Infrarot-Festkörperlaser für Doppler-LIDAR-Anwendungen im Wellenlängenbereich um 2 ?m und 1,5 ?mKarsten Scholle
Taschenbuch
In der vorliegende Arbeit wurden Tm- und Tm, Ho-Single-mode-Laser im Hinblick auf ihre Verwendung als M O oder " Seed-Laser" in einem Doppler-L I D A R-System untersucht und charakterisiert und es ist die Eignung von Raman-Lasern für L I D A R-Laser-Systeme im Wellenlängenbereich um 1, 5 ? m untersucht worden. Tm- und Tm, Ho: Lu A G wurden als Lasermaterialien für den M O ausgewählt, da die freien Emissionswellenlängen der mit diesen Materialien realisierten Laser sehr nahe an den optischen Transmissionsfenstern der Atmosphäre im Wellenlängenbereich um 2, 02 ? m bzw. 2, 1 ? m liegen. Die für die Laserexperimente verwendeten Laserkristalle wurden am Institut für Laser-Physik der Universität Hamburg nach dem Czochralski-Verfahren hergestellt. Die spektroskopische Charakterisierung der Kristalle zeigte, dass die Wirkungsquerschnitte für Absorption und Emission für die beiden untersuchten Selten-Erd-Ionen in Lu A G etwa denen in Y A G entsprechen. Die Lebensdauern der am Laserprozess beteiligten Niveaus sind ebenfalls bestimmt worden, wobei eine deutliche Verkürzung der Lebensdauer des oberen Laserniveaus mit zunehmender Tm-Konzentration in allen Kristallen gemessen wurde, die auf Verunreinigungen in den Kristallen zurückzuführen ist. Ziel der Laserexperimente war, etwa 30 m W - 50 m W Single-mode-Ausgangsleistung zu erreichen. Hierzu wurde eine Resonatoranordnung realisiert, die einen vierfachen Pumplichtdurchgang durch die verwendeten Laserkristalle ermöglichte. Mit dieser wurden mit einem 435 ? m dünnen Tm(10%): Lu A G-Kristall bis zu 51 m W Single-mode-Laserleistung bei einem differentiellen Wirkungsgrad von 7, 8% erreicht. Im Multimode-Laserbetrieb konnten mit einem 1, 4 mm dünnen Tm(10%): Lu A G Kristall maximal 205 m W Ausgangsleistung bei einem differentiellen Wirkungsgrad von 31, 4% erreicht werden. Erstmals konnte im Rahmen dieser Arbeit cw-Laseremission bei Raumtemperatur mit Tm, Ho: Lu A G bei ? = 2, 097 nm gezeigt werden
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