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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-60338
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6033/


Neue Konzepte für Nd:YVO4 Laser

Albers, Klaus

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SWD-Schlagwörter: Pumpen <Laser> , Multimode-Laser , Laserverstärker , Laser , Dauerstrichlaser , Diodengepumpter Laser
Freie Schlagwörter (Englisch): multipass , nd:yvo4 , side-pumped
Basisklassifikation: 33.18 , 33.23
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Huber, Günter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 13.02.2012
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 05.02.2013
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Arbeit wurden neue Laserkonzepte für diodengepumpte Festkörperlaser untersucht. Das Hauptaugenmerk lag auf der Entwicklung neuer Pumpanordnungen. In den meisten Laserkonzepten wurden Kompositkristalle aus undotierten und dotierten Kristallen verwendet. Die neuen Pumpanordnungen basieren vor allem auf den daraus resultierenden zusätzlichen Freiheitsgraden und sind ein erster Schritt in Richtung künftiger Laserkonzepte mit keramischen Lasermedien, welche weitere Vereinfachungen von Pumpanordnungen durch komplexere Kompositlasermedien ermöglichen. Die Arbeit enthält mehrere Weiterentwicklungen und Neuentwicklungen von Laserkonzepten. Es wurde ein bekanntes Konzept eines Kompositlasers bestehend aus Nd:YVO4 und YVO4 weiterentwickelt, realisiert und untersucht. Im Laserbetrieb wurden etwa 10 W Ausgangsleistung im Grundmodebetrieb bei nahezu vollständiger Aberrationsfreiheit erzielt. Als neues Laserkonzept wurde ein Laser für satellitengestützte Anwendungen mit hoher Pulsenergie und geringer Pulswiederholrate untersucht. Das Konzept beinhaltet einen Kompositkristall mit einem Sm:GSAG Kristall, welcher die verstärkte Spontanemission unterdrückt und das Pumplicht transmittiert. Der Laserkristall wird ohne jegliche Pumpstrahlformung von Diodenlaserstapeln gepumpt und weist einen kristallinternen 4-fach Pumpdurchgang auf. Darüberhinaus wurden Konzepte für die Erzielung hoher Pumpleistungsdichten entwickelt, darunter zwei Konzepte für einen kristallinternen 6-fach Pumplichtdurchgang und ein Konzept für eine kristallinterne Absorptionswegverlängerung durch Ausnutzung der räumlichen Trennung der Emitter eines Diodenlaserbarrens. Es konnte zudem eine neue Pumpanordnung für dünne Scheibenlaser entwickelt und realisiert werden, die eine Pumpleistungsdichte nahe der maximal möglichen Pumpleistungsdichte ermöglicht. Zuletzt wurde ein Nd:YVO4 Scheibenlaser für den Laserbetrieb bei 914 nm entwickelt und realisiert.
Kurzfassung auf Englisch: This thesis is dedicated to the development of new laser concepts for diode-pumped solid-state lasers. The new concepts are mainly based on novel pumping arrangements. Many of the new pumping arrangements take advantage of the additional degrees of freedom offered by composite laser crystals. These concepts are a first step on the route to more complex gain media geometries made possible by the upcoming transparent ceramics. The thesis contains both optimized laser concepts as well as completely new laser concepts. A known composite laser based on Nd:YVO4 and YVO4 has been optimized, realized and characterized. With this laser, 10 W of fundamental mode output power have been achieved with virtually no thermo-optical aberrations. Furthermore, a novel laser concept for satellite-based lasers featuring high pulse energies and low pulse repetition rates has been investigated. This concept comprises a new Sm:GSAG crystal, which suppresses amplified spontaneous emission and transmits pump light. The crystal is pumped by diode stacks without any pump beam shaping and features a 4-pass pump beam path built directly into the crystal. Additionally, this thesis contains novel laser concepts for achieving high pump densities. Among these, two concepts for a 6-pass of the pumplight built into the laser crystal as well as a pump absorption length elongation based on the exploitation of the spatial separation of diode laser bar emitters have been developed. To achieve the highest possible pump density, a novel pump arrangement for thin disk lasers has been developed and realized. Finally, a Nd:YVO4 disk laser operating at 914 nm has been developed and realized.

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