Elektronen in Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen können durch Energiezufuhr in Zustände versetzt werden durch die elektromagnetische Strahlung, also beispielsweise Licht, verstärkt wird. Durch Ausnutzen dieser sogenannten stimulierten Emission, kann Laserstrahlung erzeugt werden. Laserstrahlung ist eine spezielle Form von elektromagnetischer Strahlung, die sich durch ihre besonderen Eigenschaften auszeichnet. So ist die von einem Laser abgestrahlte Strahlung sehr monochromatisch (einfarbig) und besitzt zudem eine definierte Polarisation (Schwingungsrichtung der Strahlung) und starke Kohärenz (Phasenbeziehung).

Aufgrund dieser Eigenschaften ermöglichen Laser eine Vielzahl neuartiger Anwendungen in der Nachrichten- und Medizintechnik oder Unterhaltungselektronik. Für verschiedene Wellenlängenbereiche existieren dabei unterschiedliche Konzepte zur Realisierung von Lasern.

Unsere Animation zeigt eine Computersimulation einer Quantenkaskadenlaser-Struktur für die Erzeugung von Terahertz-Strahlung. Dargestellt ist die berechnete Verstärkung (engl.: gain) in Abhängigkeit der Frequenz der ausgesandten Laserstrahlung (x-Achse) und der angelegten Spannung (y-Achse). Ausreichende hohe Verstärkung (in unserer Animation grün und blau kodiert) ist eine notwendige Voraussetzung zur Erreichung der sogenannten Laserschwelle, d.h. Auftreten von Laserstrahlung.

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Film ansehen: Gainmap Animation