Titan:Saphir
Das Verstärkermedium Titan:Saphir (Ti3+:Al2O3) besteht aus dem schwach doppelbrechenden Wirtskristall Korund (Al2O3), bei dem durch Dotierung etwa 0,1 Gewichtsprozent der Al3+-Ionen durch Ti3+-Ionen ersetzt sind. Dadurch entsteht ein hellroter Saphir, das aktive Medium des Titan:Saphir-Lasers. Es absorbiert stark im Bereich von 400 bis 600 nm Wellenlänge (Maximum bei 490 nm) und fluoresziert von 660 bis 1050 nm (Maximum bei 795 nm).[1] Zudem besitzt Titan:Saphir eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die eine Fokussierung des Pumpstrahls auf einen kleinen Bereich ermöglicht, ohne den Kristall dabei zu zerstören.[2] Als Pumpquelle werden zumeist Laser verwendet, da die kurze Fluoreszenzlebensdauer von 3,2 μs zu hohen Pumpleistungen führt. Alternativ ist ein Pumpen mit Blitzlampen möglich, jedoch kein Dauerstrichbetrieb mit konventionellen Bogenlampen. Besondere Bedeutung hat der damit arbeitende Titan:Saphir-Laser bei der Erzeugung von kurzen Laserimpulsen im Femtosekundenbereich.[1] Der Ti3+-Dotierungsgrad für Laseranwendungen liegt im Bereich zwischen 0,07 und 0,41 Mol-%.[3][4]
| Chemische Formel | Al2O3:Ti3+ |
| Kristallstruktur | hexagonal |
| Gitterkonstanten | a=4,748, c=12,957 |
| Dichte | 3,98 g/cm3 |
| Lasertätigkeit | 4-Niveau, vibronisch |
| Lebensdauer oberes Niveau | 3,2 μs (T=300K) |
| Absorptionsband | 400–600 nm |
| Fluoreszenzband | 660–1050 nm |
| linearer Brechungsindex | no = 1,760; ne = 1,752 (λ=800 nm)[6] |
| nichtlinearer Brechungsindex | n2 = 3,2·10−20 m2/W[7] |
| Zerstörschwelle | 8–10 J/cm2[8] |
| Schmelzpunkt | 2050 °C |
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b Rainer Dohlus: Lasertechnik. De Gruyter, 2015, ISBN 978-3-11-039646-1, S. 109 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler: Laser. Springer Berlin Heidelberg, 2015, ISBN 978-3-642-41438-1, S. 158 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Lingling Xuan, Alexander Pisch, Thierry Duffar: Thermodynamic Calculations of Ti Ion Concentrations and Segregation Coefficients during Ti:Sapphire Crystal Growth. In: Crystal Growth & Design. Band 22, Nr. 4, 2022, S. 2407–2416, doi:10.1021/acs.cgd.1c01481.
- ↑ Helmut Frowein: Titan‐Saphir Laser: Grundlagen und Anwendungen des wichtigsten Kurzpulslasersystems. In: Optik & Photonik. Band 2, Nr. 1, 2007, S. 48–53, doi:10.1002/opph.201190237.
- ↑ Ti:Sapphire – TITANIUM DOPED SAPPHIRE. In: eksmaoptics.com. eksmaoptics, abgerufen am 6. November 2024.
- ↑ Viktor Malyarchuk: Near-field spectroscopy of semiconductor device structures and plasmonic crystals. 2004, doi:10.18452/15097.
- ↑ Evgeni Sorokin: Few-Cycle Laser Pulse Generation and Its Applications. Springer, Berlin, Heidelberg 2004, ISBN 978-3-540-39849-3, Solid-State Materials for Few-Cycle Pulse Generation and Amplification, S. 3–73, doi:10.1007/978-3-540-39849-3_1.
- ↑ Saidin, Mohamad & Aizuddin, Wan & W. Razali, W. A. & Bidin, Noriah. Titanium doped sapphire crystal excited by diode pumped solid state laser. J. Phys. UTM. Vol. 3. (2008) 47-51