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Ein Scheibenlaser (engl.: disk laser) ist eine Form des Festkörperlasers, bei welchem das aktive Medium (der Laser-Kristall) die Form einer Scheibe (engl.: disc) hat. Die für das Entstehen der Laserstrahlung notwendige Energie wird durch mehrfachen Durchgang einer Pumpstrahlung durch die Laserscheibe (Dicke üblicherweise zwischen 80 µm und 200 µm) erzeugt. Diese Scheibe ist auf ihrer Rückseite mit einer hochreflektierenden Beschichtung bedampft und dient gleichzeitig als Resonatorspiegel. Vorteil der Scheiben-Geometrie des Lasermediums ist die bessere Kühlung des Laserkristalls: Dieser ist mit der verspiegelten Fläche auf einer Wärmesenke befestigt. Aufgrund der geringen Dicke der Scheibe, im Vergleich zu ihrem Durchmesser von teilweise mehr als einem Zentimeter, erfolgt die Wärmeableitung nahezu ausschließlich über die Grundfläche der Scheibe. Somit ist ein Temperaturgradient nahezu ausschließlich senkrecht zur Scheibenoberfläche zu finden, nicht aber innerhalb der Scheibenebene. Dies führt zu einer Verringerung der im Betrieb entstehenden mechanischen Spannungen durch thermische Ausdehnung der Scheibe, welche sich in vielen anderen Hochleistungs-Festkörperlasern negativ auf die Strahlqualität (Fokussierbarkeit) auswirkt. Im Gegensatz zur rechtsstehenden beispielhaften Abbildung ist das bisher in kommerziellen Anwendungen genutzte Kristallmaterial Ytterbium-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat (Yb:YAG) mit einer Emissionswellenlänge von 1030 nm. Das optische Pumpen erfolgt in diesem Fall mit InGaAs-Laserdioden bei einer Wellenlänge von 940 nm. Der Wirkungsgrad eines Yb:YAG-Scheibenlasers beträgt bis zu 70 % bezogen auf die eingestrahlte Pumpleistung. Der Scheibenlaser wurde von Adolf Giesen am Institut für Strahlwerkzeuge (Universität Stuttgart) entwickelt und in der Firma Haas (mittlerweile zu Trumpf gehörend) zur Anwendungsreife (vorrangig Schneiden und Schweißen von Metallen) gebracht. Die Firma Trumpf bietet mittlerweile Scheibenlaser an, die bei einer Leistung von bis zu 16 kW einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 25 % (50 % elektrisch-optische Effizienz der Diodenlaser und 50 % optisch-optische Effizienz der Scheibe) erreichen. Das Strahlparameterprodukt liegt in diesem Fall bei ca. 8 mm mrad. Vergleiche auch Optisch gepumpte Halbleiterlaser (auch Halbleiter-Scheibenlaser genannt). (de) A disk laser or active mirror (Fig.1) is a type of diode pumped solid-state laser characterized by a heat sink and laser output that are realized on opposite sides of a thin layer of active gain medium. Despite their name, disk lasers do not have to be circular; other shapes have also been tried. The thickness of the disk is considerably smaller than the laser beam diameter. Initially, this laser cavity configuration had been proposed and realized experimentally for thin slice semiconductor lasers. The disk laser concepts allow very high average and peak powers due to its large area, leading to moderate power densities on the active material. (en) 片状激光是固体激光的一种形式，因激光媒介为片状得名。激光束由厚约80至200微米的盘片制得。这种激光的优点是，激光晶体能够被更好的冷却，以及更好的光束质量和更高的单位体积功率。片状激光通过激光二极管被激发，具有很高的工作效率（70%）。片状激光由斯图加特大学的Adolf Giesen研发而成。 (zh) |
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片状激光是固体激光的一种形式，因激光媒介为片状得名。激光束由厚约80至200微米的盘片制得。这种激光的优点是，激光晶体能够被更好的冷却，以及更好的光束质量和更高的单位体积功率。片状激光通过激光二极管被激发，具有很高的工作效率（70%）。片状激光由斯图加特大学的Adolf Giesen研发而成。 (zh) Ein Scheibenlaser (engl.: disk laser) ist eine Form des Festkörperlasers, bei welchem das aktive Medium (der Laser-Kristall) die Form einer Scheibe (engl.: disc) hat. Die für das Entstehen der Laserstrahlung notwendige Energie wird durch mehrfachen Durchgang einer Pumpstrahlung durch die Laserscheibe (Dicke üblicherweise zwischen 80 µm und 200 µm) erzeugt. Diese Scheibe ist auf ihrer Rückseite mit einer hochreflektierenden Beschichtung bedampft und dient gleichzeitig als Resonatorspiegel. Vergleiche auch Optisch gepumpte Halbleiterlaser (auch Halbleiter-Scheibenlaser genannt). (de) A disk laser or active mirror (Fig.1) is a type of diode pumped solid-state laser characterized by a heat sink and laser output that are realized on opposite sides of a thin layer of active gain medium. Despite their name, disk lasers do not have to be circular; other shapes have also been tried. The thickness of the disk is considerably smaller than the laser beam diameter. Initially, this laser cavity configuration had been proposed and realized experimentally for thin slice semiconductor lasers. (en) |
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