Wat is Laserholte?

Voorbeeld 23.11 (De helium-neonlaser)

Een glazen buis van $30\,\mathrm{cm}$ lang, boring $1\,\mathrm{mm}$, met helium en neon bij ongeveer een duizendste atmosfeer, doorlopen door een ontlading van enkele milliampères. Elektronen slaan helium aan tot een metastabiel niveau bij $20.6\,\mathrm{eV}$, dat zijn energie door botsing overdraagt aan een neonniveau op vrijwel dezelfde hoogte; van daar vervalt neon naar een lager niveau (dat snel leegloopt naar de grondtoestand — vier niveaus) door uit te zenden bij $632.8\,\mathrm{nm}$. De kleinsignaalversterking is minuscuul, enkele procenten per doorgang, zodat de spiegels uitmuntend moeten zijn ($R_1 = 0.999$, $R_2 = 0.99$) en de buis schoon; de versterkingslijn is dopplerverbreed tot $\Delta\nu \approx 1.5\,\mathrm{GHz}$, de modes liggen $c/2L = 500\,\mathrm{MHz}$ uit elkaar, zodat er twee of drie modes tegelijk oscilleren. Uitgang $1\,\mathrm{mW}$ voor enkele watt ontlading: rendement $10^{-4}$; maar een golflengte die tot $10^{-6}$ vastligt en een bundel die door het hele laboratorium $1\,\mathrm{mm}$ breed blijft.

Voorbeeld 23.14 (Snijden, lezen, richten)

Een koolstofdioxidelaser van $1\,\mathrm{kW}$ bij $10.6\,\text{µ}\mathrm{m}$, bundelstraal $10\,\mathrm{mm}$, gebundeld door $f = 100\,\mathrm{mm}$: $w_0' = 34\,\text{µ}\mathrm{m}$, piekbestralingssterkte $2P/\pi w_0'^2 = 5 \times 10^{11}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ — staal kookt. Een aanwijzer van $1\,\mathrm{mW}$, $w_0 = 0.5\,\mathrm{mm}$ bij $633\,\mathrm{nm}$: $\theta = 0.4\,\mathrm{mrad}$, een vlek van $4\,\mathrm{cm}$ op $50\,\mathrm{m}$, een bestralingssterkte van $2.5\,\mathrm{kW}/\mathrm{m}^{2}$ aan de uitgang — boven het zonlicht, en daarom mag zelfs een milliwatt nooit een oog binnendringen: de ooglens zou het tot een vlek van $10\,\text{µ}\mathrm{m}$ op het netvlies bundelen, bij miljoenen watt per vierkante meter. Een schijflezer bij $650\,\mathrm{nm}$ met een lens met numerieke apertuur $0.6$ bundelt tot ongeveer $\lambda/2\mathrm{NA} \approx 0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, de grootte van een putje.