"März 2019: Einrichtung des Zentrums für Lasermaterialien (ZLM) erfolgreich abgeschlossen"

ZLM Er Lu2O3 crystal bearbeitetMit dem OFZ-Verfahren gezüchteter Erbium-dotierter Lutetiumoxid-Kristall (Er:Lu2O3) | Pho­to: Anastasia Uvarova © IKZ
ZLM Terbium laserWeltweit erster diodengepumpter Terbium-laser.
| Pho­to: Christian Ehlers © IKZ

Seit August 2016 wurden am IKZ unter der Leitung von Dr. Christian Kränkel die Labore und Anlagen des Zentrums für Lasermaterialien - Kristalle (ZLM-K) aufgebaut. Im Fokus standen dabei zunächst die Forschungsziele des BMBF-geförderten Projekts "EQuiLa - Erforschung und Qualifizierung innovativer Lasermaterialien und -kristalle".


Ob in der Materialbearbeitung, der Medizin oder in der Messtechnik - Laser finden in unzähligen Bereichen des täglichen Lebens Anwendung. Dennoch gibt es auch knapp 60 Jahre nach der Erfindung des Lasers noch nicht für jeden Bereich den optimalen Laser. In vielen Fällen liegt dies daran, dass kein geeignetes Lasermaterial zur Verfügung steht, in dem die Laserstrahlung erzeugt werden kann. Hier Abhilfe zu schaffen ist zukünftig Ziel der Forschungsarbeiten am neuen Zentrum für Lasermaterialien am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) in Berlin-Adlershof.

Für das gemeinsam mit dem Ferdinand-Braun-Institut (FBH) eingeworbene Projekt wurden am IKZ modernste Anlagen zur Züchtung hochschmelzender Kristalle nach dem optischen Zonenschmelzverfahren (OFZ) aufgebaut. Die erfolgreiche Züchtung von Erbium-dotiertem Lutetiumoxid (Er:Lu2O3) ist ein erster Beleg für die Eignung dieses Ansatzes. Die Züchterin Anastasia Uvarova, Doktorandin am ZLM-K, freut sich: "Dieser sonst nur schwer herstellbare Kristall ist wichtig für Laser im mittleren infraroten Spektralbereich, die zum Beispiel für Laserskalpelle benötigt werden."

Terbium-dotierte Fluoride als aktive Medien eignen sich aufgrund ihrer Emission im sichtbaren Spektralbereich für die direkte und effiziente Erzeugung grüner und gelber Laserstrahlung. Im Projekt wurde nun ein diodengepumpter, Terbium-dotierter Festkörperlaser basierend auf Terbium-dotiertem Lithium-Lutetium-Fluorid (Tb3+:LiLuF4) aufgebaut. "Die erstmalige Anwendung einer solch einfachen Anregungsquelle ist ein wichtiger Schritt für die Nutzung dieser Laser in kommerziellen Anwendungen", erläutert die Laser-Spezialistin Elena Castellano, ebenfalls Doktorandin am ZLM-K.

Dr. Christian Kränkel, Leiter des neuen Zentrums für Lasermaterialien,  erläutert das Konzept: "Die Arbeiten am IKZ und FBH umfassen die gesamte Wertschöpfungskette diodengepumpter Festkörperlaser von der Züchtung der Laserkristalle und deren Präparation über das Wachstum von Halbleiterschichten für Laserdioden und deren Konfektionierung bis zum Aufbau von Laserdemonstratoren."

Zum Beleg dieses Konzepts wurde als Abschluss des Projekts „EQuiLa“ ein diodengepumpter Chrom-Laser-Demonstrator aufgebaut: Das Lasermedium, ein Chrom-dotierter Lithium-Kalzium-Aluminium-Fluorid-Kristall (Cr3+:LiCaAlF6), wurde am IKZ gezüchtet und poliert, während die Pumpquelle, ein auf Indium-Gallium-Phosphid basierender rote Diodenlaser, am FBH hergestellt wurde.

Mit diesen Ergebnissen sind nun am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung die Weichen gestellt für weitere erfolgreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich neuartiger Festkörperlaser basierend auf am IKZ gezüchteten Laserkristallen.

 

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