Koopmann, P: Thulium- and Holmium-Doped Sesquioxides for 2 µ

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Thulium- und Holmium-dotierte kubische Sesquioxide in Bezug auf ihre Eignung als aktive Materialien für Laser mit Emissionswellenlängen im Bereich um 2 µm untersucht.Lu2O3, Sc2O3 und LuScO3 Kristalle mit unterschiedlich hohen Tm 3+ -Konzentrationen sowie Ho 3+ -dotierte Lu2O3, Sc2O3 und Y2O3 Kristalle wurden mittels der Heat-Exchanger Methode in hoher optischer Qualität hergestellt. Mit Ausnahme des Mischkristalls Tm:LuScO3 wiesen alle dotierten und undotierten Kristalle durchweg hohe thermische Leitfähigkeiten von > 9 Wm -1 K -1 auf. Mittels der Analyse der Absorptions- und Fluoreszenzspektren, welche bei Raumtemperatur und bei 10 K aufgenommen wurden, konnte die Lage der Stark-Niveaus der Dotierionen auf Kristallplätzen mit C2-Symmetrie bestimmt werden. Die Absorptions- und Emissionsspektren des Tm:LuScO3 Kristalls bei Raumtemperatur weisen außerordentlich breite und glatte Charakteristika auf. Bei Messungen der Fluoreszenzdynamik zeigten sich im Falle niedriger Dotierungskonzentrationen nicht-einfachexponentielle Zerfälle sowie kürzere Lebensdauern im Vergleich zu Proben mit höheren Dotierungskonzentrationen. Dieser Effekt wird dem Vorliegen von Dotierionen auf Kristallplätzen mit C2- und C3i-Symmetrie zugeschrieben.Mit Tm:Lu2O3 konnte erstmals Laserbetrieb in einem diodengepumpten Aufbau realisiert werden. Der hierbei erreichte differentielle Wirkungsgrad von 59 % in Bezug auf die absorbierte Pumpleistung übertrifft die Werte, welche sich mit Tm:Sc2O3 (43 %) und Tm:YAG (53 %) in einem Vergleichsexperiment ergaben. Die maximalen Ausgangsleistungen der Tm:Sc2O3- und Tm:YAG-Laser waren 25,4 W und 25,7 W. Mit einem modifizierten Aufbau konnten mit Tm:Lu2O3 bis zu 92 W Ausgangsleistung erreicht werden. Bei Verwendung unterschiedlicher Auskoppelgrade lagen die Wellenlängen der Tm:Lu2O3- und Tm:Sc2O3-Laser zwischen 1965 nm und 2148 nm und konnten kontinuierlich von