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Lexikon der Optik: Neodymglaslaser

Neodymglaslaser, einer der wichtigsten Festkörperlaser, mit dem sich insbesondere bei einer entsprechenden Nachverstärkung im Impulsbetrieb höchste Strahlungsleistungen im nahen IR-Bereich, bei der Wellenlänge 1,06 μm, erzeugen lassen (Hochleistungslaser). Das aktive Medium enthält als strahlende Zentren Neodym-Ionen (Nd3+) mit einer Konzentration bis 8% in Glas (Silikatglas, Phosphatglas u.a.) als Wirtssubstanz. Nd-dotiertes Glas hat den Vorteil, daß es sich in optisch einwandfreier Qualität in größeren Abmessungen herstellen läßt (Laserstäbe bis zu 1 m Länge und 100 mm Durchmesser bzw. discs der Dimension 90×90×2 cm3).

Das Energieniveauschema von Nd3+ ist gekennzeichnet durch breite Absorptionsbanden im oberen Elektronenniveau. Fluoreszenzübergänge treten bei den Wellenlängen λ=0,92 μm, 1,06 μm und 1,37 μm auf, wobei üblicherweise der intensivste Übergang bei λ=1,06 μm (4F3/2 → 4I11/2) als Laserübergang verwendet wird. Der N. arbeitet nach dem Schema eines 4-Niveausystems (Abb.). Die Anregung erfolgt ausschließlich durch optisches Pumpen mit vielfach stabförmigen Entladungslampen in elliptischer Pumplichtanordnung. Hierdurch wird das obere Elektronenniveau 4 angeregt, von dem die Energie durch einen schnellen Relaxationsprozeß auf das obere Laserniveau 3 übertragen wird. Da das untere Laserniveau 2 (entleert ebenfalls über einen schnellen, zum Niveau 1 führenden Relaxationsprozeß) im wesentlichen unbesetzt ist, wird auf diese Weise leicht eine Besetzungsinversion erreicht. Damit ist Laseremission sowohl im Impuls- als auch im kontinuierlichen Betrieb möglich. Die Strahlungsleistungen betragen bei Impulsanregung bis zu 100 MW bei Impulsdauern im μs-Bereich sowie einige Watt im kontinuierlichen Betrieb. Der Wirkungsgrad beträgt nahezu 1%. Verwendet wird die Strahlung des N. zur Materialbearbeitung, in der nichtlinearen Optik sowie in Anlagen zur lasergesteuerten Kernfusion.



Neodymglaslaser: Vereinfachtes Energieniveauschema für die Nd3+-Ionen in einem Neodymglaslaser.

  • Die Autoren
Roland Barth, Jena
Dr. Artur Bärwolff, Berlin
Dr. Lothar Bauch, Frankfurt / Oder
Hans G. Beck, Jena
Joachim Bergner, Jena
Dr. Andreas Berke, Köln
Dr. Hermann Besen, Jena
Prof. Dr. Jürgen Beuthan, Berlin
Dr. Andreas Bode, Planegg
Prof. Dr. Joachim Bohm, Berlin
Prof. Dr. Witlof Brunner, Zeuthen
Dr. Eberhard Dietzsch, Jena
Kurt Enz, Berlin
Prof. Joachim Epperlein, Wilkau-Haßlau
Prof. Dr. Heinz Falk, Kleve
Dr. Wieland Feist, Jena
Dr. Peter Fichtner, Jena
Dr. Ficker, Karlsfeld
Dr. Peter Glas, Berlin
Dr. Hartmut Gunkel, Berlin
Dr. Reiner Güther, Berlin
Dr. Volker Guyenot, Jena
Dr. Hacker, Jena
Dipl.-Phys. Jürgen Heise, Jena
Dr. Erwin Hoffmann, Berlin (Adlershof)
Dr. Kuno Hoffmann, Berlin
Prof. Dr. Christian Hofmann, Jena
Wolfgang Högner, Tautenburg
Dipl.-Ing. Richard Hummel, Radebeul
Dr. Hans-Jürgen Jüpner, Berlin
Prof. Dr. W. Karthe, Jena
Dr. Siegfried Kessler, Jena
Dr. Horst König, Berlin
Prof. Dr. Sigurd Kusch, Berlin
Dr. Heiner Lammert, Mahlau
Dr. Albrecht Lau, Berlin
Dr. Kurt Lenz, Berlin
Dr. Christoph Ludwig, Hermsdorf (Thüringen)
Rolf Märtin, Jena
Ulrich Maxam, Rostock
Olaf Minet, Berlin
Dr. Robert Müller, Berlin
Prof. Dr. Gerhard Müller, Berlin
Günter Osten, Jena
Prof. Dr. Harry Paul, Zeuthen
Prof. Dr. Wolfgang Radloff, Berlin
Prof Dr. Karl Regensburger, Dresden
Dr. Werner Reichel, Jena
Rolf Riekher, Berlin
Dr. Horst Riesenberg, Jena
Dr. Rolf Röseler, Berlin
Günther Schmuhl, Rathenow
Dr. Günter Schulz, Berlin
Prof. Dr. Johannes Schwider, Erlangen
Dr. Reiner Spolaczyk, Hamburg
Prof. Dr. Peter Süptitz, Berlin
Dr. Johannes Tilch, Berlin (Adlershof)
Dr. Joachim Tilgner, Berlin
Dr. Joachim Träger, Berlin (Waldesruh)
Dr. Bernd Weidner, Berlin
Ernst Werner, Jena
Prof. Dr. Ludwig Wieczorek, Berlin
Wolfgang Wilhelmi, Berlin
Olaf Ziemann, Berlin


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