Er,Yb:YAB Kristalle
Haupteigenschaften
- Uniaxialer Kristall mit trigonaler Struktur
- Hohe Wärmeleitfähigkeit
- Breites Absorbtionsband bei 976 nm
- Große Wirkungsquerschnitte für Absorption und Emission
- Extrem hoher Wirkungsgrad der Energieübertragung Yb3+ → Er3+
Anwendungsbeispiele
- Hochleistungs-CW-Laser im augenschonenden Wellenlängenbereich (~1,5 μm) für die Metrologie
- Passiv gütegeschaltete Lasersysteme mit hoher Wiederholungsrate für LIDAR und LIBS
- Ultrakurz modengekoppelte Laser für Telekom-Systeme
- Beschreibung
- Eigenschaften
- Absorptions- und Emissionskurven
- Standardspezifikationen
Mit Er3+ und Yb3+dotierte Kristalle aus Yttrium-Aluminium-Borat (Er,Yb:YAB) sind eine Alternative zu dem viel genutzten Er,Yb:Phosphatglas als aktives Medium für augensichere Laser (1,5-1,6 μm) mit einer hohen mittleren Ausgangsleistung in den Modi Konstantbetrieb oder gepulst. Das Material zeichnet sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit von 7,7 Wm-1K-1 und 6 Wm-1K-1 entlang der a-Achse und der c-Achse aus. Zudem bietet es einen hohen Wirkungsgrad der Energieübertragung Yb3+ → Er3+ von (~94%) und geringe Verluste bei der Hochkkonversion aufgrund der kurzen Verweildauer (~80 ns) des angeregten Zustands 4I11/2 wegen der hohen maximalen Phononenenergie im Basiskristall (hvmax ~1500 cm-1). Ein breites (~17 nm) und starkes Absorptionsband besteht bei 976 nm, das mit dem Emissionsspektrum von InGaAs-Laserdioden zusammenfällt.
| Spectroscopic and thermo-mechanical properties | |
|---|---|
| Absorption peak wavelength | 976 nm |
| Absorption cross-section at peak wavelength | 2.7×10-20 cm2 |
| Absorption bandwidth at peak wavelength | 17 nm |
| Laser wavelength | 1522, 1531, 1543, 1550, 1602 nm |
| Lifetime of 4I13/2 erbium energy level | 0.32 ms |
| Emission cross-section @1531 nm | 2.5×10-20 cm2 |
| Yb to Er energy transfer efficiency | >90 % |
| Refractive index @632.8 nm | n0=1.7757, ne=1.7015 |
| Crystal structure | trigonal |
| Density | 3.84 g/cm3 |
| Mohs hardness | 7.5 |
| Thermal conductivity | 7.7 (//a), 6 (//c) Wm-1K-1 |
| dn/dT | 1.4×10-6 (//a), 4.8×10-6 (//c) K-1 |
| Thermal expansion coefficient | 2×10-6 (//a), 9.5×10-6 (//c) K-1 |
| Typical doping level | 1-2 at.% [Er] 8-15 at.% [Yb] |
| Er, Yb:YAB crystals | |
|---|---|
| Orientation | c-cut |
| Clear aperture | >90% |
| Face dimensions tolerance | +0,0/-0,1 mm |
| Length tolerance | ±0,1 mm |
| Parallelism error | <10 arcsec |
| Perpendicularity error | <10 arcmin |
| Protective chamfers | <0,15 mm at 45˚ |
| Surface quality | 10-5 S-D |
| Surface flatness | <λ/10@632,8 nm |
| Coatings | AR@(R<1%)@940 nm + AR(R<0,25%)@1480-1600 nm |
| Laser-induced damage threshold | >10 J/cm2@1550 nm, 10 ns |
| Mount | Unmounted |
