Untitled - IRS

5.2. DER ND:YAG LASER 159
untere Lasing Niveau 4 I11/2 nicht der Grundzustand, da ja 4 I9/2 der energetisch niedrigste
Zustand ist. Das Ion geht jedoch rasch in den Grundzustand über, und es handelt sich daher
bei dem Nd-Laser um ein 4-Niveau System.
Gepumpt wird der Nd-Laser mit Wolfram-Lampen im Falle des cw-Betriebs und mit Blitzlampen
im Pulsbetrieb. Hierbei werden neben dem 4 F3/2 Niveau auch die Niveaus 4 F5/2 und
4 F7/2 angeregt, die schnell nach 4 F3/2 relaxieren (Abb. 5.9c). Seit einigen Jahren mehren sich
Systeme mit Diodenlasern als Pumpquelle (§ 8.1), die sehr scharf auf der Absorption um
810 nm einstrahlen (Abbildung 5.10,links). Typische Energien bewegen sich im Bereich von 1 J
Abbildung 5.10: (a) Absorptions- und (b) Fluoreszenz-Emissionsspektrum einer
mit 1% Nd 3+ -Ionen dotierten Keramik [Lu00]
pro Puls bei Repetitionsraten von 10-50 Hz. Die Pulsbreite eines gütegeschalteten Nd:YAG
bewegt sich um 15 ns, seine Linienbreite im günstigen Fall bei ca. 0.01 cm −1 (300 MHz). Frequenzvervielfachung
ist wegen des guten Strahlprofils und der geringen Divergenz sehr effizient
und wird standardmäßig verwendet. Die Verdopplung (535 nm) erreicht typischerweise 500 mJ,
die Verdreifachung (THG:SHG+Mischung mit Grundwelle) typ. 350 mJ die Vervierfachung
(FHG:SHG der Verdoppelten) 120 mJ. In wenigen Fällen wird eine weitere Mischung mit der
Grundwelle, die Verfünffachung zu 213 nm angeboten, die aber wenig Leistung bietet. Nd:YAG
Laser mit Repetitionsraten über 25 kHz sind kommerziell erhältlich mit Leistungen bis 100 W
und Pulslängen zwischen 10 ns und 100 ns. Auch diese werden frequenzvervielfacht gebaut.
Ein besonders gutes Profil erreicht man mit der sogenannten ’ Fountain cavity‘. Dieser Resonator
wird von einem konkaven und einem konvexen(!) Spiegel begrenzt. Eine Verzögerungsplatte
dreht die Polarisationsebene des Lichts so, daß mit Hilfe einer Polarisationsplatte die
vertikale Komponente senkrecht zur Resonatorachse ausgekoppelt wird.