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an, dass die Summe aller sich parallel ausbreitender Photonen ein Funksignal ergibt, das durch Radioteleskope gut identifiziert werden kann.

Die Mindestlänge für die Entstehung von Superstrahlung beträgt beim Stickstofflaser einige Zentimeter, in einer Molekülwolke dagegen Lichtjahre.

Auch in Faserverstärkern von Faserlasern kommt es zu stochastischer schwacher Lasertätigkeit, wenn sie gepumpt sind, jedoch keine Eingangsleistung (Seedlaser) eingespeist wird. Dieses Phänomen ist ebenfalls Superstrahlung beziehungsweise Superlumineszenz und wird unter anderem hier ASE (von engl. amplified spontaneous emission ) genannt.

Laser mit Resonator

Ein Resonator ist erforderlich, wenn die Verstärkung (die Anzahl der Atome im metastabilen Zustand pro Millimeter) zu gering ist und die benötigte Laserstrecke deshalb zu lang wird. Der Laser wird dann gewissermaßen „zusammengefaltet“, die bisher erzeugten Photonen müssen immer wieder zwischen den Spiegeln hin- und herlaufen, um durch stimulierte Emission weitere Photonen von energiereichen Atomen dazu zu gewinnen. Diesen Vorgang kann man mit einem rückgekoppelten Verstärker der Elektronik vergleichen, der dann Schwingungen erzeugt. Je mehr Atome im erforderlichen metastabilen Zustand pro Millimeter vorhanden sind, desto kleiner kann der Abstand der Spiegel sein – das ist einer der Gründe, weshalb Laserdioden etwa hundertmal kürzer als Gaslaser sein können.

Die durch stimulierte Emission erzeugten Photonen bewegen sich mit gleicher Phasenlage (und gleicher Wellenlänge) parallel zu den Photonen, die diese Stimulation hervorgerufen haben. Es entsteht kohärentes Licht. Je größer der Abstand der Spiegel ist und je weniger anregbare Atome vorhanden sind, desto häufiger muss das Licht zwischen den Spiegeln pendeln. Das funktioniert aber nur dann, wenn die Spiegel gut parallel eingestellt sind, denn andernfalls würde das Licht nach wenigen Umläufen den

Laser seitlich mit geringer Intensität verlassen. Der Öffnungswinkel des Lichtbündels, das den Laser durch einen teildurchlässigen Spiegel verlässt, ist umso geringer, je größer der Abstand der Spiegel ist. Die kurzen Laserdioden strahlen aus diesem Grund mit starker Divergenz.

Beginn der Laseremission

In einer Materieansammlung (Gas, Festkörper, …), die energetisch ausreichend angeregt ist, entstehen immer auch Photonen durch

spontane Emission, die sich in irgend eine Richtung ausbreiten. Falls sie auf ihrem Weg zufälligerweise auf Atome im metastabilen Zustand treffen und die Energien zusammenpassen für eine stimulierte Emission, verstärkt sich die Intensität des Lichtes. Bei jedem energetisch „gemolkenen“ Atom kommt ein Photon zur bereits vorhandenen Menge dazu, die Lichtintensität steigt. Zum Glück kann auf dem weiteren Weg durch die Materieansammlung kein Photon durch Resonanzabsorption abhandenkommen, wie man beispielsweise beim Durchgang von Natriumlicht durch Natriumdampf oder bei Fraunhoferschen Linien beobachten kann. Ursache ist der verbotene Übergang: Wenn das Atom die im metastabilen Zustand gespeicherte Energie nicht so ohne weiteres emittieren kann, kann es diese Energie auch nicht absorbieren, auch wenn sich das Elektron im unteren Zustand E

L befindet.

Keine auffallende Laserwirkung ergibt sich, wenn:

das Licht die Materieansammlung vorzeitig verlässt, beispielsweise durch seitlichen Austritt aus dem Entladungsrohr;

zu wenige angeregte Atome angetroffen wurden; man sagt dann, die Laserschwelle wird nicht erreicht.

Um eine hohe Intensität zu erzeugen, müssen sich also sehr viele Atome im metastabilen angeregten Zustand befinden. Bei den meisten Lasern wird das durch Spiegel erzwungen: Wenn ein Photonenbündel zufällig in Richtung senkrecht zu einem der Spiegel