmt man die Laserfrequenz ωL durch den interessierenden spektralen Absorptionsbereich und misst dabei die Fluoreszenzintensität IFl (ωL ), so erhält man ein sogenanntes „Anregungsspektrum“, das ein Spiegelbild des Absorptionsspektrums ist. 3 Direkte Messung der absorbierten Photonen 25 Abb. 20. 37] ten Fluoreszenz konstant ist und die Quantenausbeute η k aller angeregten Zustände die gleiche ist. Dieses Nachweisverfahren hat sich bei der Messung sehr kleiner Absorptionen im sichtbaren und ultravioletten Spektralbereich sehr bewährt.

27]. 4) Die Kopplung der Lasermoden durch eine absorbierende Probe im Resonator wurde experimentell von Baev et al. 30] genauer untersucht. 31]. Bisher begrenzt jedoch die Doppelbrechung in den Laserkristallen die mögliche Empfindlichkeit. Wird der Kristall so geschliffen, dass der Laserstrahl in Richtung der optischen Achse läuft, sollte diese Begrenzung wegfallen. Eine interessante Kombination von „ring-down“- und „intra-cavity“-Spektroskopie wurde von Atherton et al. 33] und Löhden et al. 34] vorgestellt zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Gas-Sensoren in optischen Fibern, die einen geschlossenen Ring bilden, der als Resonator dient, in dem die Absorptionszelle als mikro-optische Zelle integriert ist.

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