Charakterisierung Erbium-dotierter Laserkristalle in Hinblick auf LIDAR-Anwendungen bei 1,6 my:
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Aachen
Shaker
2012
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INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS VI
TABELLENVERZEICHNIS V L L
1 EINLEITUNG 1
2 MOTIVATION 3
2.1 CO2 U N D CH4 ALS KLIMAGASE 3
2.2 L1DAR-VERFAHREN Z U R DETEKTION V O N SPURENGASEN 5
2.3 SELEKTIONSKRITERIEN GEEIGNETER CO2- U N D CH4-ABSORPTIONSLINIEN FUER
EIN D1AL- U N D I P D A - S Y S T E M 8
3 THEORETISCHE G R U N D L A G E N 11
3.1 ENERGIEZUSTAENDE VON LANTHANID-IONEN 11
3.1.1 D A S FREIE LANTHANID-LON 11
3.1.2 KRISTALLFELDAUFSPALTUNG 13
3.2 WECHSELWIRKUNG V O N STRAHLUNG M I T MATERIE 14
3.2.1 INTRAIONISCHE PROZESSE 14
3.2.2 INTERIONISCHE PROZESSE 18
4 DIE UNTERSUCHTEN FESTKOERPERMATERIALIEN 21
4.1 D A S TRIVALENTE ERBIUM-ION 2 1
4.2 KRISTALLOGRAPHISCHE EIGENSCHAFTEN D E R VERWENDETEN WIRTSMATERIALEN
2 3
4.2.1 GRANATE 2 3
4.2.2 SESQUIOXIDE 25
4.2.3 VANADATE 2 6
4.3 DAS CRYSTAL-FIELD T U N I N G 2 8
4.4 KRISTALLZUECHUNG 2 9
4.4.1 D A S CZOCHRALSKI-VERFAHREN 2 9
4.4.2 D A S NACKEN-KYROPOULOS-VERFAHREN 31
4.4.3 D I E HEAT-EXCHANGER M E T H O D E 3 2
4.5 UEBERSICHT D E R UNTERSUCHTEN KRISTALLE 38
5 SPEKTROSKOPISCHE UNTERSUCHUNGEN 4 5
5.1 EXPERIMENTELLE GRUNDLAGEN 45
5.1.1 B E S T I M M U N G D E S
GRUNDZUSTANDSABSORPTIONSWIRKUNGSQUERSCHNITTS . . . 45
5.1.2 B E S T I M M U N G D E R L A G E D E R ENERGIENIVEAUS 4 7
5.1.3 B E S T I M M U N G D E R FLUORESZENZLEBENSDAUER 4 8
5.1.4 B E S T I M M U N G D E S EMISSIONSWIRKUNGSQUERSCHNITTS 4 9
5.1.5 B E S T I M M U N G D E R ABSORPTION AUS ANGEREGTEN ZUSTAENDEN 51
I I I
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
5.2 UEBERBLICK UE B E R ERGEBNISSE VORANGEGANGENER ARBEITEN 5 3
5.3 ERGEBNISSE D E R SPEKTROSKOPISCHEN UNTERSUCHUNGEN 55
5.3.1 GRANATE 5 6
5.3.2 SESQUIOXIDE 6 7
5.3.3 VANADATE 7 7
5.4 FAZIT D E R SPEKTROSKOPISCHEN UNTERSUCHUNGEN 8 0
6 UNTERSUCHUNGEN DES LASERBETRIEBS 8 3
6.1 BESCHREIBUNG DES LASERPRINZIPS 8 3
6.1.1 DAUERSTRICHBETRIEB 8 4
6.1.2 GUETEGESCHALTETER BETRIEB 85
6.2 DISKUSSION VERSCHIEDENER LASERKONZEPTE 8 7
6.2.1 STABLASER 8 7
6.2.2 SLABLASER 8 9
6.2.3 FASERLASER 8 9
6.2.4 SCHEIBENLASER 9 0
6.3 GEEIGNETE PUMPQUELLEN BEI 1,5 |IM 91
6.3.1 INP LASERDIODEN 91
6.3.2 ( E R 3 + , Y B 3 + ) - U N D E R ^ - D O T I E R T E FASERLASER 9
2
6.4 VERWENDETE LASERKRISTALLE U N D RESONATORKONFIGURATIONEN 9 4
6.4.1 VERWENDETE LASERKRISTALLE 9 4
6.4.2 VERWENDETE RESONATOREN 9 5
6.5 RESULTATE I M DAUERSTRICHBETRIEB 100
6.5.1 GRANATE 100
6.5.2 SESQUIOXIDE 103
6.5.3 VANADATE 110
6.6 ABSCHAETZUNGEN Z U M GUETEGESCHALTETEN BETRIEB 114
6.7 FAZIT D E R UNTERSUCHUNGEN DES LASERBETRIEBS 118
7 R E S UE M E E 121
7.1 Z U S A M M E N F A S S U N G 121
7.2 AUSBLICK 123
A SELEKTION GEEIGNETER C O 2 - 0 B E R G AE N G E F UE R DAS
DIAL-VERFAHREN 125
B QUELLEN F UE R DIE IN TABELLE 4.2 AUFGEFUEHRTEN D A T E N 129
C SELLMEIERGLEICHUNGEN D E R V E R W E N D E T E N MATERIALIEN 131
D HERLEITUNG EINER M E T H O D E Z U R B E S T I M M U N G D E R
DOTIERUNGSKONZENTRATION 133
E ENERGIENIVEAUS E R 3 + - D O T I E R T E R MATERIALIEN 135
LITERATURVERZEICHNIS 137
VEROEFFENTLICHUNGEN 149
D A N K S A G U N G 155
I V
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