Ytterbium-dotierte Sesquioxide als hocheffiziente Lasermaterialien

Gegenstand dieser Arbeit ist die Charakterisierung Yb-dotierter Sesquioxide sowie des Wolframats Yb:NaGd(WO4)2 (NGW) hinsichtlich ihrer Eignung als aktive Materialien im Scheibenlaser. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Weiterentwicklung und Optimierung des für die Hochtemperatur-Kristallzüchtung der Sesquioxide eingesetzten Kristallzüchtungsverfahrens. Hierzu wurden mittels der Heat-Exchanger-Method Lu2O3-, Sc2O3-, Y2O3- und LuScO3- Kristalle unterschiedlicher Yb-Dotierungskonzentrationen hergestellt und der Einfluss der Züchtungsatmosphäre und der Tiegelform untersucht. In allen Fällen konnten erstmals sehr große Einkristalle hergestellt werden, im Falle von Lu2O3 mit einem Volumen von bis zu 30 cm 3 . Anhand der Bestimmung der Lebensdauer des angeregten Zustandes von Yb 3+ in den verschiedenen Materialien mit Hilfe der Pinhole-Methode konnte bei den Yb-dotierten Sesquioxiden eine deutliche Verminderung der Konzentrationslöschung im Vergleich zu früheren Arbeiten beobachtet werden. Dies ist ein Hinweis auf die ausgezeichnete Qualität der hergestellten Kristalle. Mit den ebenfalls ermittelten Absorptionswirkungsquerschnitten wurden über die Reziprozitäts-Relation und die Füchtbauer-Ladenburg-Gleichung die Emissionswirkungsquerschnitte der untersuchten Sesquioxide und des Yb:NGW bestimmt. Desweiteren wurde der Verlauf der Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit der Yb-Dotierungskonzentration ermittelt. Die experimentellen Daten lagen in guter Übereinstimmung mit dem nach einem Modell von Klemens ermittelten theoretischen Verlauf und belegen die gute Eignung der Sesquioxide, vor allem von Yb:Lu2O3, hinsichtlich dieses Gesichtspunktes für Hochleistungsanwendungen.