Bonn 2000 – scientific programme

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Q: Quantenoptik

Q 12: Festkörperlaser II

Q 12.3: Talk

Tuesday, April 4, 2000, 17:00–17:15, HS XI

Optimierung von diodengepumpten Nd:YVO₄-Lasern durch numerische Modellierung — •S. Reuter¹, R. Knappe¹, R. Wallenstein¹ und K. Altmann² — ¹Universität Kaiserslautern, Erwin-Schrödinger-Str. 46, 67663 Kaiserslautern — ²Micro-Systems-Design GmbH, Brunhildenstr. 9, 80639 München

Zur Entwicklung von hocheffizienten Festköperlasern ist eine detaillierte Berücksichtigung der thermooptischen Effekte im Laserkristall notwendig. Eine analytische Näherungslösung ist insbesondere für Nd:YVO₄-Laser nicht ausreichend. Für eine genauere Modellierung wird eine Finite-Elemente-Analyse der Wärmeverteilung mit der Software LASCAD vorgestellt. Diese Analyse basiert auf experimentell ermittelten Parametern und berücksichtigt die charakteristische Anisotropie des Lasermaterials. Mit den Ergebnissen dieser Simulation wurden die ortsabhängigen Ratengleichungen numerisch integriert. Die so berechnete Laserausgangsleistung als Funktion der Pumpleistung zeigt eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. Nach einer Optimierung der Eingangsparameter wurde ein kompakter diodengepumpter Nd:YVO₄-Laser realisiert, der eine Ausgangsleistung von >10W im beugungsbegrenzten Strahl (M²<1.2) emittiert. Der Wirkungsgrad des Lasers beträgt 60% (optisch-optisch) bzw. 20% (elektrisch-optisch). Diese Ergebnisse zeigen deutlich die Möglichkeiten eines detaillierten Modells, das auf präzisen experimentellen Messwerten beruht.