Mini-Pr:YLF

[schmitty]

Hallo,

ich glaube hier könnte es Interesse an meinem aktuellen Projekt geben: Ein kompakter 607 nm Pr:YLF Laser, idealerweise im Hosentaschenformat.

Klar, dass dafür zwei Dinge im Fokus stehen müssen:

1) Kleine Optiken
2) Geringste mögliche Laserschwelle

Auf hohe Maximalleistung muss dabei aus thermischen Gründen wahrscheinlich verzichtet werden, das ist OK für mich.

Zunächst zu 1):
Die kleinsten in Frage kommenden Laserspiegel sind warscheinlich 7.75mm HeNe Spiegel, z.B. von Sam auf ebay. Leider gibt es dazu keine passenden kinematischen Optikhalterungen, die kleinsten die ich finden konnte sind Thorlabs MK11F für 11mm Durchmesser und mit 20mm äußerer Kantenlänge - zu klobig für mein Vorhaben.

Bleibt also nur die Eigenkonstruktion. Entworfen in CAD habe ich die Teile für meine eigenen Halterungen mit 16mm Außenmaß dann fräsen lassen:

kin_mount_scale.jpg

Vergleich mit dem Thorlabsmodell:

kin_mount_scale2.jpg

Viel Aufwand um 4 mm zu sparen, aber ich finde es hat sich gelohnt.

Dann zu 2):
Es gibt hauptsächlich zwei Angriffspunkte auf die Laserschwelle. Erstens eine möglichst hohe Pumpeffizienz, das bedeutet die Wellenlänge der Pumpdiode muss (insbesondere bei kleinen Strömen) möglichst perfekt zum Pumpübergang des Laserkristalls passen. Eine NDB7875 passt da. Ich weiß nicht genau ob ich hier Glück hatte, jedenfalls liegt direkt die erste getestete Diode ziemlich genau da wo ich sie haben will:

LD_spectra.png

Als nächstes muss das Strahlprofil korrigiert werden. Ein 5.5:1 Zylinderlinsenpaar sorgt für einen annähernd quadratischen Strahlquerschnitt, das sollte eine deutlich spürbare Erhöhung der Leistungsdichte im Modenvolumen zur Folge haben.

Der zweite Punkt - abseits der Pumpeffizienz - betrifft die Resonatorgüte. Hier ist wenig Auskopplung gefragt um diese so hoch wie möglich zu setzen und damit die nötige Verstärkung im aktiven Medium gering zu halten. Die Auswahl der Spiegel ist eingeschränkt, aber ich hoffe gute Ergebnisse in einer hemisphärischen Konfiguration mit einem R=99.8% Konkavspiegel und einem R=99.2% (beinahe planen) Auskoppelspiegel zu erreichen.

Die Optik sieht damit wie folgt aus:

strahlgang.png

Ein bisschen Sorge habe ich, dass die Justage deutlich schwieriger sein könnte als bei einem Aufbau mit Plan- und Konkavspiegel an vertauschten Positionen, aber die verfügbaren Spiegel erzwingen hier wahrscheinlich diese Variante.


Hier ein paar Spiegel, der Pr:YLF-Kristall und eine Halterung für die Laserdiode von Odicforce:

bauteile.jpg

Bisher fehlt mir noch die Fokussierlinse für den Pumpstrahl, der Rest steht so weit. Die Fluoreszenz des Kristalls sieht wirklich klasse aus:

aufbau_test1.jpg

Ich hatte eigentlich erwartet, den Laser auch ohne die f=35mm Linse anzubekommen, aber bisher waren meine Versuche dahingehend vergebens. Nach einigen Stunden Justage ist es mir noch nicht gelungen, auch nur ein kohärentes Photon zu entlocken. Nun gut, abwarten wie es mit der Linse dann aussieht.

Transmissionsmessungen am Kristall ergeben eine Absorption von 80% in der richtigen und 68% in der "falschen" Polarisation. Eine Schwachstelle ist der Konkavspiegel durch den gepumpt wird, etwa 12% Leistung verliere ich hier durch Reflexion.

Sobald es endlich lasert gibts ein Update

[Death]

Nice

[medusa]

Like.

Wollte ich irgendwann auch noch mal machen. Mit Spiegeln für alles zwischen Rot und grün habe ich mich auch bei Sam eingedeckt.
Bei Dioden habe ich eine ganze Handvoll von den Osram-kompatiblen Projektor Dioden 445 nm eingekauft und mit einem Monochromator selektiert. Müßte hier irgendwo noch in einem Thread zu finden sein. Optimale Pumpwellenlänge ist wohl 444nm.

Nen Pr:YLF habe ich noch nicht, dafür allerdings jede Menge andere Bastelprojekte...

[schmitty]

Es leuchtet rot im Bastelkeller!

640_beam.jpeg

640_setup.jpeg

Mit der f35 Fokuslinse und nach einer halben Stunde Justage blitzte es zum ersten mal
Ich hatte noch nicht viel Zeit zum Optimieren, bisher liegt die Laserschwelle bei etwa 550 mA. Da geht sicher noch einiges. Momentan noch 640 nm, die Linie ist stärker und der verbaute Auskoppelspiegel ist bei 607 nm nur unwesentlich reflektiver. Spiegel welche orange besser selektieren sollten probiere ich dann die Tage.

[VDX]

... wer noch eine blaue Laserdioden-Quelle mit 10Watt auf einen Spot von etwa 80µm sucht - bei Amzon gibts schon länger das Modul von Sculpfun S10, wo zwei 7Watt-Dioden über Polfilter kombiniert werden ... das Teil kostet um 300€

Viktor

[schmitty]

Uuuund 607nm tuts auch! Allerdings erst nachdem ich die Konfiguration geändert und Plan- und Konkavspiegel getauscht habe. Das beschert mir höhere Reflexionsverluste am Pumpstrahl Laserschwelle auch hier bei etwa 500 mA. Da jetzt durch den Planspiegel gepumpt wird, ist die f35 Fokuslinse auch nicht mehr ganz passend.

beam607.jpeg

cavity607.jpeg

[Death]

Cool

[schmitty]

Ich konnte durch Optimierung des Aufbaus die Laserschwelle inzwischen auf 370 mA senken, aber so richtig zufrieden bin ich damit noch nicht. Ich hatte mir eher so <200 mA erhofft... Vielleicht muss ich mal mit der Cavitylänge spielen, die ist momentan bei etwa 41 mm also etwa 1mm kleiner als die kritische Länge