DE2551894A1

DE2551894A1 - Laser

Info

Publication number: DE2551894A1
Application number: DE19752551894
Authority: DE
Inventors: Carl F Cline; Robert C Morris
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1976-08-12
Also published as: FR2293088A1; US3997853A; FR2293088B3; JPS5551355B2; NL7513558A; IT1051279B; JPS5182591A

Description

Die Erfindung betrifft Laser und spezieller die Verwendung von Einkristallen aus chromdotiertem Berylliumaluminat auf dem Lasergebiet.

Die Verwendung von Lasern in Wissenschaft und Industrie verbreitet sich zunehmend auf den verschiedensten Anwendungsgebieten. Laser fanden auf so unterschiedlichen Gebieten Verwendung, wie bei Entfernungsmessern, in der optischen Chirurgie und beim Metallbohren. Kurz gesagt arbeiten Laser auf dem Prinzip der Lichtverstärkung durch angeregte Strahlungsemission und können extrem intensive Lichtkonzentrationen verursachen. Der in einer Laserhöhlung produzierte kohärente Lichtstrahl wird in einem La-

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sergrundmaterial verstärkt. Materialien, die als Lasergrundmaterialien verwendet wurden, sind Gase, Flüssigkeiten, Gläser und feste Einkristalle.

Wenn feste Einkristalle als Laser benutzt werden, liegen die Kristalle allgemein in der Form länglicher Stäbe vor. Die Struktur des kristallinen Materials muß nahezu sehr perfekt sein, da irgendwelche optischen Inhomogenitäten eine Verzerrung und Streuung des Laserstrahles verursachen und so die Intensität und Kohärenz der Strahlung vermindern. Störstellen in dem Kristall, die die Laserleistung nachteilig beeinflussen, sind beispielsweise elastische Spannungen, Kristallfehlorientierungen, chemische Konzentrationsinhomogenitäten, Zersetzungen, Einschlüsse und Blasen.

Die ersten bei Raumtemperatur arbeitenden Laser, die vor einigen Jahren veröffentlicht wurden, benutzten Al₃O₃JCr ⁺ (Rubin). Bei Entwicklungen in jüngerer Zeit wurden bei Raumtemperatur arbeitende Laser aus mit Ionen Seltener Erden dotierten Materialien

sind
fabriziert. Beispiele/Y^lgO^ ₂ :Nd (YAG:Nd) und Y₃AL₃O₆:Nd

(YALOrNd) .

Es wurden Versuche unternommen, für Laserzwecke auch andere Cr -dotierte Materialien zu synthetisieren. Beispielsweise wurde das Wachstum von Einkristallen aus chromdotiertem Berylliumaluminat (BeAl₃O₄ICr ) für die mögliche Verwendung als Laser von R.C. Linares in "Research and Development of New Laser Materials" in einem Bericht der Air Force Cambridge Research Laboratories, AD-611 177 (AFCRL-64-971) vom 30. Oktober 1964 beschrieben. Es wurde jedoch gefunden, daß dieses Material keine Laserwirkung hatte. Obwohl andere chromdotierte Materialien, wie

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₃₅₁₂ , Laserwirkung bei niedrigen Temperaturen, wie bei 77° K. zeigten, waren bisher mit Ausnahme von Rubin keine chrdmdotierten Materialien erfolgreich bei der Verwendung als bei Raumtemperatur arbeitende Laser.

Gemäß der Erfindung können Einkristalle aus chromdotiertem Berylliumaluminat(BeAl₂O.:Cr ) mit bestimmten kristallographischen Orientierungen als bei Raumtemperatur arbeitende Laser

3+ verwendet werden. Spezieller wurde gefunden, daß die BeAl₃O₄ZCr Kristalle Laserwirkung nur bei einer geeigneten Auswahl der kristallographischen Orientierung und der Cr -Konzentration haben. Die Laserwirkung tritt nur in Stäben von BeAl₂O.:Cr -Kristallen auf, die im wesentlichen in der a-c-Ebene oder nahe derselben orientiert sind, und nur für Cr -Konzentrationen im Bereich von 0,005 bis 1,0 Atom-% und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis 0,10 Atom-%.

Dieser Laser ist besser als der Rubinlaser, was sich durch seinen stärkeren Anstieg und seinen niedrigeren Laserschwellwert zeigt. Außerdem können solche Einkristalle aus BeAl₃O₄:Cr bei niedrigeren Temperaturen als Rubin hergestellt werden (bei 1870° C statt 2040° C), und die BeAl₃O₄:Cr³⁺-Kristalle zeigen eine Kernbildung und andere Strukturdefekte, die bei Rubin üblich sind.

In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teilquerschnittes einer typischen Laserapparatur unter Verwendung eines chromdotierten Berylliumaluminatkristalles nach der Erfindung als Laseroszillator und

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•tr

Fig. 2 eine Darstellung eines Stabes, der aus einem Einkristall aus chromdotiertem Berylliumaluminat nach der Erfindung hergestellt . wurde und als Laserverstärker brauchbar ist.

Der Ausdruck "Einkristall" von Berylliumaluminat bedeutet hier Kristalle mit mindestens einer linearen Querschnittsabmessung von etwa 2,5 mm (0,1 Zoll) und einer linearen Mindestlängsabmessung von etwa 25,4 mm (1,0 Zoll). Obwohl gewerblich als Laser '" verwendete Kristalle normalerweise eine Abmessung von 2,5 χ 25,4 mm (0,1 χ 1,0 Zoll) besitzen, sollte dies nicht als eine Beschränkung gesehen werden. So sind die Kristalle nach der vorliegenden Erfindung, die als Laser verwendet werden, hinsichtlich der Größe nur derart begrenzt, daß sie Einkristalle sein müssen. Wo die chromdotierten Berylliumaluminateinkristalle nach der Erfindung als Laser verwendet werden, ist es bevorzugt, daß solche Kristalle eine hohe optische Qualität besitzen, d.h. solche Kristalle sollten fast frei von Fehlern, wie Blasen, Spannungen, Einschlüssen einer zweiten Phase aus metallischem oder nichtmetallischem Oxid und Korngrenzen mit kleinem Winkel, sein, und sie sollten allgemein nicht mehr als etwa 1000 Gewichts-ppm Verunreinigungen enthalten und vorzugsweise nicht mehr als etwa 25 ppm. Außerdem können die Einkristalle aus chromdotiertem Berylliumaluminat hoher optischer Qualität, die vorzugsweise als Laser verwendet werden, allgemein als in solchem Umfang fehler- und verunreinigungsfrei gekennzeichnet werden, daß die durch solche Fehler und Verunreinigungen verursachten optischen Verluste nicht größer als etwa 0,005/cm und vorzugsweise nicht größer als etwa 0,0025/cm sind.

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Berylliumaluminat (BeAl₂O₄, auch als Chrysoberyll bekannt) hat eine Struktur, die mit Olivin /TMg,Fe)₂Si0₄_7 isomorph ist. Die Sauerstoffatome bilden eine verzerrte hexagonale dichtgepackte Ordnung, in welcher 1/8 der Tetraederzwischenräume von Beryllium eingenommen werden und die Hälfte der Oktaederstellen durch Aluminium ersetzt ist. Die Raumgruppe der Struktur, wie sie früher durch andere bestimmt wurde, ist Pnma, orthorhombisch mit 4 Molekülen je Einheitszelle. Die Gitterparameter sind a = ο,404, b = 5,476 und c = 4_f427 2. In dieser Struktur ersetzen Chromionen Aluminiumionen.

Einkrsitalle von chromdotiertem Berylliumaluminat können in herkömmlicher. Weise nach irgendeinem der verschiedenen Schmelzwachstumsverfahren gezüchtet werden, wie nach den Wachstumsmetho- . den nach Bridgman, der Schwimmzonenmethode, den Methoden nach Kyropoulos, Verneuil und Czochralski sowie geeigneten Modifikationen jener Methoden. Für das Wachstum nach Czochralski wird Material für das Züchten eines Einkristalles in einen Schmelztiegel gegeben und auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um eine Flüssigkeit zu bilden, die gewöhnlich auf einer Temperatur von etwa 1 bis 2° C oberhalb des Schmelzpunktes des Materials gehalten wird. Ein Einkristallkeim, der im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das geschmolzene Material hat, wird in Berührung mit der Oberfläche der Flüssigkeit gebracht. Die Flüssigkeit beginnt sich zu verfestigen und bildet den Einkristall, der dann gedreht und langsam aus der Flüssigkeit gezogen wird, um Kristalle wesentlicher Länge zu bekommen. Die Czochralski-Züchtung von chromdotierten Berylliumaluminatkristallen kann in irgendeinem für diese Methode verfügbaren gebräuchlichen Apparat durchgeführt werden.

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— ο —

Bei der Züchtung eines Einkristalles aus chromdotiertem Berylliumaluminat nach der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsmaterialien, wie AI2O3/ BeO und Chromdotiermittel, in einen geeigneten hitzebeständigen Behälter oder Schmelztiegel gegeben und erhitzt, bis das Gemisch geschmolzen ist. Das Chromdotiermittel kann eine der Dotiermittelverbindungen sein, die gewöhnlich in der Technik verwendet werden, wie Chromoxid (CroO-a) - ^Um chromdotierte Berylliumaluminatkristalle hoher Qualität zu erhalten, ist es natürlich erforderlich, Ausgangsmaterialien hoher Reinheit zu verwenden. Um Kristalle nach der vorliegenden Erfindung mit hoher Qualität zu erhalten, sollten somit die Ausgangsmaterialien nicht mehr als die folgenden Maximalkonzentrationen an Verunreinigungen, ausgedrückt in Gewichtsteilen, bezogen auf das Ausgangsmaterial, enthalten: Al₃O₃: 10OO ppm, vorzugsweise 25 ppm Verunreinigungen, BeO: 2000 ppm, vorzugsweise 100 ppm Verunreinigungen, Chromdotierverbindung: 3000 ppm, vorzugsweise 100 ppm Verunreinigungen.

Der Behälter oder der Schmelztiegel sind aus hitzebeständigem. Material mit einem höheren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des Ausgangsmaterialgemisches gefertigt. Außerdem sollte der Schmelztiegel in der Lage sein, Hitzeschock zu widerstehen, und im we-

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sentlich chemisch inert gegenüber dem geschmolzenen Ausgangsmaterial sein. Obwohl eine Reihe von Substanzen als Schmelztiegelmaterial verwendet werden kann, ist Iridium bevorzugt. Es ist auch bevorzugt, daß eine nahezu inerte Atmosphäre um den Schmelztiegel herum, erhalten wird, um die Wahrscheinlichkeit übermäßi-" ger Oxidation schmelzbarer Materialien und die Folge metallischer Einschlüsse in der Schmelze, die als optische Streuzentren

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in dem gezüchteten Kristall wirken und die Brauchbarkeit als Lasergrundmaterial so vermindern, auf ein Minimum herabzusetzen. Eine solche Atmosphäre kann ein Inertgas, wie beispielsweise Argon, Helium, Neon, Krypton und Stickstof f, umfassen und etwa 20 bis 10 000 ppm O₂ enthalten.

Die Temperatur, auf die die festen Ausgangsmaterialien erhitzt werden sollten, um eine Schmelze zu bilden, liegt allgemein bei etwa 1870° C. Erhitzen des Ausgangsmaterials auf die erwünschte Schmelztemperatur erfolgt vorzugsweise durch Erhitzen mit einer elektrischen Induktionsheizung. Es können jedoch auch andere Heizmethoden angewendet werden, wenn sie leicht kontrollierbar

und
sind/die Wachstumsumgebung der Kristalle nicht verunreinigen.

Bei dar induktiven Heizmethode wird der Schmelztiegel als Suszeptor in einem elektrischen Wechselfeld verwendet. Ströme werden in dem Suszeptorschmelztiegel induziert und erhitzen so den Schmelztiegel auf eine hohe Temperatur, wobei das enthaltene Ausgangsmaterial durch Leitung und Strahlung erhitzt wird. Induktives Erhitzen kann bei Atraosphärendruck oder bei einem Druck oberhalb oder unterhalb Atmosphärendruck angewendet werden. Stattdessen kann der Schmelztiegel auch durch direktes Anlegen eines elektrischen Potentials erhitzt werden, wodurch bewirkt wird, daß Widerstandsströme durch den Schmelztiegel gehen. Der Schmelztiegel kann auch durch Strahlung von Widerstandsheizelementen, wie Widerstandsdrähten aus Edelmetallen oder hitzebeständigen Metallen, erhitzt werden. Es ist von extremer Wichtigkeit bei allen diesen Heizmethoden, die Kristallzüchtungsumgebung gegen Verunreinigung zu schützen, und es sollten auch Mittel vorgesehen sein, die erwünschte Atmosphäre oberhalb der

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Schmelze einzuführen und zu halten. Wenn das Ausgangsmaterial einmal geschmolzen ist, neigen Konvektionsströme innerhalb der Schmelze dazu, die Schmelze zu rühren und die Schmelzzusammensetzung zu homogenisieren.

Ein Einkristallkeim mit der erwünschten Zusammensetzung und der erwünschten Kristallorientierung wird dann in Berührung mit der Oberfläche der Schmelze gebracht. Obwohl geeignete Keimkristalle Berylliumaluminat und Iridiumdraht einschließen können, hat der Keimkristall vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung und kristallographische Orientierung wie das erwünschte Einkristallprodukt. Ein kleiner Anteil des Keimkristalles schmilzt, und es wird ein Temperaturgefälle zwischen dem festen Anteil des Keimkristalles und der Schmelze bewirkt. Der Keimkristall wird dann langsam gedreht und aus der Schmelze gezogen, während Material aus der Schmelze sich an der Grenzfläche zwischen dem festen Kristall und der Schmelze verfestigt. Das Temperaturgefälle in der festen Phase unmittelbar benachbart zu dieser Grenzfläche wird auf einem Wert gehalten, der es ermöglicht, die erwünschten Wachstumsbedingungen zu erhalten. Während der Keimkristall herausgezogen wird, wächst ein länglicher Einkristall.

um Kristalle mit hoher Qualität zu erhalten, ist es bevorzugt, daß die Schmelztemperatur während der Züchtung des Kristalls genau innerhalb +0,5 C der vorher ausgewählten Temperatur eingestellt wird, um die Bildung von Inhomogenitäten in dem gezüchteten Kristall, wie Blasen und spannungskonzentrierende Oberflächensprünge, die später während des Kühlens zu Kristallbrüchen führen könnten, zu vermeiden. Diese Temperatureinstellung kann mit bekannten Mitteln erfolgen, wie durch Regelung der Ge-

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neratorleistungsabgabe mit einer bei drei Betriebstemperaturen arbeitenden Präzisionskontrolleinrichtung, deren Ausgang die Schmelz- oder Schmelztiegeltemperatur ist, gemessen mit Hilfe eines optischen Siliciumpyrometers oder irgendeiner Messung der Generatorleistung selbst.

dacndem man. einen vollständig geschmolzenen Ansatz erhalten hat, wird die Temperatur auf die erwünschte Anfangskristallzüchtungstemperatur eingestellt, die für chromdotiertes Berylliumaluminat bei etwa 1870° C liegt. Der Keimkristall wird dann langsam in Berührung mit der Schmelzoberfläche gebracht. Sodann beginnt das Ziehen des Kristalles, und während der ersten Wachstumszeit wird die gemessene mittlere Temperatur der Schmelze langsam von der anfänglichen Züchtungstemperatur um etwa 10° C vermindert, um den Kristal!durchmesser allmählich zu steigern. Nachdem der erwünschte Kristalldurchmesser erreicht ist, wird die Schmelztemperatur der Grenzfläche zwischen Kristall und Schmelze für den Rest der Kristallzüchtung im wesentlichen konstant gehalten. Für die Züchtung eines chromdotierten Berylliumaluminatkristalles kann die maximale Ziehgeschwindigkeit nach der Bildung von Störungen in den Kristallen, wie Blasen, ^Hohlräumen oder Einschlüssen in dem Kristall bestimmt werden. Typischerweise muß die Ziehgeschwindigkeit allgemein kleiner als etwa 6,5 mm je Stunde (0,25 Zoll/Std.) sein. Für eine Kristallzüchtung mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit und einer möglichst hohen Ausbeute an annehmbaren Kristallen ist eine Ziehgeschwindigkeit von etwa 2,5 mm/Std. (0,10 Zoll/Std.) bevorzugt.

Die Drehgeschwindigkeit des Keimstabes und des wachsenden Kristalles kann allgemein zwischen 5 und 100 U/Min, liegen und ist

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vorzugsweise zwischen 20 und 50 U/Min. Die Rotationsgeschwindigkeit für die Züchtung eines Kristalles mit einem bestimmten Durchmesser und Dotiergehalt wird allgemein so ausgewählt, daß man eine ebene Grenzfläche zwischen Kristall und Schmelze bekommt. Diese ausgewählte Rotationsgeschwindigkeit wächst mit abnehmendem Kristalldurchmesser und abnehmendem Dotiergehalt. Beispielsweise fand man, daß eine Kristallrotationsgeschwindigkeit von 35 U/Min, eine nahezu flache Grenzfläche bei Kristallen eines Durchmessers von 19,5 mm (0,75 Zoll) und mit einem Gehalt von 0,05 Ätom-% Cr ergibt.

Obwohl jede der kristallographischen Orientierungen von chromdotiertem Berylliumaluminat beispielsweise nach der Czochralski-Methode gezüchtet werden kann, sind nur solche Stäbe in der Lage, eine Laserwirkung bei Raumtemperatur zu ergeben, die entlang Richtungen in der a-c-Ebene oder nahe derselben orientiert sind. Speziell ist die Intensität des Lasers am stärksten bei Stäben, die in der a-c-Ebene orientiert sind. Die Intensität fällt bei kristallographischen Orientierungen ab, die sich der b-Achse nähern. So sollte nach der Erfindung die Orientierung im wesentlichen entlang der a-c-Ebene sein, wenigstens 30 von der b-Achse entfernt sein und vorzugsweise im wesentlichen in der a-c-Ebene liegen, um eine maximale Laserintensität zu bekommen. Weiterhin bekommt man eine Laserwirkung nach der Erfindung für Cr -Konzentrationen im Bereich von etwa 0,005 bis 1,0 Atom-? Bei einer Cr -Konzentration größer als etwa 1,0 Atom-% kann eine Lebensdauerverminderung eintreten, während bei einer Cr "^-Konzentration geringer als etwa 0,005 Atom-% der Gehalt an Cr unzureichend ist, um die Laserwirkung zu unterstützen.

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3+

Eine optimale Intensität erhält man dann, wenn die Cr -Konzentration im Bereich von etwa 0,01 bis 0,10 Atom-% liegt, und somit .ist dieser Bereich bevorzugt.

3+ · Die Verwendung eines Einkristalles aus BeAl₃O₄ICr als Laser bietet verschiedene Vorteile gegenüber Rubin. Erstens liegt der Schmelzpunkt von BeAl₂O₄ bei etwa 1870° C, während jener für O₃ bei etwa 2040° C liegt. Dies bedeutet, daß ein Einkristall

aus BeAl₂O. bei einer niedrigen Temperatur gezüchtet werden kann, was seinerseits zu wirtschaftlichen Einsparungen hinsichtlich des Ofen- und Schmelztiegelmaterials und der Ofenleistung

3+ mit sich bringt. Zweitens ergibt BeAl₃O₄ICr einen niedrigeren Laserschwellwert als Rubin um etwa 50 bis 100 Joule.Typischer-

3+
weise wurde für BeAl_nO^tCr ein Schwellwert von etwa 40 bis 50

Joulebeobachtet.' Der entsprechende Wert für Rubin liegt bei etwa 150 bis 170 Joule.Drittens ist der Anstieg für ³⁺

größer als der von Rubin. Ein Wert von 0,18 % wurde für BeAl₃O₄ICr gemessen. Der entsprechende Wert für Rubin liegt, bei etwa 0,12 %, gemessen unter ähnlichen Bedingungen. Viertens zeigen die Kristalle von BeAl₃O₄ICr keine Kernbildung und andere Strukturstörungen, die bei Rubin üblich sind.

Wie dem Fachmann bekannt ist, arbeiten Laser im festen Zustand auf dem Prinzip der Lichtverstärkung durch angeregte Strahlungsemission. Das in den Lasern nach der Erfindung benutzte aktive Ion ist Chrom im dreiwertigen Zustand (+3). Obwohl die genaue Konfiguration der Komponenten einer Laservorrichtung stark variiert, ist eine typische Laserapparatur in Fig. 1 erläutert, worin als Laser erfindungsgemäß die chromdotierten Berylliumaluminatkristalle verwendet werden können.

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In der in Fig. 1 erläuterten optisch gepumpten Laserapparatur sind ein laser 11, der aus einem chromdotierten Berylliumaluminatkristall nach der Erfindung besteht, und eine Pumpquelle 12, wie eine Xenongasentladungspumpquelle/in einem Behälter 1O untergebracht, der eine stark reflektierende Innenfläche 13 besitzt und einen elliptischen Hohlraum begrenzt. Der Laser 11 und die Pumpquelle 12 sind jeweils an einem Brennpunkt der Ellipse lokalisiert, welche von dem Behälter 10 gebildet wird. Der Laser 11 ist mit beschichteten Enden 14 und 15 versehen, die einen herkömmlichen dielektrischen Antireflexionsüberzug haben. Ein vollständig reflektierender Spiegel 17 und ein teilweise reflektierender Spiegel 18 sind außerhalb des Behälters 10 um die Zylinderachse 19 des Lasers 11 angebracht. Die Laserwirkung ergibt sich durch-Emission kohärenter Strahlung, die als Pfeil 16 gezeigt ist und die von dem teilweise reflektierenden Spiegel herrührt. Stattdessen können die Enden 14 und 15 auch mit einem herkömmlichen Reflexionsüberzug beschichtet sein, um ein teilweise reflektierendes Ende 14 und ein vollständig reflektierendes Ende 15 zu bekommen.

Fig. 2 erläutert einen Stab 20 aus einem Einkristall aus chrom-¹ dotiertem Berylliumaluminat nach der Erfindung mit flachen, parallelen, polierten Enden. Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 wirkt in der Weise, daß sie in dem Stab kohärente Strahlung 21 verstärkt, welche aus dem anderen Ende des Stabes als emittierte Strahlung 22 austritt. Eine Pumpe, wie Pumpe 12 von Fig. 1, gegebenenfalls zusammen mit einer im Brennpunkt vereinigenden Einrichtung, wie einem Hohlraum 10 in Fig. 1 , von denen keines gezeigt ist, sind ebenfalls erforderlich.

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Die optisch gepumpten Laser unter Verwendung der Einkristalle aus chromdotiertem Berylliumaluminat nach der vorliegenden Erfindung können irgendeine geeignete optische Pumpquelle verwenden, und zwar entweder eine pulsierend arbeitende oder eine kontinuierlich arbeitende. Beispiele geeigneter optischer Pumpquellen sind gasförmige Entladungspumpquellen, wie gasförmige Entladungspumpquellen unter Verwendung von Xenon und/oder Krypton, kohärente oder inkohärente Halbleiterdiodenemitter, wie Galliumarsenid und Galliumphosphid, sowie Metalldampfquellen, wie Caesium, Rubidium und/oder Kalium.

Beispiel t

Ein Einkristall aus Berylliumaluminat, dotiert mit etwa 0,05

3+

Atom-% Cr und mit einem Durchmesser von etwa 44 mm (1,75 Zoll) wurde nach der Czochralski-Methode gezüchtet. Hochwertiges BeO, (A-Al₃O₃ und Cr₃O₃ wurden in einem Iridiumschmelztiegel mit einem Durchmesser von 5 cm in einer Stickstoffatmosphäre mit einem Gehalt von 20OO ppm O₂ bei einer Temperatur von etwa 1870° C geschmolzen. Ein Keimkristall mit einem Durchmesser von 2 mm (0,125 Zoll) mit einer b-Achsenorientierung wurde verwendet, um das Kriställwachsum zu initiieren. Der Kristall wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,9 mm (0,075 Zoll) je Stunden unter Verwendung einer Rotationsgeschwindigkeit von 35 u/Min, gezogen.

Ein b-Ächsenstab mit Abmessungen von 6,5 mm (O,25 Zoll) Durchmesser und 30 mm (1,2 Zoll) Länge mit polierten und verspiegelten Enden wurde aus dem obigen Kristall unter Verwendung bekannter Methoden hergestellt. Der Stab wurde in eine unter Verwen-

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dung einer pulsierenden Xenonblitzlampe optisch gepumpte Apparatur gegeben. Bis zu 45O Joule Eingang zu der Blitzlampe wurde keine Laserwirkung beobachtet.

Beispiel 2

Ein Einkristall aus Berylliumaluminat, dotiert mit etwa O,O3 Atom-% Cr und mit einem Durchmesser von etwa 25 mm {1,O Zoll) wurde wie oben gezüchtet, jedoch mit der Ausnahme, daß ein Ir idiumschmelztiegel rait 7,5 dm Durchmesser (3 Zoll) und ein Keimkristall mit einer c-Achsenorientierung verwendet wurde.

Ein c-Achsenstab mit Abmessungen von 5 mm (0,2 Zoll) Durchmesser und 58 mm (2,3 Zoll) Länge und hergestellt aus dem obigen Kristall wurde erfolgreich bei Raumtemperatur als Laser verwendet. Laserwirkung trat bei einer Wellenlänge von 6804 S auf» Der Schwellwert lag bei 4O Joule und der Anstieg bei 0,18 %.

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Claims

Patentansprüche

/I. j Laser für einen Betrieb bei Raumtemperatur mit a) einem Lasergrundmaterial aus wenigstens einem Einkristall und einem Dotiermittel darin und b) Einrichtungen zur Erregung von Atomen des Dotiermittels unter Emission kohärenter Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristall aus mit zweiwertigen Chromionen dotiertem Berylliumaluminat (BeAl₀O₄) besteht, kristallografie 4

phisch im wesentlichen entlang der a-c-Ebene, wenigstens 30° von der b—Achse entfernt orientiert ist und eine Chromdotiermittelkonzentration im Bereich von etwa 0,005 bis 1,0 Atom-% hat.
2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einkristall des chromdotierten Berylliumaluminates kristallographisch

-en in
im wesentlich/der a-c-Ebene orientiert ist.
3. Laser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Chromdotiermittels im Bereich von etwa 0,01 bis O,10 Atom-% liegt.

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