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Lexikon der Optik: FIR-Laser

FIR-Laser (FIR Abk. für engl. far infrared, "fernes Infrarot"), spezielle Gaslaser, die kontinuierlich oder auch im Impulsbetrieb bei einer Vielzahl von diskreten Linien im Wellenlängenbereich zwischen 25 μm und 2 mm strahlen. Sie sind vorwiegend von wissenschaftlichem Interesse, werden aber auch in der Plasmadiagnostik und der (Elektronenresonanz-)Festkörperspektroskopie eingesetzt. Die Laserübergänge erfolgen dabei zwischen Rotations-Schwingungsniveaus und Rotationsniveaus verschiedener, teilweise komplizierter Moleküle. Verwendet werden unter anderem hierfür die Moleküle NH3, H2S, SO2, CH3F, HCOOH. Die Anregung erfolgt entweder in einer elektrischen Gasentladung oder durch optisches Pumpen mit Hilfe des CO2-Lasers, was eine selektive Anregung der Niveaus ermöglicht. Die erreichbaren Ausgangsstrahlungsleistungen der F. sind relativ gering und liegen bei kontinuierlichem Betrieb zwischen 1 und 100 mW (maximal 400 mW), während im Impulsbetrieb maximal 1 MW möglich ist bei Impulsdauern zwischen 40 ns und einigen μs. Der Wirkungsgrad liegt unter 1%.

Von besonderer Bedeutung sind F. als kohärente Strahlungsquellen mit Anschluß an den Mikrowellenbereich (Maser). Die längste Wellenlänge, bei der bisher Laserstrahlung erzeugt werden konnte, beträgt λ=1,965 mm. Die Strahlungsquelle ist dabei ein gepulster CH3Br-Laser mit einer Strahlungsleistung von 1 mW, gepumpt mit einem CO2-Laser.

Zu den wichtigsten F. gehört der H2O-Laser sowie der sowohl kontinuierlich als auch im Impulsbetrieb bei der Wellenlänge λ=496 μm strahlende CH3F-Laser, gepumpt mittels eines CO2-Lasers. Hiermit wurden in diesem Spektralbereich Impulsleistungen bis zu 1 MW erreicht.

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