Benutzer:Commander-pirx/Entwurf Kleinsignalverstärkung

FÜR: Kleinsignalverstärkung (Laser)

Mit Kleinsignalverstärkung (auch Leerlaufverstärkung) wird der Verstärkungsfaktor eines Lasermediums bezeichnet, sie stellt ein Maß der Verstärkung bei einfachem Durchgang durch ein Lasermedium bei kleinem Eingangssignal dar. Sie wird in der Einheit Prozent oder in cm^-1 oder in db/m angegeben.

Die Kleinsignalverstärkung ist proportional zur Besetzungsinversion, sie ist von der Form der Linienverbreiterung abhängig.

Unter der Bedingung eines cw-Laser arbeitet dieser wie ein rückgekoppelter Verstärker. Im Analogon zur Meißnerschen Rückkopplungsschaltung wird dem Laser periodisch und phasenrichtig Energie zugeführt. Die Gesamtverstärkung bei kleinen Intensitäten ist dann eine Funktion der Kleinsignalverstärkung. Tritt Sättigung ein, wird die Verstärkung als Schwellenverstärkung bezeichnet.

Die Kleinsignalverstärkung bezeichnet die Verstärkung des Lasermediums an der Laserschwelle. Das bedeutet, dass sich Verluste und Verstärkung im Resonator gerade gegenseitig aufheben und die Intensität im Resonator ausreichend klein ist, so daß es zu keiner nennenswerten Entvölkerung des angeregten Zustandes kommt. Die Kleinsignalverstärkung hängt nicht von der Pumpleistung ab, sondern nur von den Resonatorverlusten und den Eigenschaften des optischen Überganges zwischen den Energieniveaus. Durch Variation der Verluste in einem Resonator kann daher die Verstärkung bestimmt werden, indem die Verluste so lange erhöht werden, bis die Laserschwelle unterschritten wird.

Für ein Zweiniveausystem, bei dem keine Strahlungsrückkopplungen (Verluste) auftreten, gilt vereinfacht folgende Gleichung für die Kleinsignalverstärkung:

\gamma (\nu )=(N_{2}-{\frac {g_{2}}{g_{1}}})\cdot {\frac {c^{'2}}{8\pi \nu ^{2}\tau _{sp}}}\cdot g(\nu )

.

XXX Bitte genauer bezeichnen, was mit : $\gamma (\nu ),N_{2},g_{2},g_{1},c,\nu ,\tau _{sp},g(\nu )$ bezeichnet wird Sie ist also ein Produkt aus Besetzungsinversion, Beziehungsverhältnis der Einsteinkoeffizienten von spontanen und induzierten Übergängen und Linienformfunktion.

Im Fall der Sättigung von Q-switch Oszillatoren muss die Intensität berücksichtigt werden.

Weblinks

Encyclopedia of Laser Physics and Technology - Small-signal Gain in Engl.

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Leerlaufverstärkung oder auch Kleinsignalverstärkung bezeichnet die Verstärkung des Lasermediums an der Laserschwelle, d.h. Verluste im Resonator und die Verstärkung heben sich gerade auf und die Intensität im Resonator ist ausreichend klein, so daß keine nennenswerte Entvölkerung des angeregten Zustandes eintritt. Die Leerlaufverstärkung ist äquivalent zur maximalen Verstärkung im Medium. Wie oben gezeigt hängt diese Verstärkung nicht von der Pumpleistung ab sondern nur von den Resonatorverlusten und den Eigenschaften des optischen Überganges. Durch Variation der Verluste in einem Resonator kann daher die maximale Verstärkung bestimmt werden, indem die Verluste so lange erhöht werden, bis die Laserschwelle erreicht wird.

Kategorie:Laserphysik