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2024-11-06T12:12:34Z

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Das Verstärkermedium '''Titan:Saphir''' ([[Titan (Element)|Ti]]3+:[[Aluminium|Al]]2[[Sauerstoff|O]]3) besteht aus dem schwach [[Doppelbrechung|doppelbrechenden]] [[Kristall|Wirtskristall]] [[Korund]] (Al2O3), bei dem durch [[Dotierung]] etwa 0,1 [[Gewichtsprozent]] der Al3+-[[Ion]]en durch Ti3+-Ionen ersetzt sind. Dadurch entsteht ein hellroter [[Saphir]], das [[Lasermedium|aktive Medium]] des [[Titan:Saphir-Laser]]s. Es [[Absorption (Physik)|absorbiert]] stark im Bereich von 400 bis 600 [[Nanometer|nm]] [[Wellenlänge]] (Maximum bei 490 nm) und [[Fluoreszenz|fluoresziert]] von 660 bis 1050 nm (Maximum bei 795 nm).<ref name="Rainer Dohlus">{{Literatur| Autor=Rainer Dohlus | Titel=Lasertechnik | Verlag=De Gruyter | ISBN=978-3-11-039646-1 | Datum=2015 | Online={{Google Buch | BuchID=PHryCQAAQBAJ | Seite=109 }} | Seiten=109}}</ref> Zudem besitzt Titan:Saphir eine hohe [[Wärmeleitfähigkeit]], die eine Fokussierung des Pumpstrahls auf einen kleinen Bereich ermöglicht, ohne den Kristall dabei zu zerstören.<ref name="Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler">{{Literatur| Autor=Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler | Titel=Laser | Verlag=Springer Berlin Heidelberg | ISBN=978-3-642-41438-1 | Datum=2015 | Online={{Google Buch | BuchID=4n7DCgAAQBAJ | Seite=158 }} | Seiten=158 }}</ref> Als Pumpquelle werden zumeist Laser verwendet, da die kurze Fluoreszenzlebensdauer von 3,2 μs zu hohen Pumpleistungen führt. Alternativ ist ein Pumpen mit Blitzlampen möglich, jedoch kein Dauerstrichbetrieb mit konventionellen Bogenlampen. Besondere Bedeutung hat der damit arbeitende Titan:Saphir-Laser bei der Erzeugung von kurzen Laserimpulsen im Femtosekundenbereich.<ref name="Rainer Dohlus" /> Der Ti3+-Dotierungsgrad für Laseranwendungen liegt im Bereich zwischen 0,07 und 0,41 Mol-%.<ref>{{Literatur |Autor=Lingling Xuan, Alexander Pisch, Thierry Duffar |Titel=Thermodynamic Calculations of Ti Ion Concentrations and Segregation Coefficients during Ti:Sapphire Crystal Growth |Sammelwerk=Crystal Growth & Design |Band=22 |Nummer=4 |Verlag= |Datum=2022 |Seiten=2407–2416 |DOI=10.1021/acs.cgd.1c01481}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Helmut Frowein |Titel=Titan‐Saphir Laser: Grundlagen und Anwendungen des wichtigsten Kurzpulslasersystems |Sammelwerk=Optik & Photonik |Band=2 |Nummer=1 |Verlag= |Datum=2007 |Seiten=48–53 |DOI=10.1002/opph.201190237}}</ref>

{| class="wikitable"
|+Materialeigenschaften<ref>{{Internetquelle |url=https://eksmaoptics.com/out/media/EKSMA_Optics_TiSapphire_Crystal.pdf |hrsg=eksmaoptics |titel=Ti:Sapphire – TITANIUM DOPED SAPPHIRE |werk=eksmaoptics.com |archiv-url= |archiv-datum= |offline= |abruf=2024-11-06}}</ref>
|-
|Chemische Formel || Al2O3:Ti3+
|-
|Kristallstruktur || hexagonal
|-
|[[Gitterkonstante]]n || ''a''=4,748, ''c''=12,957
|-
|[[Dichte]] || 3,98 g/cm3
|-
|Lasertätigkeit || 4-Niveau, vibronisch
|-
|Lebensdauer oberes Niveau || 3,2 μs (''T''=300K)
|-
|Absorptionsband || 400–600 nm
|-
|Fluoreszenzband || 660–1050 nm
|-
|linearer [[Brechungsindex]] || no = 1,760; ne = 1,752 (λ=800 nm)<ref>{{Literatur |Autor=Viktor Malyarchuk |Titel=Near-field spectroscopy of semiconductor device structures and plasmonic crystals |Verlag= |Ort= |Datum=2004 |Seiten= |DOI=10.18452/15097}}</ref>
|-
|nichtlinearer Brechungsindex || n2 = 3,2·10−20 m2/W<ref>{{Literatur |Autor=Evgeni Sorokin |Titel=Few-Cycle Laser Pulse Generation and Its Applications |Verlag=Springer |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2004 |ISBN=978-3-540-39849-3 |Kapitel=Solid-State Materials for Few-Cycle Pulse Generation and Amplification |Seiten=3–73 |DOI=10.1007/978-3-540-39849-3_1}}</ref>
|-
|Zerstörschwelle || 8–10 J/cm2<ref>Saidin, Mohamad & Aizuddin, Wan & W. Razali, W. A. & Bidin, Noriah. [https://www.researchgate.net/publication/266469235_TITANIUM_DOPED_SAPPHIRE_CRYSTAL_EXCITED_BY_DIODE_PUMPED_SOLID_STATE_LASER Titanium doped sapphire crystal excited by diode pumped solid state laser]. J. Phys. UTM. Vol. 3. (2008) 47-51</ref>
|-
|[[Schmelzpunkt]] || 2050 °C
|}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Laserphysik]]
[[Kategorie:Aluminiumverbindung]]
[[Kategorie:Titanverbindung]]

Titan:Saphir - Versionsgeschichte

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