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Anwendungen

Neben der Anwendung in der Fotolithografie werden Excimerlaser vorrangig dort verwendet, wo der Effekt der photoablativen Dekomposition bei der abtragenden Materialbearbeitung zur Anwendung kommen soll oder wo sehr kleine Fokusdurchmesser erforderlich sind, z. B. im Anwendungsfeld des sogenannten Micromachining oder bei Augenoperationen (LASIK). Da der minimal erreichbare Fokusdurchmesser wesentlich durch eine kurze Wellenlänge des verwendeten Lasers begünstigt wird, haben sich die im kurzwelligen UV-Bereich emittierenden Excimer- bzw. Exciplexlaser in diesem Zusammenhang bewährt.

Farbstofflaser

Farbstofflaser

Ein Farbstofflaser ist eine in der Wellenlänge abstimmbare Laser-Lichtquelle, bei dem als optisch aktives Medium ein spezieller Fluoreszenzfarbstoff verwendet wird. Die dabei als Laserfarbstoffe eingesetzten Emittermoleküle sind chemisch teilweise sehr unterschiedlich, um den Spektralbereich von nahem UV bis ins nahe IR abzudecken. Jeder einzelne Farbstoff deckt dabei einen spektralen Bereich von typischerweise 30– 60 nm ab. Farbstofflaser besitzen innerhalb ihres Resonators ein dispersives Element (z. B. ein Gitter oder Etalon), mit dem die Emissions-Wellenlänge des Lasers im Betrieb eingestellt werden kann. Durch Verstellen des dispersiven Elements wird der Farbstofflaser über oben genannten Spektralbereich frei durchstimmbar. Farbstofflaser können sowohl

im Dauerstrich- als auch im Pulsbetrieb eingesetzt werden.

In der Regel wird der Farbstoff in einem Lösungsmittel gelöst und entweder durch eine Küvette gepumpt oder es wird mittels einer schlitzförmigen Düse ein Freistrahl in Form eines planparallelen Flüssigkeitsfilms erzeugt und damit umgepumpt. In der Küvette bzw. im Freistrahl wird der Farbstoff optisch angeregt ("optisch gepumpt"). In der Regel geschieht dies mit einem Pumplaser (z. B. Argonlaser, frequenzverdoppelte Nd:YAG-Laser, Excimer-Laser), seltener mittels Blitzlampen. Das Umpumpen der Farbstofflösung ist notwendig, da die Farbstoffmoleküle im Lichtfeld der Pumplichtquelle ihre Struktur reversibel verändern (sogenanntes Ausbleichen durch Besetzung langlebiger Molekülzustände). Daher ist es zum stabilen (Dauerstrich- )Betrieb des Lasers notwendig die Farbstofflösung in regelmäßigen Abständen im Pumpvolumen auszuwechseln.

Das Bild zeigt einen Farbstofflaser mit dem Farbstoff Rhodamin 6G. Die Anregungsquelle ist hier ein grün emittierender Festkörperlaser (frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser). Dieser regt die in dem Lösungsmittel gelösten Farbstoffmoleküle zur Fluoreszenz an. Die Lösung muss dabei in einem Kreislauf kontinuierlich umgepumpt werden. Die emittierte Laserstrahlung des im Bild gezeigten Lasers hat eine Wellenlänge von ca. 550–600 nm.

Das wichtigste Einsatzgebiet der Farbstofflaser ist die Laserspektroskopie; durch die abstimmbare Wellenlänge können z. B. Zusammensetzung, Temperatur und Strömung von Gasen untersucht werden.

Geschichte]

Der Farbstofflaser wurde im Sommer 1966 fast zeitgleich, jedoch unabhängig voneinander, von Fritz P. Schäfer und Peter Sorokin erfunden. Es war eine Zufallsentdeckung: Das Laserlicht aus einem Rubinlaser wurde auf eine Glasküvette mit einem Fluoreszenzfarbstoff geschickt. Die Reflexion der Glas-/Luft-Grenzfläche (etwa 4