Anleitung für den Stickstoff-Laser

Um die Laserplatten nicht bei jedem Aufbau neu justieren zu müssen, wurden auf die Aluminiumplatten Winkel geschraubt, die mit Kunststoffschrauben und Druckfedern (durch Kunststoffscheiben von den Winkeln isoliert) verbunden sind, und die durch Kunststoffmuttern fixiert werden können.

Material

Das Zusammensetzen des Lasers geht schnell. Die erste Justierung erfordert jedoch etwas Geduld. Wenn man den Laser aber einmal justiert hat und die Kunststoffschrauben mit den Muttern fixiert hat, kann man den Laser in Zukunft schnell aufbauen und zuverlässig einsetzen.

Die Tabelle zeigt das für den Stickstoff-Laser benötigte Material:

Aufbau

Auf die Grundplatte (aus Kunststoff oder Glas) wird als untere Kondensatorplatte das große Stück Alufolie gelegt.

Darauf kommt in die Mitte der Alufolie die Overheadfolie als Dielektrikum.

Auf die Overheadfolie werden die zwei kleineren Alufolienstücke so gelegt, dass zwischen ihren Längsseiten ein Abstand von ca. 2 cm bleibt. Auch zum Rand der Overheadfolie muss ein Mindestabstand von 1-2 cm eingehalten werden, um Funkenüberschläge zu verhindern.

Die Laserplatten werden so auf die zwei Stücke Alufolie gestellt, dass jede Laserplatte nur mit je einer Alufolie Kontakt hat. Zunächst werden die Laserplatten mit Hilfe der Kunststoffsschrauben parallel im Abstand von ca. 1 mm justiert und danach leicht verkantet (ca. 0,1 mm). Damit wird der Laserlichtwelle eine feste Ausbreitungsrichtung vorgegeben.

Die münzunterlegten Schrauben mit den Muttern werden so auf die untere und die obere Alufolie gesetzt, dass sie eine Funkenstrecke mit ca. 1,5 mm Abstand bilden. Die Münzen, auf denen die Schrauben liegen, sollen ein Einbrennen in die Alufolie verhindern. Die selbstgewickelte, auf Münzen gelötete Spule wird so aufgestellt, dass sie die beiden oberen Alufolien verbindet, den Kanal zwischen den Laserplatten aber nicht behindert.

Zum Schluss verbindet man noch die untere Alufolie mit dem Minuspol und eine der beiden oberen Alufolien mit dem Pluspol des Hochspannungsnetzgerätes. Dazu lassen sich wieder Münzen verwenden, auf die man ein Stück Draht gelötet hat. Die Kabel lassen sich dann mit Krokodilklemmen leicht anbringen.

Inbetriebnahme

Für die erste Zündung der Funkenstrecke muss eine Spannung von 5-6 kV eingestellt werden. Danach genügt eine Zündspannung von 3-4 kV. Zum Justieren der Laserplatten kann es ratsam sein, zunächst eine höhere Spannung von 6-8 kV zu wählen. Die Pulsfrequenz hängt vom maximalen Strom ab, den das Netzgerät liefern kann, und beträgt 1-5 Hz.

Da der Stickstoff-Laser UV-Licht erzeugt, muss man dieses in sichtbares Licht umwandeln. Dies kann z. B. mit Fluoreszenzschirmen geschehen. Aber auch gebleichte Stoffe, wie z. B. weißes Kopierpapier oder frisch gewaschene weiße Textilien, wandeln UV-Licht in blaues, sichtbares Licht um. Wie bei allen Lasern gilt auch hier: Nicht in den Strahl blicken!

Elektrische Funktionsweise

Ziel des elektrischen Aufbaus ist, eine Serie von Überschlägen entlang des gesamten Laserkanals zu erzeugen, die den Stickstoff im Laserkanal anregen. Würde man die beiden Laserplatten direkt an das Netzgerät anschließen, gäbe es nur an der engsten Stelle des Laserkanals einen Überschlag. Um Überschläge an vielen Stellen des Kanals zu erzeugen, muss man dafür sorgen, dass am Laserkanal vor dem Überschlag eine Spannung anliegt, die viel höher ist als die eigentliche Zündspannung. Dies erreicht man durch die Kondensatorplatten, die Spule und die Funkenstrecke aus Schrauben – was im folgenden beschrieben wird.

Zu Beginn des Prozesses liegen an der unteren Kondensatorplatte 0 V und an einer der beiden oberen Laserplatten 5 kV an. Da die beiden Laserplatten durch die Spule verbunden sind, liegen an der anderen Platte ebenfalls 5 kV an, und beide Platten laden sich gleichmäßig auf.

Wenn die Spannung groß genug ist, entsteht zwischen den Schrauben (Funkenstrecke) ein Überschlag. Dabei entlädt sich eine der beiden Laserplatten. Wegen des großen Spannungsabfalls in sehr kurzer Zeit (großer Gradient) wirkt die Spule jetzt wie ein sehr großer Widerstand. Die zweite Laserplatte bleibt daher geladen.

Die Potentialdifferenz von 5 kV, die zuvor an der Funkenstrecke lag, liegt nun zwischen den beiden Laserplatten. Da der Abstand der Laserplatten geringer ist als der der Funkenstrecke, liegt am Laserkanal nun eine Spannung, die viel größer ist als die eigentlich nötige Zündspannung. Durch die Kondensatoranordnung steht außerdem eine große Ladung zum Überschlag zur Verfügung. Beides sorgt dafür, dass sich eine Vielzahl von Überschlägen entlang des gesamten Kanals ausbildet.

Damit wird der Stickstoff im Laserkanal angeregt, und die für den Laservorgang notwendige Besetzungsinversion ist erreicht.

Nun ist die Spannung zwischen den Laserplatten wieder 0 V, die Spule wirkt nicht mehr als Widerstand, die Ladung kann wieder auf beide Platten fließen, und der Prozess beginnt von neuem.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Da ich oft E-Mails mit ähnlichen Fragen und Problemen bekomme, stelle ich Ihnen hier einige Antworten auf häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Verfügung.

Weitere Informationen

Wenn Sie sich für den Stickstoff-Laser interessieren, sende ich Ihnen gerne weitere Informationen zu. Schreiben Sie dazu bitte eine E-Mail an .