Wir stellen die „Seele“ der Festkörperlaser vor

Wir stellen die „Seele“ der Festkörperlaser vor

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Das Herzstück eines jeden Lasers ist das Laserarbeitsmedium, und das Arbeitsmedium eines FestkörperlasersLaserFestkörperlaser bestehen im Wesentlichen aus Kristallgittern und dotierten Atomen oder Ionen mit Laseraktivität, während amorphe (glasartige) Gitter relativ selten sind. Die jüngsten Entwicklungen in der Keramikherstellungstechnologie werden voraussichtlich den Anwendungsbereich kostengünstiger und hochwertiger Lasermaterialien deutlich erweitern, die in wesentlich größeren Dimensionen als Kristallmaterialien hergestellt werden können.

Gängige Festkörperlasermaterialien

Rubin: Seine chemische Zusammensetzung ist chromdotiertes Aluminiumoxid (Cr:Al₂O₃). Künstliche Rubine weisen eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie Rubine in Edelsteinqualität auf, sind jedoch von höherer Reinheit und Qualität. Sie erscheinen rosa und haben eine Laserwellenlänge von 694,3 Nanometern.

2. Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG): Dieser künstliche Kristall emittiert Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1064 Nanometern im nahen Infrarotbereich. Es ist für das Auge unsichtbar und schädlich. Nd:YAG ist derzeit das am weitesten verbreitete Festkörperlasermaterial und übertrifft Rubin bei Weitem. Der Hauptgrund dafür ist seine niedrigere Laserschwelle, wodurch bei gleicher Eingangsenergie eine höhere Ausgangsenergie erzielt werden kann.

3. Neodym-dotiertes Yttriumvanadat (Nd:YVO₄), oft einfach als „Vanadat“ bezeichnet, hat sich aufgrund seines großen stimulierten Emissionsquerschnitts, seiner niedrigen Laserschwelle und seiner polarisierten Ausgangseigenschaften zum bevorzugten Material für diodengepumpte Festkörperlaser im niedrigen bis mittleren Leistungsbereich (bis zu einigen Watt) entwickelt. Die Betriebswellenlängen liegen bei 1064 Nanometern und 1340 Nanometern; nach Frequenzverdopplung lassen sich Laser mit Wellenlängen von 532 Nanometern und 670 Nanometern emittieren.

4. Neodym-dotiertes Glas (Nd:Glas): Durch die Verwendung von amorphem Glas als Matrix weist es ähnliche Lasereigenschaften wie Nd:YAG-Laser auf. Sein Hauptnachteil liegt in der relativ geringen Wärmeleitfähigkeit, die nur ein Zehntel derjenigen eines Kristalls beträgt. Dies erschwert die Kühlung bei Hochleistungsanwendungen. Der Vorteil besteht jedoch darin, dass es zu Lasermedien mit einem Durchmesser von über 30 cm verarbeitet werden kann. Dadurch lässt sich die Energiedichte effektiv steuern und Schäden an optischen Komponenten im Kilojoule-Bereich vermeiden.gepulster Laserund die relativ geringen Kosten aufweisen.

Weitere wichtige Festkörperlasermaterialien sind Erbium-dotierte Materialien wie Erbium-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Er:YAG, Ausgangswellenlänge 2940 Nanometer) und Erbium-dotiertes Glas (Er:Glas, Ausgangswellenlänge 1540 Nanometer). Holmium-dotierte Materialien umfassen Holmium-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Ho:YAG), Holmium-dotiertes Lithium-Yttrium-Fluorid (Ho:YLF) und Holmium-dotiertes Glas (Ho:Glas, Ausgangswellenlänge 2000 bis 2100 Nanometer). Thulium-dotierte Materialien umfassen Thulium-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Tm:YAG), Thulium-dotiertes Lutetium-Aluminium-Granat (Tm:LuAG) und Thulium-Holmium-kodotiertes Lithium-Yttrium-Fluorid (Tm,Ho:YLF, Ausgangswellenlänge 2000 bis 2030 Nanometer). Ytterbium-dotierte Materialien: wie beispielsweise Ytterbium-dotiertes Kalium-Gadolinium-Wolframat (Yb:KGW, Emissionswellenlänge 1025 bis 1045 Nanometer), Alexandrit (Emissionswellenlänge 655 bis 815 Nanometer) und Titan-dotierter Saphir (Ti:Saphir, Emissionswellenlänge 840 bis 1100 Nanometer).