Lithiumniobat und Lithiumtantalat
sind oxidische Kristalle, die zahlreiche Anwendungen in der nichtlinearen
Optik finden. So dienen sie beispielsweise in der integrierten Optik
als Substrate für
die Wellenleiterherstellung. Mittels des elektrooptischen Effekts
lassen sich durch Anlegen einer Spannung die Brechungsindizes des
Kristalls verändern,
was Lithiumniobat zu einem vielfach verwendeten Material beim Bau
schneller Modulatoren für
die Telekommunikation macht. In den Bereichen der Frequenzverdopplung
und der Frequenzkonversion von Laserlicht ist Lithiumniobat aufgrund
seiner großen
nichtlinearen Koeffizienten ein wichtiges Material. Insbesondere
hat die Möglichkeit,
das Material periodisch zu polen (PPLN – „periodically poled lithium niobate"), zu vielen bedeutenden
Anwendungen geführt.
So wird PPLN beispielsweise zum Bau durchstimmbarer Lichtquellen,
sogenannter optischer parametrischer Oszillatoren („OPO's"), genutzt. Bei allen hier exemplarisch
genannten Anwendungen kann der optische Schaden als Problem auftreten.
Für
OPO's werden Volumenkristalle
verwendet, die beispielsweise 20 mm lang sind und einen Querschnitt
von 1 × 5
mm2 haben. Da in der Regel höhere Intensitäten zu höheren Effizienzen
der beteiligten Prozesse führen,
ist es erstrebenswert, die Bauteile bei möglichst hohen Lichtintensitäten zu betreiben.
Zur optimalen Ausnutzung der nichtlinearen Eigenschaften des Kristalls
wird daher intensives Laserlicht mittels Linsen in das Material
fokussiert oder das Licht wird im Kristall in Wellenleitern geführt. Dabei
ergibt sich allerdings folgendes Problem: Die Kristalle reagieren
auf die hohen Intensitäten
durch Veränderung
ihrer Materialeigenschaften. Dieser Effekt wird als „optischer
Schaden" („optical
damage") bezeichnet.
Er führt
dazu, dass durch das Material geführte Laserstrahlen stark aufgefächert und
gestreut werden und somit ihr Intensitätsprofil verändern. In
Folge dessen nimmt die durch den Wellenleiter geführte Lichtleistung
stark ab. In Volumenkristallen treten zudem Linseneffekte auf, die
die Strahlen fokussieren oder defokussieren können, so dass das sorgfältig berechnete
optische Bauelement seine Funktion nicht mehr erfüllen kann.
Dabei tragen zum optischen Schaden in Lithiumniobat und Lithiumtantalat
zwei Effekte bei, die unabhängig
voneinander auftreten können:
Als
erstes ist der sogenannte „photorefraktive
Effekt" zu nennen,
der bei Bestrahlung des Kristalls mit Licht im sichtbaren Spektralbereich
zu einer Umverteilung von Ladungen zwischen Störstellen im Material führt. Die
Ladungsträger
werden in den beleuchteten Bereichen angeregt, bewegen sich durch
den Kristall hindurch und werden letztlich an Störstellen in unbeleuchteten
Bereichen wieder eingefangen. In Lithiumniobat- und Lithiumtantalat-Kristallen
ist dabei der volumenphotovoltaische Effekt der dominierende Ladungsantrieb.
Die Ladungsumverteilung bewirkt den Aufbau von elektrischen Raumladungsfeldern
im Material, die den Brechungsindex über den elektrooptischen Effekt
modulieren. Diese lichtinduzierten Brechungsindexinhomogenitäten verursachen
optischen Schaden.
Dabei tragen gerade in Fall von Lithiumniobat
und Lithiumtantalat verschiedene Arten von Störstellen zum lichtinduzierten
Ladungstransport bei. So wird unterschieden zwischen intrinsischen,
also materialeigenen, und extrinsischen, also materialfremden Störstellen.
Die wichtigste extrinsische Störstelle
ist Eisen, das in Lithiumniobat und Lithiumtantalat als Fe2+ und Fe3+ vorkommt.
Dabei wirkt Fe2+ als Spender und Fe3+ als Fänger
für Elektronen,
die durch Lichteinstrahlung im Material umverteilt werden können. Schon
eine geringe Verunreinigungsmenge an Eisen reicht aus, um starke
lichtinduzierte Raumladungsfelder aufzubauen und damit störenden optischen
Schaden zu erzeugen. Die schwer zu kontrollierende Restverunreinigung
des Kristalls an Eisen ist daher ein grundsätzliches Problem. Zwar ist
es durch optimierte Herstellungsverfahren mittlerweile gelungen,
kommerziell erhältliche
Lithiumniobat-Kristalle mit verhältnismäßig geringen
Eisenverunreinigungen herzustellen, bei denen die Eisenkonzentration
bei nur wenigen ppm (parts per million) liegt, dennoch kann der optische
Schaden nicht vollständig
unterdrückt
werden. Neben dem Eisen bilden auch andere Übergangsmetalle extrinsische,
den optischen Schaden verstärkende
Störstellen
in Lithiumniobat und Lithiumtantalat. Beispiele hierfür sind Kupfer,
Mangan, Chrom oder Cer.
Die wichtigsten intrinsischen, den
Ladungstransport unterstützende
Störstellen
in Lithiumniobat bilden im Kristallgitter fehlplatzierte Niob-Ionen,
die an einem Lithiumplatz eingebaut sind. Diese Störstellen
sind in kongruent schmelzendem Lithiumniobat schon aus thermodynamischen
Gründen
immer in einer gewissen Konzentration zu finden. Durch Lichteinstrahlung
können
von diesen Störstellen
Elektronen abgelöst
und im Material umverteilt werden, so dass sich ein optischer Schaden
durch Raumladungsfelder ergibt.
Die Eisenstörstellen und die fehlplatzierten
Niob-Ionen befinden sich energetisch gesehen in der Bandlücke des
Kristalls. Bezogen auf das Leitungsband liegt Eisen dabei energetisch
tiefer, fehlplatziertes Niob dagegen flacher. Dieses Schema wird
auch als „Zwei-Zentren-Modell" bezeichnet. Durch
Einstrahlung von intensivem Licht können Elektronen von den Störstellen
ins Leitungsband angeregt werden, wo sie nach dem Umherwandern von
anderen Störstellen
wieder eingefangen werden. Andererseits können Ladungsträger aber
auch durch direkte Übergänge von
einer Störstellensorte
in die andere gelangen, ohne dass ein Umweg über das Leitungsband nötig wird.
Als weiterer Effekt trägt der thermooptische
Effekt zum optischen Schaden bei. Dieser beschreibt die Änderung
der Brechungsindizes des Materials in Abhängigkeit von der Temperatur.
Wenn ein stark fokussierter Laserstrahl auf den Kristall trifft,
so werden mitunter Intensitäten
im Bereich vieler Gigawatt pro Quadratmeter erreicht. Wird ein Teil
des Lichts vom Material absorbiert, so wandelt sich die Lichtenergie
in Wärmeenergie um,
und der Kristall erhitzt sich lokal. Dies führt ebenfalls zu lokalen Änderungen
des Brechungsindex und damit zu optischem Schaden.
Im Stand der Technik sind verschiedene
Methoden bekannt, den optischen Schaden in Lithiumniobat oder -tantalat
zu vermindern. Diese Verfahren lassen sich in sechs Untergruppen
unterteilen, die im folgenden kurz skizziert werden:
Der durch
Lichteinstrahlung erzeugte optische Schaden in handelsüblichen
Lithiumniobat-Kristallen kann gemindert werden durch Heizen der
Kristalle auf Temperaturen bis typischerweise 200°C. Diese
Methode ist weit verbreitet und wird insbesondere für Anwendungen
in der Frequenzverdopplung und in OPO's eingesetzt. Sie dient auch zur thermischen
Abstimmung der Phasenanpassungs-Wellenlänge der
Strahlung. Dabei müssen die
geänderten
Brechungsindizes des Materials bei der Arbeitstemperatur in die
Konzeption der Bauteile einbezogen werden. Das ist aber kein Problem,
da die Temperaturerhöhung
homogen über
den ganzen Kristall erfolgt, wenn dieser von außen mit einem geeigneten Heizer
homogen erwärmt
wird. Die Ursache des Effekts wird folgendermaßen gedeutet: Durch das Heizen
des Materials wird die elektronische Photoleitfähigkeit stark erhöht. Dadurch
werden die lichtinduzierten Raumladungsfelder praktisch kurzgeschlossen,
wodurch sich der optische Schaden dramatisch verringert.
Es ist zudem bekannt, den Kristall
zur Minderung des optischen Schadens mit Magnesium, Zink oder Indium
zu dotieren. Diese Methode zielt darauf ab, den optischen Schaden
durch Elimination des zweiten, flachen Zentrums zu beseitigen, indem
große
Mengen Magnesium, Zink oder Indium der Kristallschmelze zugesetzt
werden. Problematisch ist allerdings, dass zu einer akzeptablen
Beseitigung des optischen Schadens eine so hohe Konzentration der
Verunreinigungen im Kristall erforderlich ist (im Fall des Mg ca.
5 mol%), dass sich die optische Qualität der Kristalle stark verschlechtert.
Insbesondere die Homogenität
des Kristalls leidet, so dass das Material für Anwendungen nicht in Frage
kommt, bei denen es großer
Kristalle bedarf. Gerade diese sind aber von besonderem Interesse,
da große
Kristalle die Effizienzen der nichtlinearen Prozesse enorm steigern.
Auch hier wird die periodische Polbarkeit der Kristalle durch die
Magnesium-Dotierung erschwert. Derart dotiertes Lithiumniobat und
-tantalat findet kaum kommerzielle Anwendung, da es auch preislich
in keinem Verhältnis
zu handelsüblichen
undotierten Kristallen steht.
Als weitere Methode bietet sich die
Geometrie entlang der c-Achse an. Dabei wird ausgenutzt, dass die
den optischen Schaden verursachenden Raumladungsfelder sich in erster
Linie entlang der kristallographischen c-Achse im Material aufbauen.
Für integriert-optische
Komponenten ist es daher zweckmäßig, die
optischen Wellenleiter entlang der c-Achse verlaufen zu lassen,
um damit den optischen Schaden zu minimieren. Dadurch bauen sich
die störenden
Raumladungsfelder entlang des Wellenleiters und nicht senkrecht
dazu über
dessen Querschnitt auf.
Zudem ist es bekannt, periodisch
gepoltes Lithiumniobat (PPLN) zu verwenden. Das PPLN zeichnet sich
dadurch aus, dass die Richtung der kristallographischen c-Achse
räumlich
periodisch invertiert ist. Das bewirkt, dass der Kristall in viele
kleine Domänen
unterteilt wird, die typischerweise eine Breite von nur wenigen
Mikrometern haben. Da sich angrenzende Bereiche positiver und negativer
Nettoladung gegenseitig aufheben, wird die über einen großen Kristallbereich
integrierte lichtinduzierte Ladungsumverteilung stark ineffizient.
Das wiederum führt
zu einer starken Verminderung des optischen Schadens, da die resultierenden Raumladungsfelder
verhältnismäßig klein
sind. Trotzdem kann schon dieser geringe Effekt eine Verletzung
der Phasenanpassbedingungen und damit den Ausfall des Bauteils nach
sich ziehen.
Zur Minderung des Schadens kann auch
stöchiometrisches
Lithiumniobat eingesetzt werden. Darunter wird eine Kristallzusammensetzung
verstanden, die bezogen auf die Gesamtzahl der Lithium- und Niob-Ionen
einen Anteil von ca. 50 % Lithium-Ionen enthält. Handelsübliches, sogenanntes „kongruent
schmelzendes" Material
hat dagegen nur einen Gehalt von 48.4 % Lithium. Stöchiometrisches
Lithiumniobat zeichnet sich durch einen starken Anstieg der Photoleitfähigkeit
aus. Dadurch werden die lichtinduzierten Raumladungsfelder kurzgeschlossen
und der optische Schaden reduziert. Wie im Fall des magnesiumdotierten
Materials tritt auch bei stöchiometrischen
Kristallen das Problem auf, dass das Material nicht reproduzierbar
hergestellt werden kann. Dies verhindert den kommerziellen Einsatz
solcher Kristalle.
Eine weitere Möglichkeit ist, integriert-optische
Wellenleiter einzusetzen, bei denen die zur Lichtführung notwendige
Erhöhung
des Brechungsindex durch chemischen Protonenaustausch geschieht
(APE – „annealed
proton exchange").
Solche zeigen im Gegensatz zu konventionell durch Titaneindiffusion
hergestellten Wellenleitern einen stark verminderten optischen Schaden.
Dieser Effekt wird folgendermaßen
gedeutet: Den im Material vorhandenen Protonen wird die Eigenschaft
zugeschrieben, den Reduktionsgrad [Fe2+]/[Fe3+] der vorhandenen Restverunreinigung an
Eisen zu verändern.
Wenn viele Protonen im Material vorhanden sind, so soll dies dazu
führen,
dass Fe2+ in Fe3+ umgeladen
wird. Die Anfälligkeit
des Materials gegenüber
optischem Schaden ist damit stark vermindert. Titaneindiffundierte
Wellenleiter in Lithiumniobat zeigen genau den umgekehrten Effekt.
Hier wird spekuliert, dass das eindiffundierte Titan dazu führt, dass
Fe2+ in Fe3+ umgewandelt wird.
In der Tat sind titaneindiffundierte Wellenleiter sehr viel sensitiver
gegenüber
optischem Schaden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es nunmehr, ein Verfahren zu schaffen, das sich mit einfachen Mitteln
kostengünstig
umsetzen lässt
und mit dem Kristalle mit nichtlinearen optischen Eigenschaften,
insbesondere Lithiumniobat- oder Lithiumtantalat, effizient gegen
optischen Schaden desensibilisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
nach Anspruch 1 gelöst.
Die generelle Idee der Erfindung
liegt darin, die Anfälligkeit
der Kristalle auf optischen Schaden dadurch zu reduzieren, dass
die Dunkelleitfähigkeit
des Materials durch geeignete Behandlungen gesteigert wird. Das
führt dazu,
dass die den optischen Schaden verursachenden Raumladungsfelder
kurzgeschlossen werden, so dass sich der Effekt nicht so stark ausprägen kann.
Eine gezielte Erhöhung
der Dunkelleitfähigkeit kann
dabei erfindungsgemäß auf verschiedene
Art und Weise geschehen:
Zum einen kann die Protonenkonzentration
des Materials gesteigert werden. So ist es bekannt, dass die Dunkelleitfähigkeit
undotierter und schwach eisendotierter Lithiumniobat-Kristalle von
beweglichen Protonen dominiert ist. Dabei nimmt die protonische
Leitfähigkeit
exponentiell mit der Temperatur zu. Aus temperaturabhängigen Messungen
ist eine Aktivierungsenergie von 1.1 eV für den Prozess gefunden worden.
Die hohe Dunkelleitfähigkeit
der Protonen wird zum Beispiel bei der Methode des thermischen Fixierens
genutzt, mit der sich quasi-permanente Hologramme in Lithiumniobat
erzeugen lassen. Dabei wird das Material während oder nach dem Beleuchten
auf Temperaturen um 180 °C
erhitzt, was die Beweglichkeit der Protonen im Material extrem steigert.
Die Protonen bewegen sich dann durch Drift in dem durch Lichteinstrahlung
erzeugten Raumladungsfeld und kompensieren es aufgrund ihrer Ladung.
Das führt
dazu, dass während
des Fixierprozesses keine oder nur geringe Beugungseffizienzen geschriebener
Hologramme detektiert werden können.
Die Protonenkonzentration bei bislang
bekanntem Material ist durch den Züchtungsprozess der Kristalle
festgelegt und damit durch den Hersteller vorgegeben. Messungen
zeigen, dass die Protonenkonzentration bei maximal etwa 2.5 x 1024 m–3 liegt (s. Tabelle).
In der Tabelle sind eingetragen gemessene Protonenkonzentrationen
kongruent schmelzender, undotierter Lithiumniobat-Kristalle. Es zeigt
sich, dass die Protonenkonzentrationen handelsüblicher Kristalle verschiedener
Hersteller nicht sonderlich stark voneinander abweichen. Es lässt sich
daraus also ableiten, dass handelsübliche, kongruent schmelzende
Lithiumniobat-Kristalle eine Protonenkonzentration von maximal 2.5
x 1024 m–3 haben.
Es ist zudem bekannt, dass sich die
Protonenkonzentration durch eine der beschriebenen Methoden ändert. Die
Erfindung liegt nun darin, sich den direkten Zusammenhang zwischen
der Protonenkonzentration und der Verminderung von optischem Schaden
zu Nutze zu machen. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, den Kristall außerdem
einem Heizprozess auszusetzen. Dieses Vorgehen ist aus dem Stand der
Technik nicht bekannt. Letztendlich wurde bislang der Protonenkonzentration
von Lithiumniobat- und Lithiumtantalat-Volumenkristallen keine Bedeutung im
Hinblick auf die Verminderung des optischen Schadens zugemessen.
Ein Zusammenhang zwischen der protonischen Dunkelleitfähigkeit
und der Verringerung des optischen Schadens wurde bislang nicht
gesehen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt,
dass protonenausgetauschte Wellenleiter in Lithiumniobat, also integriert-optische
Komponenten, eine stark erhöhte
Dunkelleitfähigkeit
zeigen. Die gezielte Übertragung dieses
Effekts auf allgemeine Kristalle und sein Einsatz zur Reduktion
des optischen Schadens ist jedoch unbekannt. Es ist bisher auch
nicht bekannt, diese Komponenten zwecks weiterer Erhöhung der
protonischen Dunkelleitfähigkeit
zu heizen.
Ganz allgemein ist auch schon darüber berichtet
worden, dass Bereiche in Lithiumniobat-Kristallen mit hoher Protonenkonzentration
eine höhere
Resistenz gegenüber
optischer Beschädigung
zeigen. Allerdings wird nicht die Steigerung der Konzentration von
Protonen zur Erhöhung
der Dunkelleitfähigkeit
und damit zur Nutzbarmachung des Effektes vorgeschlagen. Das war
auch nicht möglich,
da im Rahmen dieser Arbeit keinerlei Interpretation des Effekts
geliefert und kein Zusammenhang zwischen der Protonenkonzentration
und der Dunkelleitfähigkeit
hergestellt worden ist. Auch wird das Heizen des Kristalls nicht
vorgeschlagen, um die Dunkelleitfähigkeit zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird die protonische Leitfähigkeit
dadurch gesteigert, dass die Konzentration der Protonen im Material
gezielt durch eine geeignete Vorbehandlung erhöht wird. Die Dunkelleitfähigkeit σ
0 lässt sich
schreiben als
Sie wächst demnach einerseits mit
der Temperatur T und andererseits linear mit der Protonenkonzentration
.
Dabei ist e die Elementarladung, k
B die
Boltzmann-Konstante, D
0 der exponentielle
Vorfaktor der Diffusionskonstante und ε = 1.1 eV die bereits eingeführte Aktivierungsenergie.
Die Protonenkonzentration von Lithiumniobat-Kristallen
wird durch Auswertung von Absorptionsmessungen bestimmt. Dazu wird
mit ordentlich polarisiertem Licht die OH
–-Streckschwingung
bei 2870 nm detektiert. Die Höhe
dieser Absorptionsbande ist proportional zur Protonenkonzentration
des Materials und wird beschrieben durch:
=
1.67 × 10
22 m
–2 × α
2870nm Dabei ist α2870nm der
Absorptionskoeffizient bei der angegebenen Wellenlänge.
Erfindungsgemäß wird die Protonenkonzentration
um ein signifikantes Maß erhöht, wobei
als signifikante Steigerung eine Steigerung um über 50% anzusehen ist. Dadurch
erhöht
sich ebenfalls die Dunkelleitfähigkeit
des Materials. Folglich verringert sich die Stärke des lichtinduzierten Raumladungsfeldes,
während die
Resistenz des Materials gegenüber
optischer Beschädigung
ansteigt.
Die Protonenkonzentration handelsüblicher
Lithiumniobat-Kristalle kann durch Temperprozesse oder durch chemische
Prozesse dauerhaft gesteigert werden. Als Methoden bieten sich dabei
das Heizen der Kristalle in protonenreicher Atmosphäre bei hohen
Temperaturen um 1000°C
und/oder mit angelegtem elektrischen Feld und/oder unter hohem Druck
an. Beim einem chemischem Protonenaustausch werden Lithium-Ionen
durch Protonen ersetzt. Durch diese Prozesse kann die Protonenkonzentration
signifikant über
das Niveau handelsüblicher
Kristalle, das maximal bei etwa 2.5 × 1024 m–3 liegt,
gesteigert werden. Mit den beschriebenen Methoden wird eine Protonenkonzentration
von größer als
4 × 1024 m–3 erreicht.
In einer besonderen Ausführungsform
wird die Dunkelleitfähigkeit
durch eine signifikante Steigerung der Deuteronenkonzentration über das
handelsübliche
Niveau hinaus erreicht. Als signifikant wird das Überschreiten
eines Werts von 1 × 1024 m–3 angesehen. In dieser
Ausführungsform
kommt statt der protonischen eine deuteronische Dunkelleitfähigkeit
zum Tragen.
Beide genannten Arten der Dotierung
können
durchgeführt
werden, indem der Kristall in einer entsprechend mit Ionen angereicherten
Atmosphäre
geheizt wird und/oder erhöhtem
Druck und/oder einem elektrischen Feld ausgesetzt wird.
Eine Erhöhung der Dunkelleitfähigkeit
kann dabei erfindungsgemäß gleichsam
durch eine Steigerung der Eisenkonzentration des Materials geschehen.
So zeigen hoch eisendotierte Lithiumniobat-Kristalle eine Dunkelleitfähigkeit,
die nicht mehr von Protonen dominiert ist. Stattdessen ist die Dunkelleitung
jetzt elektronischer Natur: Durch thermische Anregung können Elektronen
von Fe2+-Zentren
abgelöst
und von Fe3+-Zentren wieder eingefangen
werden. Ein lichtinduziertes Raumladungsfeld wird dadurch schnell
wieder gelöscht.
Die Erfindung beruht nun darauf, das Material so stark mit Eisen
zu dotieren, dass die elektronische Dunkelleitfähigkeit signifikant erhöht wird.
Dies hat wiederum ein Kurzschließen der lichtinduzierten Raumladungsfelder zur
Folge und bewirkt damit eine Steigerung der Resistenz gegenüber optischer
Beschädigung.
In stark eisendotierten Lithiumniobat-Kristallen
bildet sich eine signifikante Absorptionsbande im sichtbaren Spektralbereich
aus, deren Maximum bei einer Wellenlänge von 477 nm liegt. Diese
Absorption, die sich proportional zur Fe2+-Konzentration im
Kristall verhält,
ist von Nachteil, wenn das optische Bauteil mit sichtbarem Licht
arbeiten soll. Durch kurzfristiges Heizen des Kristalls in geeigneter
Atmosphäre
bei Temperaturen um 1000 °C
lässt sich
allerdings Fe2+ dauerhaft in Fe3+ überführen und
damit die störende
Absorption verringern.
Stark eisendotierte Lithiumniobat-
oder Lithiumtantalat-Kristalle werden derzeit nicht zur Verminderung
des optischen Schadens eingesetzt. Stattdessen erfolgt genau das
Gegenteil: Die Hersteller legen Wert darauf, möglichst reine Kristalle zu
züchten,
die so wenig Eisenverunreinigungen wie möglich enthalten. Damit soll
der photorefraktive Effekt und folglich die Ausprägung des
optischen Schadens unterbunden werden.
Außerdem kann eine erhöhte Dunkelleitfähigkeit
dadurch erreicht werden, dass das Material nicht mit Eisen, sondern
mit anderen extrinsischen Ionen dotiert ist, deren Gesamtkonzentration
den Wert an Restverunreinigungen handelsüblicher, undotierter Lithiumniobat-Kristalle
signifikant übersteigt.
Als signifikant wird das Überschreiten
eines Werts von 2 × 1024 m–3 angesehen.
Es ist im Hinblick auf beide erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Methoden vorteilhaft, den jeweiligen Effekt mit der Methode der
Temperaturerhöhung
des Kristalls zu verknüpfen.
Dadurch erhöht
sich die protonische, die deuteronische beziehungsweise die elektronische
Dunkelleitfähigkeit
noch weiter, so dass die Resistenz des Kristalls gegenüber optischer
Beschädigung
weiter zunimmt. Das erlaubt, optische Bauteile unter Beibehaltung
der Methode des Kristallheizens einzusetzen, die aber dann weitaus
höheren
Lichtleistungen ausgesetzt werden können als bisher, bevor störender optischer
Schaden auftritt.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass
die Erfindung eine neue Methode darstellt, den optischen Schaden
in Volumenkristallen zu vermindern und damit das Material für einen
größeren Anwendungsbereich
attraktiv zu machen. Durch Dotierung der Kristalle mit großen Mengen
von Protonen, Deuteronen oder Eisen-Ionen wird die Dunkelleitfähigkeit
des Materials stark erhöht.
Zusätzliches
Heizen des Materials verstärkt
den Effekt. Das Verfahren führt
zum Kurzschließen
der lichtinduzierten Raumladungsfelder und damit zur Reduktion des
photorefraktiven Effekts. Als Konsequenz wird der Kristall resistent
gegenüber
optischer Beschädigung.
