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Lexikon der Optik: Kleinsignalverstärkung

Kleinsignalverstärkung, ein Maß für die Verstärkung von Strahlung durch stimulierte Emission in einem invertierten aktiven Medium. Die Strahlung ist dabei so schwach, daß noch kein merklicher Abbau der Besetzungsinversion erfolgt. Die K. ist experimentell leicht zugänglich. Bei Einstrahlung einer monochromatischen Welle mit einer Intensität I0 in ein invertiertes Medium mit einer Besetzungsinversion ΔN gilt für die Intensität nach Durchlaufen der Strecke z


Dabei wurde die Übergangswahrscheinlichkeit für stimulierte Emission, bezogen auf ein angeregtes Atom oder Molekül, in der Form Bn mit n als Zahl der Photonen in der betreffenden Resonatormode geschrieben. Die Größe B ist daher der auf diese Photonenzahl bezogene Einstein-Koeffizient für induzierte Emission. Mit αi wurde der Schwächungskoeffizient bezeichnet, der die Streu- und Absorptionsverluste des Lasermediums kennzeichnet, und c bedeutet die Lichtgeschwindigkeit. Die Größe g=BΔN/c wird als optischer Gewinn (engl. gain) bezeichnet, der in der Form exp(gz) nach der obigen Formel die K. bestimmt.

Beim He-Ne-Laser z.B. beträgt der Gewinn bei der Wellenlänge λ=0,633 μm 0,5/m.

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