Lexikon der Optik: Spektroskopie innerhalb des Laserresonators
Spektroskopie innerhalb des Laserresonators, Intra-cavity-Spektroskopie, ein Verfahren der Laser-Absorptionsspektroskopie. Bringt man die z.B. mit Gas gefüllte Absorptionsküvette innerhalb des Laserresonators an, so führen mehrere Faktoren zu einer deutlichen Erhöhung der Meßempfindlichkeit. Die Absorptionszelle wird von der Laserstrahlung vielfach durchlaufen, ehe sie aufgrund des endlichen Transmissionsvermögens der Resonatorspiegel aus dem Resonator austritt, was eine effektive Verlängerung des Absorptionsweges bedeutet. Betreibt man den Laser in der Nähe seiner Schwelle, führen geringe Variationen der Verluste, bedingt z.B. durch das Vorliegen von Absorptionslinien, zu relativ großen Intensitätsänderungen, wodurch sich die Nachweisempfindlichkeit ebenfalls vergrößert. Eine drastische Erhöhung der Empfindlichkeit ergibt sich jedoch dann, wenn das verstärkende Lasermedium ein breites Frequenzspektrum aufweist (wie z.B. beim Festkörper- oder beim Farbstofflaser), so daß sehr viele Resonatormoden (optischer Resonator) angeregt werden können. Bei starker Kopplung dieser Moden kommt es zu ausgeprägten Konkurrenzeffekten zwischen ihnen, die sehr empfindlich von den Verlusten, z.B. der linearen Absorption in der Zelle abhängen. Selbst sehr schwache Absorptionslinien führen daher zu einer relativ starken Reduzierung der Laserintensität bei den Absorptionsfrequenzen. Analysiert man die Ausgangsstrahlung des Lasers mit einem Spektrographen hoher spektraler Auflösung, so heben sich die Absorptionslinien mit hohem Kontrast vom Intensitätshintergrund ab. Im Vergleich zu den sonst üblichen Transmissionsmessungen bei der linearen Absorptionsspektroskopie kann man insbesondere mit kontinuierlich betriebenen, breitbandigen Lasern Erhöhungen der Empfindlichkeit um den Faktor 102 bis 105 erreichen.
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