Effizienzsteigerung Yb-3-+-basierter Kurzpuls-Laserverstärker

Dieses Buch untersucht Methoden zur Steigerung der Effizienz von gepulst angeregten Hochleistungslaserverstärkern. Hierzu wird zunächst auf die spektralen Charakteristiken Yb3+-dotierter Lasermedien eingegangen und insbesondere deren Temperaturabhängigkeiten untersucht. Exemplarisch werden hierzu Messungen der Wirkungsquerschnitte von Yb: YAG, Yb: LuAG und Yb: CaF2 vorgestellt. Basierend auf der Temperaturabhängigkeit der spektroskopischen Eigenschaften werden im Weiteren allgemeine Aussagen zur Wahl der Temperatur des aktiven Mediums und deren Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit eines Laserverstärkers anhand von numerischen Simulationen diskutiert. Als weiteren Baustein zur Steigerung der Effizienz eines Laserverstärkers folgt eine Untersuchung von Strahlführungssystemen zur Extraktion der Energie aus dem aktiven Medium. Hierzu wird ein auf der Matrizenoptik basierendes Modell zur Beschreibung mehrfach abbildender Strahlführungssysteme vorgestellt. Hiermit werden Aufbauvarianten abgeleitet, Abbildungsfehler quantitativ abgeschätzt und Kompensationsmechanismen für diese diskutiert. Auf Grundlage der vorrangegangenen Überlegungen werden zwei praktisch realisierte Lasersysteme präsentiert, mit denen Rekordeffizienzwerte erzielt wurden.