Gebondete Kristalle

Gebondete Kristalle (auch: diffusionsgebundene Kristalle) bestehen aus mindestens zwei Kristallen mit gleichem Wirtsgitter, jedoch unterschiedlichen Dotierungen. In der Herstellung werden die Kristalle mit optischem Kontakt miteinander kombiniert. Bei hoher Temperatur nahe dem Schmelzpunkt werden die Kristalle unter Druck weiter miteinander verbunden und Diffusionsprozesse laufen dabei ab. Diese gebondete Kristalle werden anschließend langsam abgekühlt. 

Für verschiedene Kombinationen ergeben sich unterschiedliche Vorteile:

Werden undotierte Kristalle als Kristallenden verwendet, können thermische Effekte verringert werden. Durch geringere Temperaturspitzen bei Laserbetrieb werden wird der thermische Linseneffekt sowie thermische Brüche verringert. Bei Scheibenlasern kann durch ein undotiertes Kristallende ASE (verstärkte Spontanemission) verringert werden. Ebenso ist ein solcher Scheibenlaser mechanisch stabiler und besitzt weniger Spannungsbrüche.

Ein Kristall aus Segmenten unterschiedlicher Dotierungen kann für endgepumpte Festkörperlaser verwendet werden. Dadurch wird die Absorptionskurve ,,geglättet‘‘, sodass im Kristall möglichst gleichmäßig absorbiert wird. Das führt wiederrum zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung im Kristall, sodass höhere Ausgangsleistung, höhere Pumpeffizienz sowie eine bessere Strahlqualität erreicht werden kann.

Bei einem gebondeten Kristall unterschiedlicher Dotierungen dient der Kristall einer Dotierungssorte als Gainmedium, währenddessen der Kristall mit der anderen Dotierung als sättigbarer Absorber für passive Güteschaltung dient. Hiermit kann die Bauform eines passiv gütegeschalteten Lasers effektiv verringert werden auf Kosten der Flexibilität.

Impex stellt beispielsweise folgende gebondete Kristalle her:

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