Beschreibung des Ytterbium-dotierten Kalium-Gadolinium-Wolframat-Kristalls
Yb3+: KGd(WO4)2 (Yb: KGW) ist eines der vielversprechendsten laseraktiven Materialien. Der Yb: KGW-Kristall wird voraussichtlich den Nd:YAG-Kristall und den Yb: YAG-Kristall in einem diodengepumpten Hochleistungslasersystem ersetzen. Yb: KGW hat auch ein großes Potenzial für Femtosekundenlaser mit hoher Leistung und kurzer Pulsdauer sowie für deren breite Anwendung.
Vorteile von Yb: KGW
- Die Breite der Absorptionslinie ist groß, und die Pumpwellenlänge der LD-Pumpquelle mit Phasenanpassung kann ohne strenge Temperaturkontrolle erreicht werden;
- Der Quantendefekt ist gering, und die Pumpwellenlänge liegt sehr nahe an der Ausgangswellenlänge des Lasers, was zu einer großen intrinsischen Laser-Steilheitseffizienz führt; die Quanteneffizienz liegt theoretisch bei bis zu 90%;
- Da das gepumpte Energieniveau in der Nähe des oberen Laserniveaus liegt, ist die thermische Belastung im Material ohne Strahlungsrelaxation gering und beträgt nur ein Drittel derjenigen des gleichen, mit Neodym dotierten Lasermaterials;
- Keine Absorption des Anregungszustands und keine Upconversion, hohe Lichtumwandlungseffizienz;
- Lange Lebensdauer der Fluoreszenz, mehr als dreimal so lang wie bei demselben mit Neodym dotierten Lasermaterial, was der Energiespeicherung förderlich ist;
Spezifikationen des Ytterbium-dotierten Kalium-Gadolinium-Wolframat-Kristalls
Material-Spezifikationen
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Chemische Formel
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Kalium-Gadolinium-Wolframat
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Kristallstruktur
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monokline Doppelwolframate
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Dichte
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7,27 g/cm3
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Transmissionsbereich
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0,35-5,5 μm
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Mohs-Härte
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4 bis 5
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Brechungsindizes bei 1060 nm
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ng = 2,037, np = 1,986, nm=2,033
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Optische und thermische Eigenschaften
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Thermische Leitfähigkeit
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Ka=2,6 W/mK, Kb=3,8 W/mK, Kc=3,4 W/mK
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Thermisch-optischer Koeffizient @1064 nm
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dnp/dT=-15,7 * 10-6 K-1
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dnm/dT=-11,8 * 10-6 K-1
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dng/dT=-17,3 * 10-6 K-1
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Thermische Ausdehnung
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αa=4X10-6 /°C
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αb=3,6X10-6 /°C
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αc=8,5X10-6 /°C
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Schmelztemperatur
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1075 °C
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Absorptionsquerschnitt
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1,2X10-19 cm2
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Stimulierter Emissionsquerschnitt (E| |a)
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2,6X10-20 cm2
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Laser-Wellenlänge
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1023-1060 nm
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Laserschwelle
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35 mW
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Energie der Stark-Niveaus (in cm-1) der 2F5/2-Mannigfaltigkeiten von Yb3+ bei 77 K
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10682, 10471, 10188
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Starke Energieniveaus (in cm-1) der 2F7/2-Verknüpfungen von Yb3+ bei 77 K
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535, 385, 163, 0
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optische Zerstörungsschwelle, GW/cm2
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20
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Anwendungen des Ytterbium-dotierten Kalium-Gadolinium-Wolframat-Kristalls
- Nichtlineare Mikroskopie
- Oszillatoren
- Regenerative Verstärker