Blania A (2018)
Publication Type: Thesis
Publication year: 2018
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.
APA:
Blania, A. (2018). Simulation eines Er:YAG Lasers (Bachelor thesis).
MLA:
Blania, Alexander. Simulation eines Er:YAG Lasers. Bachelor thesis, 2018.
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