Titanium-doped sapphire
Ti:Saphir
Titan dotiertes Saphir (Ti:Saphir, Ti:Sa oder Ti3+:Al2O3) ist das meist verwendete Lasermaterial, wenn es darum geht Ultrakurzpulslaser (fs) oder Systeme mit durchstimmbarer Wellenlänge zu realisieren. Die Kristalle werden mit Czochralsky- und Ciropolous-Methoden gezüchtet. Ein Spektrum von 660nm – 1100nm kann abgedeckt werden. Durch Frequenzverdopplung ist eine Durchstimmbarkeit im sichtbaren blau-grün-Bereich möglich. Zusätzlich weist Ti:Saphir exzellente thermische, physikalische und optische Eigenschaften auf.
Ebenso dient Ti:Saphir als aktives Medium für durchstimmbare Festkörperlaser. Die zeigen einen guten Betrieb im periodisch-gepulsten, quasi-cw- und cw-Betriebsmodi. Als 4-Niveau-System hat der vibronische Laser eine Fluoreszenzlebensdauer von 3,6µs. Die Absorptionsbandbreite von 490nm erlaubt es durch diverse Quellen wie durch den grünen Argon-Ionen-Laser, Kupferdampflaser, durch den frequenzverdoppelten Nd:YAG oder anderen Farbstofflasern gepumpt zu werden. Für eine kurze Floureszenzlebensauer ist auch ein Blitzlampenpumpen möglich. Diese Faktoren und eine breite Durchstimmbarkeit machen es zum Ersatz für viele Farbstofflasern.
Optische Eigenschaften | |
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Laserwellenlänge in nm | 790
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Brechungsindex @ 800 nm | 1,76
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dN/dT in 1/K | 13 · 10-6 |
Physikalische Eigenschaften | |
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Dichte in g/cm3 | 3,98 |
Schmelzpunkt in °C | 2040 |
Kristallstruktur | hexagonal |
spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K) @18 °C | 761 |
Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K) | 33
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Thermische Ausdehnung in 1/K | 5 · 10-6
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Mohs-Härte | 9 |
Gitterkonstante in Å | a = 4,748 c = 12,957 |
Fluoreszenzlebensdauer in µs | 3,2 |
Dotierungskonzentration in at.% | 0,1 ‐ 0,25 |