Gebondete Kristalle

Gebondete Kristalle (auch: diffusionsgebundene Kristalle) bestehen aus mindestens zwei Kristallen mit demselben Wirtsgitter, aber unterschiedlichen Dotierstoffen. Bei der Herstellung werden die Kristalle durch optischen Kontakt miteinander verbunden. Bei einer hohen Temperatur nahe dem Schmelzpunkt werden die Kristalle unter Druck weiter miteinander verbunden. Dabei finden Diffusionsprozesse statt. Diese gebondeten Kristalle werden dann langsam abgekühlt.

Verschiedene Kombinationen führen zu unterschiedlichen Vorteilen:

Werden undotierte Kristalle als Kristallenden verwendet, können thermische Effekte reduziert werden. Niedrigere Temperaturspitzen während des Laserbetriebs reduzieren den thermischen Linseneffekt sowie thermische Brüche. Bei Scheibenlasern kann die ASE (verstärkte spontane Emission) durch Verwendung eines undotierten Kristallendes reduziert werden. Außerdem ist ein solcher Scheibenlaser mechanisch stabiler und weist weniger Spannungsbrüche auf.

Bei endgepumpten Festkörperlasern kann ein Kristall verwendet werden, der aus Segmenten unterschiedlicher Dotierungen besteht. Dadurch wird die Absorptionskurve „geglättet“, so dass die Absorption im Kristall möglichst gleichmäßig ist. Dies wiederum führt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung im Kristall, so dass eine höhere Ausgangsleistung, eine höhere Pumpeffizienz und eine bessere Strahlqualität erreicht werden können.

In einem gebundenen Kristall mit unterschiedlichen Dotierungen dient der Kristall mit der einen Dotierung als Verstärkungsmedium, während der Kristall mit der anderen Dotierung als sättigbarer Absorber für die passive Güteschaltung dient. Auf diese Weise kann die Größe eines passiv gütegeschalteten Lasers auf Kosten der Flexibilität effektiv reduziert werden.

IMPEX stellt zum Beispiel die folgenden gebondete Kristalle her:

• Nd:YAG + Cr:YAG
• YAG + Nd:YAG + YAG
• Nd:YVO4 + YVO4
• Nd:GdVO4 + GdVO4

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