Verbundprojekt: Regenerative Amplifikation mit Sesquioxid-Kristallen; Teilprojekt: Wachstum von Sesquioxid-Kristallen

Das Ziel des Verbundprojektes RAMSES ist die Herstellung, Charakterisierung und Nutzung neuartiger Verstärkermaterialien zur Erzeugung kurzer Laserpulse. Hierzu sollen (Misch-)sesquioxide zum Einsatz kommen, die gegenüber etablierten Systemen wie YAG vorteilhaftere Eigenschaften haben und dadurch noch kürzere Pulse bei höherer Ausgangleistung erlauben. Im Teilprojekt sollen die dafür benötigten Laserkristalle gezüchtet und für die Weiterverarbeitung und Charakterisierung innerhalb des Konsortiums präpariert werden. Die hohen Schmelzpunkte reiner Sesquioxid-Kristalle von über 2.400°C verhindern die Nutzung tiegelbasierter Zuchtverfahren und erschweren damit deren wirtschaftliche Herstellung. Für die Zucht kommen nur tiegelfreie Verfahren wie z.B. das optische Zonenschmelzen in Frage. Mischsesquioxide wie zum Beispiel YScO3 zeichnen sich jedoch durch niedrigere Schmelzpunkte aus, die die Zucht aus Iridium-Tiegeln mit der Czochralski-Methode erlauben. Dadurch kann einerseits auf ein etabliertes Verfahren zur Zucht von Laserkristallen zurückgegriffen und andererseits die Zucht größerer Kristallboules erreicht werden als es mit optischen Zonenschmelzen möglich ist. Zentrale Herausforderung ist dabei die Minimierung mechanischer Spannungen. Auf Basis der Vorversuche der Projektpartner wird eine Zuchtanlage aufgebaut, für die Czochralski-Zucht von Mischsesquioxiden ertüchtigt und der Zuchtprozess hinsichtlich Kristallqualität, Reproduzierbarkeit und Ausbeute der Laserkristalle optimiert. Parallel wird eine bestehende Anlage für optisches Zonenschmelzen genutzt, um materialeffizient und schnell Zuchtparameter testen zu können. Weiterhin werden die gezüchteten Kristallboules gemäß den Vorgaben der Projektpartner für die weitere Verarbeitung kristallographisch orientiert, auf Endmaß gebracht und geschliffen.