Simulation eines Er:YAG Lasers

Abschlussarbeit
(Bachelorarbeit)


Details zur Publikation

Autor(en): Blania A, Springer R, Pflaum C
Jahr der Veröffentlichung: 2018


Abstract

Laser Technologie ist ein zentraler Bestandteil von Industrie, Medizin, Kommunikati-

on, Wissenschaft und Unterhaltungselektronik und findet immer mehr neue Anwen-

dungsfelder. Der Er:YAG Laser im Speziellen, ein Festkörperlaser aus Erbium dotier-

tem Yttrium-Aluminium-Granat, findet vor allem Anwendung in der Dermatologie und

Zahnmedizin. Er besitzt zwei mögliche Laserwellenlängen, nämlich 3 μm und 1645 nm.

Hier ist primär die 3 μm Emission von wirtschaftlicher Bedeutung, da diese Wellenlänge

dem Absorbtionsmaximum von Wasser entspricht und sich daher besonders eignet, um

kleine Gewebevolumina unter geringer Wärmeeintragung an das umliegende Gewebe zu

vaporisieren [3]. Um in diesen Feldern weiterhin Fortschritte zu erzielen, sind vor allem

auch Computersimulationen der Technologie von zentraler Bedeutung, da sie ein detail-

liertes Laserdesign in Kristallherstellung bis hin zur Anwendungsentwicklung überhaupt

erst ermöglichen.

Zur Anwendung komplexer Simulationsverfahren, die optische und thermische Bege-

benheiten im Rahmen einer Finiten Elemente Methode basierenden Software beliebig

genau vorhersagen können, wird zunächst immer erst ein grundlegendes Verständnis

der betrachteten Laserdynamik in Form einer Ratengleichung benötigt. Die Ratenglei-

chung eines Lasers ist ein gekoppeltes Differentialgleichungssystem, das für die Atome

des Lasermediums die Population der einzelnen quantenmechanischen Energieniveaus

vorhersagt, in dem die hauptsächlich auftretenden Energieaustauschprozesse mathema-

tisch modelliert und mit experimentell hinterlegten Konstanten versehen werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, zunächst in Form einer umfangreichen Literaturrecherche, ein

Verständnis für die Physik und die Ratengleichungen des Er:YAG Lasers zu entwickeln

und das gefundene Differentialgleichungssystem im Anschluss numerisch zu lösen. Die-

ses vereinfachte Modell soll anschließend einen tieferen Einblick in die Quantität der im

Er:YAG auftretenden Prozesse liefern.


FAU-Autoren / FAU-Herausgeber

Pflaum, Christoph Prof. Dr.
Professur für Informatik (Numerische Simulation mit Höchstleistungsrechnern)
Springer, Ramon
Professur für Informatik (Numerische Simulation mit Höchstleistungsrechnern)


Zitierweisen

APA:
Blania, A., Springer, R., & Pflaum, C. (2018). Simulation eines Er:YAG Lasers (Bachelor thesis).

MLA:
Blania, Alexander, Ramon Springer, and Christoph Pflaum. Simulation eines Er:YAG Lasers. Bachelor thesis, 2018.

BibTeX: 

Zuletzt aktualisiert 2019-27-03 um 10:08