Titan:Saphir

Das Verstärkermedium Titan:Saphir (Ti³⁺:Al₂O₃) besteht aus dem schwach doppelbrechenden Wirtskristall Korund (Al₂O₃), bei dem durch Dotierung etwa 0,1 Gewichtsprozent der Al³⁺-Ionen durch Ti³⁺-Ionen ersetzt sind. Dadurch entsteht ein hellroter Saphir, das aktive Medium des Titan:Saphir-Lasers. Es absorbiert stark im Bereich von 400 bis 600 nm Wellenlänge (Maximum bei 490 nm) und fluoresziert von 660 bis 1050 nm (Maximum bei 795 nm).<ref name="Rainer Dohlus">Rainer Dohlus: Lasertechnik. De Gruyter, 2015, ISBN 978-3-11-039646-1, S. 109 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </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">Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler: Laser. Springer Berlin Heidelberg, 2015, ISBN 978-3-642-41438-1, S. 158 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </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>Lingling Xuan, Alexander Pisch, Thierry Duffar: Thermodynamic Calculations of Ti Ion Concentrations and Segregation Coefficients during Ti:Sapphire Crystal Growth. In: Crystal Growth & Design. Band 22, Nr. 4, 2022, S. 2407–2416, doi:10.1021/acs.cgd.1c01481. </ref><ref>Helmut Frowein: Titan‐Saphir Laser: Grundlagen und Anwendungen des wichtigsten Kurzpulslasersystems. In: Optik & Photonik. Band 2, Nr. 1, 2007, S. 48–53, doi:10.1002/opph.201190237. </ref>

Materialeigenschaften<ref>Ti:Sapphire – TITANIUM DOPED SAPPHIRE. In: eksmaoptics.com. eksmaoptics, abgerufen am 6. November 2024. </ref>

Chemische Formel	Al2O3:Ti3+
Kristallstruktur	hexagonal
Gitterkonstanten	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>Viktor Malyarchuk: Near-field spectroscopy of semiconductor device structures and plasmonic crystals. 2004, doi:10.18452/15097. </ref>
nichtlinearer Brechungsindex	n2 = 3,2·10−20 m2/W<ref>Evgeni Sorokin: Few-Cycle Laser Pulse Generation and Its Applications. Springer, Berlin, Heidelberg 2004, ISBN 978-3-540-39849-3, Solid-State Materials for Few-Cycle Pulse Generation and Amplification, S. 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. 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 />