Benutzer:Commander-pirx/Entwurf YLF Laser

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Definition: lasers based on YLF (yttrium lithium fluoride) crystals, usually Nd:YLF

The term YLF laser is usually used for lasers based on neodymium-doped YLF (Nd3+:YLF) crystals, although there are other rare-earth-doped YLF crystals, e.g. with ytterbium, erbium, thulium, holmium or praseodymium doping. YLF is the acronym for yttrium lithium fluoride (YLiF4). Due to the similar size, yttrium ions can be replaced with laser-active rare earth ions without strongly affecting the lattice structure.

YLF is birefringent, which eliminates thermally induced depolarization loss. Also, the gain and the emission wavelength of Nd:YLF are polarization-dependent: there is the stronger 1047-nm line for π polarization, and a weaker one at 1053 nm for σ polarization. The 1053-nm line fits well to the gain peak of Nd:glass, which makes Nd:YLF seed lasers and preamplifiers suitable for Nd:glass amplifier chains. There are additional transitions at 1321 nm (π) and 1313 nm (σ), which allow for, e.g., red light generation via frequency doubling.

The negative thermo-optic coefficient dn / dT leads to a defocusing thermal lens, which may be approximately compensated by the focusing lens from bulging of the end faces, if a suitable design is chosen. Nd:YLF lasers can be diode-pumped or lamp-pumped. Compared with Nd:YAG (→ YAG lasers), Nd:YLF has a lower thermal conductivity, but nevertheless exhibits weaker thermal distortions (due to the weakly negative dn / dT), thus allows a better beam quality, has significantly anisotropic thermal expansion and a lower fracture resistance (limiting the output power), and a longer upper-state lifetime (which is favorable for, e.g., diode-pumped Q-switched lasers with high pulse energy). Another remarkable feature is the high UV transparency, which is favorable for pumping with xenon flashlamps.

Nd:YLF-Laserstäbe-12.02.09-material von [1]

Eine Alternative zu Nd:YAG

Nd:YLF ist ein doppelbrechender Kristall, der senkrecht zueinander polarisiertes Licht bei 1047 nm und 1053 nm emittiert. Zusätzlich gibt es noch Übergänge bei 1,3 µm.

Das Material zeichnet sich durch eine geringe und leicht negative Brechzahländerung über die Temperatur aus (dn/dT). Dies führt dazu, dass thermische Linseneffekte wesentlich geringer ausgeprägt sind als bei Nd:YAG; die Strahlqualität von Nd:YLF ist daher besser. Der Kristall kann sowohl cw und gepulst gepumpt werden sowie lampen- und diodengepumpt betrieben werden.

Eigenschaften:

   Dotierung: 0,5 % .. 3,0 % (Std. 1,1 %)
   Abmessungen: Länge 1 - 180 mm
   Durchmesser 1 - 20 mm

Die Lebensdauer für die spontane Fluoreszenz ist bei 1047 nm mit 485 µs mehr als doppelt so lang wie die bei Nd:YAG, weswegen Nd:YLF doppelt solange gepumpt werden kann, bis eine spontane Emission austritt. Es kann mehr optische Pumpenergie im Material gespeichert werden, weswegen die Spitzenleistung für gütegeschaltete Systeme höher ist.

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See also: YAG lasers, vanadate lasers, laser crystals, neodymium-doped gain media, rare-earth-doped gain media, solid-state lasers, polarization of laser emission

Categories: lasers, materials