Kerr-Linse

Die Bildung einer Kerr-Linse (nach John Kerr) ist ein Effekt der nichtlinearen Optik und beruht auf dem Kerr-Effekt.

Erklärung

Hängt in einem nichtlinearen Medium der Brechungsindex Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n linear von der Intensität Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): I des Lichtes ab, so gilt (Kerr-Effekt):

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n(I) = n_0 + n_2 \cdot I

mit

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n_0 : Brechungsindex bei Abwesenheit von Licht
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n_2 : Kerr-Koeffizient.

Fällt nun ein Laserstrahl hoher Intensität, dessen Strahlprofil in der Mitte am stärksten ist, auf das Medium, so ist die Phasenänderung an dieser Stelle entsprechend dem Brechungsindex am höchsten, während sie in den Randbereichen kleiner ist. Für positives Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n_2 führt dies zu Selbstfokussierung, für negatives Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): n_2 zu Selbstdefokussierung.

Beispiel: Gauß'scher Strahl

Ist das Strahlprofil gaußförmig, lässt sich für das Medium eine Brennweite Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): f angeben:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): f = \frac{\pi}{8} \cdot \frac{w^4}{n_2 \cdot d \cdot P}

mit

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): w : Strahlradius
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): d : Dicke des Mediums
Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): P : Leistung des Lasers.

Anwendung

Die Kerr-Linse im Titan-Saphir-Laser sorgt für den stabilen Ultrakurzpuls-Betrieb. Mit Linsen wird das Licht im Resonator gezielt so aufgeweitet, dass nur die von der Kerrlinse fokussierten ultrakurzen Pulse mit hoher Intensität verlustfrei von Endspiegel zu Endspiegel reflektiert werden. Die cw-Anteile werden dagegen aufgeweitet und erfahren dadurch höhere Verluste, weshalb sich die Pulse im Resonator durchsetzen.

Weblinks

Kerr Lens in der Encyclopedia of Laser Physics and Technology (engl.)