15.06.2011

Was ist hier abgebildet?

(a) Spiegel (b) Kühllamellen (c) Wellen- ausbreitung

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(a) Spiegel

(b) Kühllamellen

(c) Wellenausbreitung

Abb.: Zu sehen ist ein dielektrischer Laserspiegel. (Bild: LZH)

In der Lasertechnik kommen häufig dielektische Spiegel zum Einsatz, da metallische Spiegel bei höheren Leistungsdichten eine vergleichsweise hohe Absorption aufweisen, was zur Beschädigung der Spiegel führen kann. Ein dielektrischer Spiegel besteht aus einer auf einem Substrat (meist Glas) aufgebrachten Multilayerbeschichtung. Diese Beschichtung setzt sich aus aufgedampften dielektrischen (nicht-metallischen) Schichten mit abwechselnd hohem (n2) und niedrigem Brechungsindex (n1) zusammen. Die Funktionsweise beruht auf der Interferenz der an den Grenzflächen zwischen den Schichten reflektierten Lichtwellen.

Der optische Weg durch eine Schicht der Dicke d muss dabei ein Viertel der Wellenlänge des Lichts, das reflektiert werden soll, betragen. Es muss also n1d1=n2d2=λ/4 gelten. Der optische Hin- und Rückweg durch eine Schicht beträgt somit eine halbe Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung von π entspricht. Bei der Reflexion an einem optisch dichteren Medium tritt ein Phasensprung von π auf. Einfallendes Licht erfährt somit bei der Reflexion an der ersten Grenzfläche (Luft/Spiegel) einen Phasensprung von π. Besteht die erste Schicht aus dem Material mit dem höheren Brechungsindex, tritt bei der Reflexion an der zweiten Grenzfläche kein Phasensprung auf. Die beiden reflektierten Wellen haben keine Phasendifferenz zueinander und interferieren somit konstruktiv. Das gleiche gilt für die an allen weiteren Grenzflächen reflektierten Wellen. Aufgrund der speziell zu wählenden Schichtdicken sind dielektrische Spiegel wellenlängenselektiv. Für die „passenden“ Wellenlängen zeichnen sie sich durch geringe Verluste und äußerst hohe Reflexionsgrade aus.

MH

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