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158 KAPITEL 5. LASER FÜR DIE KERNENERGIE
Abbildung 5.9: Energieniveaus (a) im freien Nd 3+ -Ion und (b) Kristallfeldsplitting
im eingebauten Nd 3+ (Glas) [Holl98], sowie (c) ausführliches Schema des
Nd:YAG Lasers [Eich02]
1. 4 F3/2 → 4 I9/2 bei 0.91 µm, rel. Intensität 0.25
2. 4 F3/2 → 4 I11/2 bei 1.06 µm, rel. Intensität 0.60
3. 4 F3/2 → 4 I13/2 bei 1.35 µm, rel. Intensität 0.14
4. 4 F3/2 → 4 I15/2 bei 1.7 − 2.1 µm, rel. Intensität < 0.01
Im freien Ion wären alle obigen Übergänge doppelt verboten wegen ∆L = 0, ±1 und
∆J = 0, ±1. Ist das Ion aber in eine Matrix eingebettet, kommt es zur Kristallfeldaufspaltung
(analog zum behandelten Fall des ff-Übergangs im Cm 3+ -Ion § 4.6, S. 119). Beim Nd 3+ -Ion
spalten die I-Zustände sechsfach, die F-Zustände zweifach auf, und die Auswahlregeln sind
aufgehoben. Durch diese Aufspaltung ergeben sich sogar acht Übergänge die das Fluoreszenzspektrum
in Abbildung 5.10,rechts erzeugen. Die beiden Übergänge der Möglichkeit ’2’
( 4 F3/2 → 4 I11/2) sind am leichtesten zu pumpen und werden daher fast ausschließlich benutzt.
Ihre genaue Energie hängt von der Temperatur ab. Bei Raumtemperatur ist das obere Niveau
4 F3/2 bei ν = 11507cm −1 stärker populiert und es erfolgt der Übergang bei λ = 1.0648 µm
(Abb. 5.9). Bei tiefen Temperaturen (77 K) ist das untere Niveau 4 F3/2 bei ν = 11423cm −1
stärker populiert und es erfolgt der Übergang bei λ = 1.0612 µm. In beiden Fällen ist das
(c)