Charakterisierung Erbium-dotierter Laserkristalle in Hinblick auf LIDAR-Anwendungen bei 1,6 μm [My m]

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• Christian Brandt

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Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung von Lasermaterialien zur Bestimmung der Treibhausgase CO2 und CH4 mittels LIDAR-Verfahren bei 1,6 µm. Umfassende spektroskopische Untersuchungen an Er 3+ -dotierten Granaten, Sesquioxiden und Vanadaten wurden durchgeführt. Dabei wurden die Wirkungsquerschnitte der Grundzustandsabsorption und der Emission sowie die Absorption aus dem ersten angeregten Zustand (ESA) für den Spektralbereich um 1,6 µm ermittelt. Eine umfassende Analyse der Kristallabmischungen ermöglichte die Anpassung der Verstärkungsmaxima an die Zielwellenlängen von CO2 und CH4. Mit optimierten Kristallen wurden Laserexperimente im Dauerstrichbetrieb unter resonanter Pumpanregung durchgeführt. Er:(Y1-XLuX)3Al5O12 Kristalle ermöglichten erstmals freilaufenden Laserbetrieb bei den Zielwellenlängen von CH4, mit einer maximalen Ausgangsleistung von 14,5 W und einem differentiellen Wirkungsgrad von 40 %. Auch der freilaufende Laserbetrieb von Er:(Lu1-XYX)2O3 bei 1579,27 nm wurde demonstriert. Zudem wurde resonant gepumpter Laserbetrieb von Er: YVO4 Kristallen untersucht, wobei bei 2 at.% Er 3+ -Konzentration effizienter Betrieb nachgewiesen wurde. Die maximale Ausgangsleistung betrug 2,8 W bei einem differentiellen Wirkungsgrad von 60 %. Mit einem doppelbrechenden Filter konnte der Laser auch bei 1579,27 nm betrieben werden. Die Untersuchung der Er 3+ -dotierten Kristalle Y2O3, Lu2O3, Sc2O3 und GdVO4 ergab eine maximale A

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• Année de publication: 2012