Laserspektroskopie: Neue Entwicklungen und Anwendungen PDF
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Acta Physica Austriaca xx Supplementum Vortrage der 3. Fachtagung des Fachausschusses Elektrodynamik und Optik der t:Ssterreichischen Physikalischen Gesellschaft an der Universitat Graz 19.-21. Juni 1978 Gefordert durch Bundesministerium fUr Wissenschaft und Forschung Steiermarkische Landesregierung 1979 Springer-Verlag Wien New York Laserspektroskopie Neue Entwicklungen und Anwendungen Herausgegeben von Franz Aussenegg, Graz Mit 103 Abbildungen 1979 Springer-Verlag Wien New York Organisationskomitee Vorsitz: Prof. Dr. Franz Aussenegg Institut fUr Experimentalphysik der Universitat Graz Mitglieder: Dr. A. Leitner Dr. M. Lippitsch Dr. H. Noll Sekretariat: M. Krautilik 1. Mandl Das Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ahnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. © 1979 by Springer-VerlagIWien Softcover repint of the hardcover Ist edition 1979 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Laserspektroskopie : Neue Entwicklungen und Anwendungen. Vortriige d. 3. Fachtagung d. Fachausschusses Elektrodynamik u. Optik d. Osterreich. Physikal. Ges. an d. Univ. Graz, 19.-21. Juni 1978/ hrsg. von Franz Aussenegg. - Wien, New York : Springer, 1979. (Acta physica Austriaca : Suppl. ; 20) ISBN -13: 978-3-7091-7610-8 e-ISBN -13: 978-3-7091-7609-2 DOl: 10.1007/978-3-7091-7609-2 NE: Aussenegg, Franz [Hrsg.]; Osterreichische Physikalische Gesellschaft / Fachausschuss Elektrodynamik und Optik; Universitiit (Graz) ISSN 0065-1559 ISBN-13:978-3-7091-7610-8 INHALTSVERZEICHNIS Vorwort. • . • . . • . . • . . . . . . • . . . . . . • . . • . . • . . . . . . . . • . • . . . . . .. 1 Plenarvortrage: H. WALTHER, Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der hochauflosenden Laserspektroskopie .........•........ 3 M. MAIER, Anwendungen der stimulierten Raman- Streuung. . . . • . . . . . . . • . . . . . . . . . • . . . . . . . • . . . . . • . • . • . •• 17 A. HIRTH, K. VOLLRATH, Dichte- und Temperatur- messung mit Hilfe der CARS-Spektroskopie ......•..... 23 W. KIEFER, P. BAIERL, Resonanz-Raman-Streuung an zweiatomigen Moleklilen in der Gasphase ••..•.••.•.... 43 E.D. SCHMID, V. GRAMLICH, Ramanspektroskopische Untersuchungen an Nukleinsauren ..•...•.•...•.......• 75 W. RICHTER, Ramanspektroskopie in Halbleitern •••..••..• 91 H. HAKEN, Theorie ultrakurzer Impulse und ihrer Wechselwirkung mit kondensierter Materie •.•..••••.•. 107 Gy.FARKAS, Multiphoton Phenomena in Photoelectron Emission Processes of Metals at High Laser Intensities •..•.••...........•.•••...•.••.••........ 117 J. WANNER, Laseruntersuchungen an chemischen Reaktionen in der Gasphase ..•..•...••.•...••.•.....• 133 Fachvortrage: H.A. POSCH, Kollisionsinduzierte Lichtstreuung an einfachen atomaren und molekularen Fllissigkeiten .... 157 G. MAGERL, W.A. KREINER, B. FURCH, E. BONEK, Laserseitenbandspektroskopie ............•.....•..... 167 W.A. KREINER, Stark Effect Observations in the "Nonpolar" Molecules GeH4 and CD4 ......... ·· .... ··.·181 H.M. NOLL, M.E. LIPPITSCH, F.R. AUSSENEGG, Kurzzeitspektroskopische untersuchungen feldinduzierter Veranderungen der Raman- streuung ••••..••.•••••.••••••••.••••••••..•.•.••...•• 189 F. AUSSENEGG, M. LIPPITSCH, R. M5LLER, B. PALETTA, .Einsatz von Laser-Ramanspektroskopie zur Unter- suchung der Stoffwechselvorgange von Zellen •••••••.•• 197 H. KABELKA, H. KUZMANY, P. KREMPL, Lichtstreuung an LiGa02_ ..•..•...•...•.•..••..............•..•..... 203 H. KUZMANY, B. KUNDU, Untersuchung der Modenver- schiebung durch Ladungslibertrag in quasiein dimensionalen organischen Kristallen .•••••••..••••••. 213 F. KUCHAR, L. PALMETSHOFER, J.C. RAMAGE, R.A. STRADLING, Magneto-Optik an Ionen-im- plantiertem PbTe mit Lasern im fernen Infrarot .•..•.• 227 R. ORLOWSKI, E. KRATZIG, Holographische Speicherung in elektrooptischen Kristallen •••••••••••••••..•.•... 241 H.J. HEINEN, R. WECHSUNG, H. VOGT, F. HILLENKAMP, R. KAUFMANN, Laser-Mikrosonden-Massen- Analysator LAMMA •••.•••.•••••••••••..•.••••••.•.••... 257 J. BERGOU, M. JANOSSY, K. ROZSA, L. CSILLAG, High Voltage Hollow Cathode Lasers for Spectroscopy ....... 273 G. VEITH, A.J. SCHMIDT, Erzeugung durchstimmbarer ultrakurzer Lichtpulse in einer mit einem Stick stofflaser gepumpten Farbstofflaser-Verstarker- anordn ung •••••••••••••••••••••••••...•.•.•...•....... 281 E. LILL, S. SCHNEIDER, F. D5RR, Erzeugung zeitlich korrelierter Pikosekunden-Laserimpulse und ihre Anwendung zur Messung der Lebensdauern optisch angeregter Farbstoffe .••••••.••••......••....••••.•.. 293 Acta Physica Austriaca, Supp!. XX, 1-2 (1979) © by Springer-Verlag 1979 VORWORT In diesem Supplementband zu den Acta Physica Austriaca sind die Plenar- und Fachvortrage der Tagung "Laserspektroskopie", die vom 19. bis 21. Juni 1978 an der Universitat Graz stattgefunden hat, zusammengefaBt. Eine wesentliche Aktivitat des Veranstalters dieser Tagung, namlich des Fachausschusses Elektrodynamik und Optik der osterreichischen Physikalischen Gesellschaft, ist die Organisation von Symposien kleineren Umfanges, bei denen ein aktuelles Forschungsgebiet auf einer fach lich moglichst breiten Basis behandelt wird. Dadurch soll der Informationsaustausch zwischen Wissenschaftlern, die zwar unterschiedliche Spezialgebiete bearbeiten, aber noch eine gemeinsame "Sprache" sprechen, gefordert werden. So sind auch bei dieser Tagung moglichst viele Bereiche der Spektroskopie, in denen in den vergangenen Jahren durch Lasereinsatz bedeutende Fortschritte erzielt worden sind, durch einen Plenarvortrag vertreten. Die schriftliche Wiedergabe dieser Vortrage wurde zum Teil knapp gehalten, jedoch mit umfangreichen Lite raturverzeichnissen ausgestattet. Diese Form scheint ge eignet, dem Leser bei minimalem Zeitaufwand einen ersten Uberblick tiber das jeweilige Thema zu geben,und ermog licht bei weiterem Interesse einen raschen Zugriff zu den entsprechenden Originalarbeiten. In den von den Tagungsteilnehmern beigesteuerten Fachvortragen werden groBteils spezielle physikalische Probleme, die mit Hilfe einer laserspektroskopischen Methode gelost werden konnen, behandelt. Es werden aber auch neue apparative Techniken vorgestellt. Die Summe der Vortrage dieser Tagung ergibt zwar keine umfassende Darstellung der Acta Physica Austriaca, Suppl. XX 2 Laserspektroskopie - eine solche scheint bei der raschen Entwick1ung dieses Gebietes derzeit auch gar nicht mog- 1ich zu sein -, sie gibt aber ein Bi1d der Mog1ichkeiten, die 1aserspektroskopische Methoden heute bieten. Graz, Ju1i 1978 F. Aussenegg Acta Physica Austriaca, Suppl. XX, 3-16 (1979) © by Springer-Verlag 1979 NEUE ENTWICKLUNGEN AUF DEM GEBIET DER HOCHAUFLOSENDEN LASERSPEKTROSKOPIE+ H. WALTHER Sektion Physik der Universitat Mtinchen und Projektgruppe ftir Laserforschung der Max-Planck-Gesellschaf zur Forderung der Wissenschaften e. V., Garching ABSTRACT A short review of experiments in high resolution laser spectroscopy is given. Mainly experiments performed with tunable dye lasers are discussed and a special attention is paid to the measurements using the inter action in subsequent standing wave fields. 1. EINLEITUNG UND UBERBLICK UBER DIE FREQUENZVERANDERLICHEN LASER Durch die Entwicklung der Laser und insbesondere der frequenzveranderlichen Laser hat die hochauflosende Spektroskopie an freien Atomen und Molektilen einen groBen Auftrieb erhalten. Das Auflosungsvermogen konnte soweit gesteigert werden, daB in vielen Fallen nur noch die na ttirliche Linienbreite eine Begrenzung darstellt. 1m fol genden sol len ein kurzer Uberblick tiber das Gebiet der hochauflosenden Laserspektroskopie gegeben und einige neue Entwicklungen kurz diskutiert werden. + Vortrag gehalten anlaBlich der Fachtagung "Laser- spektroskbpie", Graz, 19.-21.Juni 1978. 4 Eine Ubersicht tiber die zur Zeit wichtigsten Metho den zur Erzeugung frequenzveranderlicher Laserstrahlung gibt Abb. 1 (siehe auch [1,2,3]). Von den verschiedenen Lasern ist insbesondere der Farbstofflaser zu einer sehr hohen Perfektion entwickelt worden [3]. Es ist gezeigt worden, daB sich der zeitlich kontinuierliche Laser eben so gut stabilisieren und regeln laBt wie ein Gaslaser. Der Jitter in der Ausgangsfrequenz, der im wesentlichen durch Schwankungen in der optischen Lange des Resonators hervor gerufen wird, die durch die Zirkulation der Farbstoff flUssigkeit bedingt sind, laBt sich durch die elektroni sche Frequenzregelung ausschalten, so daB die spektrale Linienbreite des stabilisierten Lasers in die Gr6Benord nung von kHz kommt. Dies entspricht im sichtbaren Spektral bereich einer Auf16sung ~A/A von 10-11. Die Frequenzver stellung des Lasers laBt sich ebenfalls sehr gut kontrol lieren. Eine Anordnung dazu, die bei uns vor einigen Jahren schon realisiert worden ist [4], zeigt Abb. 2. Es wird da bei mit zwei Farbstofflasern gearbeitet. Einer davon wird mit Hilfe eines optischen Resonators, der aus einem spharischen Fabry-Perot besteht, an einen HeNe Laser an gekoppelt. Der HeNe-Laser ist auf einen Jod-MolekUl-Uber gang stabilisiert. Dabei werden thermisch bedingte Ande rungen der Resonatorlange mit Hilfe einer Regelung kom pensiert, indem die Transmission des Fabry-Perot-Inter ferometers fUr das HeNe-Laserlicht maximal gehalten wird. Der Farbstofflaser laBt sich auf Wellenlangen einstellen und stabilisieren, fUr die das spharische Fabry-Perot ebenfalls maximale Durchlassigkeit zeigt. Diese liegen bei unserer Anordnung jeweils etwa 300 MHz voneinander entfernt.
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