 | Newsletter – Nr 12
Laserkristalle für Festkörperlaser - Teil 2
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(Fortsetzung aus Ausgabe 10)
Nd:YAG-Laser (Nd:Y3Al5O12) sind die am weitesten verbreiteten Festkörperlaser zum Schneiden, Schweißen, Löten und Beschriften bzw. Markieren oder Bohren. Sie gehören der Gruppe der Neodymlaser an. Der Granat als Grundmaterial ist zunächst farblos und erhält erst durch die Nd-Dotierung seine leicht rosa Farbe. Die Dotierung liegt für einkristallinen Nd:YAG i.A. zwischen 0,3% und 1,2%. Erst mit der Entwicklung des polykristallinen Nd:YAG ist eine Dotierung mit bis zu 9% Nd möglich (siehe „Auf den Punkt gebracht“ Ausgabe 7). |
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Die Nd-Atome ersetzen im YAG das Yttrium (Y), was durch einen um 3% unterschiedlichen Radius dieser beiden seltenen Erden bei zu hohen Dotierungen zu Kristallspannungen führt. Der Nd:YAG-Laser ist ein 4-Niveausystem und wird oft breitbandig durch Blitzlampen in breite Energiebänder gepumpt; auch Laserdioden werden inzwischen häufig zum Anregen genutzt. Die Übergänge ins obere Laserniveau finden darauffolgend strahlungslos, unter Abgabe von Wärme an den Kristall, statt. Dies ist mit ein Grund dafür, warum die Nd:YAGStäbe gut gekühlt werden müssen.
Die intensivste Laserlinie des Nd:YAG-Lasers, die bei 1064 nm im NIR liegt, ist die wohl bekannteste und gebräuchlichste. Häufig genutzt werden auch die durch den Einsatz von frequenzverdoppelnden oder -verdreifachenden Kristallen entstehenden Wellenlängen von 532 nm im Sichtbaren oder 355 nm im UV. Nd:YAG-Laser können cw („continuous wave“, kontinuierlich) sowie gepulst betrieben werden.
Ein weiterer Kristall, der im NIR emittiert, ist das mit Neodym dotierte Yttrium-Lithium-Fluorid (Nd:LiYF4 oder auch Nd:YLF). Dieser Kristall wurde schon in Ausgabe 4 ausführlich behandelt. Er emittiert die zwei senkrecht zueinander polarisierten Linien bei 1047 nm und 1053 nm. Die thermische Linsenwirkung des Nd: YLF ist geringer als die des Nd:YAG-Kristalls, was ihn hier bevorzugt. Die Herstellung des YLFs ist aber aufwendiger als die des Nd:YAG. Für industrielle Anwendung werden daher im Vergleich zum Nd:YAGLaser nur kleine Abmessungen realisiert. VLOC kann dotiertes YLF dennoch in Längen bis zu 150 mm und Durchmessern von bis zu 20 mm herstellen. Neben Nd kann YLF auch mit Erbium (Er), Thulium (Tm), Holmium (Ho) zur Emission bei ca. 2 μm oder mit anderen seltenen Erden dotiert werden. |
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| Ihr Ansprechpartner: |
| Olaf Thomsen (Tel.: +49-6151-8806-759, E-mail: othomsen@ii-vi.de) |
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