Über optische Resonatoren (Cavities)
Optische Resonatoren sind Bauelemente, in denen Licht präzise zirkuliert, für ein breites Spektrum an Anwendungen in Lasertechnik und Präzisionsmessung.
Aufbau
Optische Resonatoren bestehen aus Elementen, die eingesetztes Licht auf stabilen Bahnen führen. Im einfachsten Fall reichen zwei hochreflektierende Spiegel, fixiert durch einen Spacer für konstanten Abstand.
Je nach Einsatz ermöglichen sie Laser, Frequenzfilter, hochpräzise Frequenznormale, Frequenzverdoppler sowie Komponenten in Gravitationswellendetektoren, Längenmessern und Ring-down-Spektrometern.
Anwendungen
Laser
Laser basieren auf einer Resonator-Geometrie, in der das zirkulierende Licht durch stimulierte Emission eines aktiven Mediums amplifiziert wird. Die genaue Spiegeldistanz und Krümmung bestimmt dabei maßgeblich die resultierende Laserwellenlänge und den Modenaufbau. Diese Präzision ermöglicht Anwendungen von Telekommunikation bis Materialbearbeitung.
Hochpräzise Frequenznormale
Bei hochstabilen Spacern wird die Laserfrequenz direkt an die Spiegeldistanz gekoppelt, was relative Stabilitäten besser als 0,000000000000001 ermöglicht. Solche Frequenznormale dienen als Referenz in Atomuhren, GPS-Systemen und fundamentaler Physik. Die Spacer-Stabilität gegen Temperatur- und Vibrations-schwankungen ist hier entscheidend.
Frequenzverdopplung
Resonatoren mit nichtlinearen Kristallen zwischen den Spiegeln verdoppeln die Lichtfrequenz durch Second-Harmonic-Generation. Dies erzeugt sichtbare Hochleistungslaser aus Infrarotquellen für Laserpointer, Mikroskopie und Pulsmessung. Die Resonanz steigert die Konversionseffizienz auf über 50% in optimierten Designs.
