Untersuchung zur Herstellung nanopartikulärer laseraktiver Werkstoffe für hochintegrierte diodenngepumpte Laser

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Das Ziel des vorliegenden Antrags ist die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Erzeugung laseraktiver Schichten für mit der Pumpquelle integrierte Wellenleiterlaser einer Wellenlänge von 1065 nm auf Basis nanopartikulärer Materialien. Dazu werden in einem ersten Schritt nanopartikuläre Dispersionen hergestellt, die anschließend mittels Tauchbeschichtung (Dip-Coating) auf geeignete Substrate aufgebracht werden. Diese Schichten müssen anschließend thermisch nachbehandelt werden, um die gewünschte Laseraktivität zu erzielen. In umfangreichen Charakterisierungsexperimenten wird überprüft, ob die so hergestellten Schichten laseraktiv sind. Durch Simulation von Wellenleiterlasern auf Basis der experimentell bestimmten Parameter werden die Eignung der Schichten für effiziente Laser und die möglichen Eigenschaften von Wellenleiterlasern aus nanopartikulären Schichten untersucht. Gelingt es in der ersten Phase (Projektjahre 1-2) dieses Vorhabens, die Machbarkeit von Wellenleiterlasern aus nanopartikulären Schichten nachzuweisen, so beabsichtigen die Antragsteller in einem Folgeantrag (2. Phase, 3. Projektjahr), die gewonnenen Erkenntnisse dahingehend zu erweitern, dass die nanopartikulären, laseraktiven Materialien drucktechnisch mittels Tintenstrahl- Verfahren aufgebracht werden können. Weiterhin werden dann die Schichten mittels Laserstrahlung strukturiert, Wellenleiterlaser aufgebaut und untersucht. Mit diesen Techniken wären in-line-Fertigungsverfahren für diodengepumpte Festkörperlaser mit Leistungen bis zu einigen 10 W möglich. Diese Laser könnten individualisiert und in außerordentlich kostengünstiger Weise gefertigt werden. Die wichtigsten wissenschaftlichen Aufgaben, die zu Erreichen dieses Globalziels gelöst werden müssen, sind: Erzeugung einer laserfähigen und optisch hoch qualitativen Schichtstruktur, flexible Strukturierung dieser Struktur und Schaffung optisch einsetzbarer Grenzflächen.