Skalierung Gepulster Stablaser Hoher Brillanz

Thema dieser Dissertation ist die Skalierbarkeit der mittleren Leistung gepulster Stablaser hoher Brillanz. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Nd:YAG als aktivem Medium und der Erzeugung einer mittleren Leistung im Kilowattbereich, einer Pulsleistung von einigen Megawatt, und Pulsdauern von einigen Nanosekunden bei nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität. Die optischen und thermooptischen Eigenschaften von Nd:YAG Stablasermedien werden theoretisch sowie experimentell an einem Laserresonator und zwei Laserverstärkern untersucht.
Die Skalierung der mittleren Leistung unter Beibehaltung der Brillanz ist ausschlaggebend begrenzt durch die thermisch induzierten Effekte, der thermisch induzierten Linse, der thermisch induzierten Doppelbrechung und der Abberationen höherer Ordnungen der thermischen Linse, die maßgeblich durch Pumpleistungsverteilung und die Temperaturabhängigkeit der Materialparameter entstehen. Für die Analyse der thermisch induzierten Effekte wird - nach Kenntnis des Autors - erstmals ein vollständig analytisches Modell entwickelt, mit dem der Einfluss rotationssymmetrischer Pumpleistungsverteilungen auf die thermisch induzierte Linse unter Berücksichtigung der Doppelbrechung sowie der Temperaturabhängigkeit der Änderung des Brechungsindexes und der Wärmeleitfähigkeit, untersucht wird.
Die thermisch induzierte Doppelbrechung stellt die erste Limitierung bei der Skalierung der mittleren Leistung dar. Die Minimierung der hierdurch hervorgerufenen Depolarisation und Strahlqualitätsdegradation ist essentiell für die Realisierung von Systemen mit mittleren Leistungen im Kilowatt-Bereich. Ausgehend von bekannten Anordnungen werden zwei Anordnungen vorgestellt, die die Kompensation der Doppelbrechung mit möglichst geringer Flächenbelastung durch einen symmetrischen Strahlengang in den Laserstäben auch bei starken thermischen Linsen ermöglichen. Sie zeigen auch bei Vorhandensein von Aberrationen höherer Ordnung eine gute Kompensation der Doppelbrechung.
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