Entwicklung von kryogen gekühlten Laserverstärkern

Die Performance eines Laserverstärkers und damit die Parameter der erzeugbaren Laserstrahlung hängen neben dem verwendeten Material ganz entscheidend von der Temperatur ab, bei dem das aktive Medium für den Laserprozess verwendet wird. Bei mit Yb³⁺-Ionen dotierte Materialen (z. B. Fluorid-Phosphat-Glas, CaF₂-Kristalle), die bei Zimmertemperatur aufgrund der thermischen Besetzung des unteren Laserniveaus ein quasi-3-Niveau-System bilden, kann durch Kühlung das untere Laserniveau „ausgefroren“ werden, was die Effizienz des Lasers deutlich erhöhen kann. Desweiteren verändern sich thermo-mechanische Eigenschaften der Materialien, so dass bei manchen Materialien bei tieferen Temperaturen eine bessere Wärmeleit­fähigkeit zu beobachten ist, was homogenere Temperaturver­teilungen und damit deutlich verringerte thermische Spannungen zur Folge hat. Weiterhin kann durch eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit auch das Abführen der im Lasermaterial auftretenden Wärme erleichtert werden, was es ermöglicht, die Wiederholfrequenz des Lasers zu steigern.