Pr:Ylf Laser

[NiklasH]

Hallo liebe Leute,

das Thema eines eigenen Pr:Ylf Lasers haben wir im Rubin-Thread ja schon angebrochen. Ich möchte einen DPSS-Pr:Ylf Laser bauen, der cw mit 444nm gepumpt wird und im Grünen und Roten emittiert, je nach Spiegeln. Vielleicht wäre das ja auch für Showlaser interessant..
Die Spiegel und den Kristall habe ich bei Optogama/4lasers in Littauen bestellt (mit Vergünstung), die kommen Mitte September an, aber unser Keller ist dank der Sintflut leider geschädigt. Mal schauen.

Die Informationen bis jetzt:

Der Resonator besteht aus den folgenden Spiegeln:

HR Spiegel: S1: HR(R>99%)@523nm+HT@445nm, S2:AR@445nm, Inzidenzwinkel 0°
Auskoppler: S1:PR(R=97%)@523nm, S2:AR@523nm, ROC 50mm

Der Kristall muss drehbar gelagert sein, damit die Polarisierung richtig ist (höhere Verstärkung bei korrekter Polarisierung).
Die Diode sollte eine Single-Mode-Diode um 444-445nm sein, mit etwa 300-1000mW Leistung, mehr ist aufgrund der Strahlqualität nicht unbedingt besser.
Die Spiegel für den Rubinlaser funktionieren aufgrund einer Absorptionslinie um 698nm auch für den Pr:Ylf Laser.
Vielen Dank an dieser Stelle schonmal für das Interesse und die Informationen!

Ich melde mich, wenn ich mehr Infos und/oder Updates habe.

LG Niklas

[medusa]

Ja, diese Gedanken hatte ich auch schon. Der Herr Luhs hat mir mit seinem schönen Laseraufbau keine Ruhe gelassen, es wird aber noch ein Weilchen dauern, bis ich in einen Kristall investieren kann.

Spiegel werde ich von HeNe nehmen. Sam Goldwasser (ja, der von Sam's Laser FAQ) verkauft gerade welche zu günstigen Preisen auf Ebay. Wenn man sich einen kleinen Vorrat gerade auch an Spiegeln von den selteneren gelben und grünen HeNes anlegt, kann man den Bereich der Laserlinien von Pr3+ gut abdecken.
Die 640nm Linie solte mit ihrer hohen Verstärkung mit den gewöhnlichen roten 633nm HeNe-Spiegeln schon leicht zu bekommen sein.
Multiline mit Breitbandspiegeln wird vermutlich nicht gehen, weil das obere Laserniveau für fast alle Linien gleich ist. Da gewinnt dann die stärkste Linie bei 640nm. Aber Versuch macht ja bekanntlich kluch.

Das Problem wird eher das Pumplicht sein. Die maximale Absorption liegt bei 443nm, und das Pumpband ist grob nur ~2nm breit. Also, (echte) 445nm Laserdioden selektieren und kühlen wie Hölle. GaN hat sowas bei 0.1nm/°K Frequenzshift, wenn mich nicht irre, kälter ist kürzere Wellenlänge.

Zum Testen habe ich mir ein "Kristalldummy" aus Pr-dotiertem Glas bestellt. So ein grüner Glastropfen, gibt's auch auf Ebay.

[phillip]

Hallo!
Aus unseren Prototypenaufbauten (wie arbeiten schon länger an PR:YLF uÄ. Laser, aber eher nicht für den Showbereich) habe ich einige OC optiken sowie Endspiegel aus Überproduktion im Lager.
10mm + 12,5mm Durchmesser, diverse OC grade von 1-4% sowie R= 30,40,50,60mm und Plan.
OC Spiegel für 479nm sind auch in Fertigung.
Wenn jemand etwas brauchen sollte, kann er gerne anfragen!
Ausserdem haben wir viele s elektierte Pumpdioden. Sogar noch die original 500er Nichias.
LG
Phillip

[VDX]

... was ich auch sehr interessant finde -- wie einfach es sein könnte, aus einer blauen Laserdiode "tiefes UV" rauszikitzeln

https://www.laserfocusworld.com/lasers- ... 9197245J6N

Viktor

[NiklasH]

Das fände ich auch sehr interessant. Nur was macht man mit nem Deep UV Laser?

[VDX]

... bei wenig Leistung meist Filmbelichten ... bei höherer Leistung dann eher Nano-Materialbearbeitung

Ich habe noch eine Stickstoff-TAE-Laser, der ultrakurze Pulse von 200ps Länge und 300-400kW Puls-Spitzenleistung bei 337nm ausgibt ... leider nur mit max. 30Hz, also eher "gemächlich".

Der ist als Pumplaser für Farbstofflaser entwickelt worden, ich wollte aber auch ml ausprobieren, ob ich den Strahl aufweiten und dann durch eine Blech-Maske wieder auf etwa 1-2mm Fläche (oder auch kleiner) fokusieren kann und damit das "Negativ" der Maske aus dem Target-Material "herausarbeiten" kann

Viktor

[medusa]

Hallo Philipp,

ich werde Dir gleich mal PNnen.
Showlaser sind auch nicht meins. Die älteren hier erinnern sich daran, daß mich alles, was nicht zwischen den Resonatorspiegeln passiert, weniger interessiert. Ich entlasse die kohärenten Photonen in die Freiheit.

Gehen denn 479nm in Pr:YLF? Ich hatte schon überlegt, das mit Argon-Ionenlaserspiegeln mal zu versuchen, fürchte aber, die reflektieren bis in die Pumpwellenlänge hinein. Die Daumenregel sagt, daß das selbst bei Singleline 488nm schon knapp wird oder drüber ist.

HeNe Spiegel sind glaub ich für Amateuraufbauten ganz brauchbar. Die OCs lassen zwar etwas weniger raus, aber bei weniger stabilen Bastelresonatoren oder wenn die Pumpdiode nicht ganz paßt, ist das vielleicht ganz hilfreich...

[Death]

HeNe Spiegel sind glaub ich für Amateuraufbauten ganz brauchbar. Die OCs lassen zwar etwas weniger raus, aber bei weniger stabilen Bastelresonatoren oder wenn die Pumpdiode nicht ganz paßt, ist das vielleicht ganz hilfreich...

Danke für den Tip

Verratet ihr mir noch, wofür OC steht ?

[VDX]

Hi Michael,

... schaust du mal hier, im Bild rechts - https://en.wikipedia.org/wiki/Output_coupler

"OC" steht für "Output-Coupler" bzw. "Rauslass-Spiegel"

Der andere Spiegel ist ein "HR" = "High-Reflector" ...

Viktor

[Death]

Ah... vielen Dank

Ich hatte die Bezeichnung immer in allen möglichen Zeichnungen gesehen, konnte die aber nicht zuorden.
HR kannte ich schon

[medusa]

Hi... ich poste hier mal meine Neuzugänge, die auch zum Umkreis Pr:YLF Laser gehören. Hoffe, Niklas hat nix dagegen.
(Nebenbei, was macht Dein Pr:YLF Kristall? Schon angekommen? Erfahrungen würden mich auch interessieren.)

Pr_Nd_Ho.png

Zum einen hab ich mir ein "Kristalldummy" für Absorptionsmessungen organisiert. Das ist ein Pr-dotierter Glastropfen, der grüne im Bild. Die anderen beiden sind Nd (violett) und Ho (rosa). Das gab es so als Set, ein etwas größerer Pr-Glastropfen wäre aber genauso teuer gewesen. Da alle drei seltenen Erden in Lasern vorkommen, dachte ich mir, die anderen kann man vielleicht auch mal brauchen.
Die Dotierung ist in allen Fällen zu hoch zum Lasern, glaube ich. (Von der Farbe bei Nd schätze ich so 3%, ich hab einen Nd:YVO4 der genau so aussieht.) Abgesehen davon, daß die optischen Eigenschaften solcher Glastropfen Müll sind, ein Laser wird aus denen natürlich nicht.
Aber zumindest den Pr-Glastropfen habe ich schon mal vor mein Spektroskop gehalten, im Bereich 440-450nm ist eine breite Absorptionsbande. D.h. also, auch wenn die Diode nicht genau paßt, wird es nicht ein totaler Fail werden, man wird dann nur deutlich mehr pumpen müssen.

Das zweite, was ankamen, waren die HeNe-Spiegel von Sam.

HeNe_mirrors.png

Das ist ein Satz HR+OC für einen grünen 543nm HeNe (oben), von denen einer auch gelb (594nm) noch mitnimmt, in der Mitte zwei Breitband (633-543nm) HRs, unten normale rote 633nm HR+OC. Die letzteren würde ich zuerst probieren, weil die 640nm von Pr die höchste Verstärkung haben.
Ansonsten ist der Plan, durch einen der Breitband-HRs zu pumpen (die haben lange Radien, sind also fast plan), soweit die Blau schon durchlassen, und nur den OC für die verschiedenen Laserlinien zu wechseln.

[NiklasH]

Hi medusa,

das sieht doch schonmal vielversprechend aus! Meine Spiegel und der Kristall müssten Mitte September ankommen.
Inzwischen habe ich, weil ich zum Kalibrieren des Spektroskopes zwei DPSS-Laser brauche, versucht, einen KTP+YVO4 Kombikristall von ebay (winziges Teil, für diese Pointer) mit einer 808nm Diode von insaneware zu pumpen. Der Verkäufer sagte, der hat Beschichtungen und braucht keine externen Spiegel. Das hat aber gar nicht funktioniert.. Vielleicht nicht richtig fokussiert? Die Leistung müsste genug sein.. Hm, naja.

Abgesehen davon ist meine 444nm 1W Diode von philipp schon angekommen. Ich muss jetzt mal anfangen, den physischen Aufbau zu planen.

LG Niklas

[Hatschi]

Halli Hallo

Die Casix-Module (Casix war der erste Hersteller dieser verklebten Kristalle) wurden in den Pointern oft einfach 1/10mm vor eine open can 500mW TO9 gepackt.

Hatschi

[NiklasH]

Hi Hatschi!

Danke für den Hinweis! Mit meinem Lasermodul geht das leider nicht.. Spricht den konzeptmäßig was dagegen, den in einem Modul mit verstellbarer Fokuslinse zu pumpen?
So eine Open can Diode braucht doch Reinraumbedingungen oder nicht? Das hat mein Keller definitiv nicht

LG Niklas

[Hatschi]

Halli Hallo

Natürlich bekommst du dann mehr Leistung von der Pumpdiode in den Kristall.

Im Normalfall sollte du "handheld" hie und da mal grün rausbekommen weil die Module ziemlich Deppensicher sind.

Hatschi

[NiklasH]

Alles klar, gut zu wissen. Dann probiere ich es nochmal mit anderen Distanzen und Fokuslängen.

Tja.. Nicht deppensicher genug

LG

[medusa]

Wenn Du so einen Casix-Kompositkristall hast (oder was kompatibles), dann vergiß bitte nicht, das Vanadat-Ende zu kühlen.
Ich hab vor vielen Jahren mit einem Casix meinen ersten DPSS gebaut. Die Beschreibung ist noch auf meiner Homepage, falls Du Spaß dran hast. Ich hab den Kristall sogar noch irgendwo.
http://diane-neisius.de/laser/index.html#xeno

Ich bin nur leider seit Jahren nicht mehr dazu gekommen, die Seite zu aktualisieren.

[medusa]

So... noch ein bißchen was zur Fluoreszenz des Pr-Glases. Es fluoresziert ganz kräftig gelb.

Pr_glass_fluorescence.png

Pr_glass_fluorescence2.png

Auf den Bildern semmel' ich so was um die 100mW an 444nm rein. Wie man sieht, wird es ganz gut absorbiert. Dieser leichte Stich ins Rosa war visuell übrigens nicht zu sehen, die Farbe erinnerte mich am ehesten an das gelbe Na-Licht von Straßenlaternen.
Im Spektroskop sieht man die Linie bei 640nm ziemlich gut, und eine Emissionsbande um 620nm. Zwei Breite Bänder im Grün sind auch vorhanden, mit der stärksten Kante jeweils bei 520 und um 480nm.

Blindversuch hab ich mit den Ho- und Nd-Gläsern gemacht: absolut keine Fluoreszenz, das blaue Licht wird nur in alle Richtungen gebrochen und gestreut.

Ich hab ein bißchen mit der Temperatur der Diode gespielt, so +/-5° etwa, ohne daß die Fluoreszenz sich in irgendeiner Weise verändert hat.
Die Pumpleistung hab ich bewußt erstmal niedrig gehalten, der Glastropfen war nach ein paar Minuten auch spürbar warm geworden. Man wird den Pr:YLF Kristall später also kühlen müssen.

Fazit: die Spektrallinien von Pr3+, mit denen wir später lasern wollen, werden mit der Diode tatsächlich angeregt.

[NiklasH]

Super, vielen Dank dir! Ich werde dieses Experiment auch mal mit dem Kristall machen, wenn er ankommt. Ich habe zwar nicht so tolles Equipment wie du, aber das Spektroskop kann man ja mal testen

Das mit dem Kühlen ist auch ein guter Hinweis. Mal sehen, wie man das konstruktiv löst.. Vielleicht mit einem Peltier-Element.

[medusa]

Ich hab noch eine Sache vermessen, nämlich die ganzen HRs von den HeNe Spiegeln, die ich gekauft habe.
Gemessen bei 444nm, ca. 100mW.

Spiegel (HR) . Transmission bei 445nm
------------------------------------------------------------
633nm . . . . . 80-90%
633-543nm . 60-70%
594+543nm . 40%

Bei den OCs sieht es ähnlich aus, aber die kümmern ja hier weniger, mir geht's nur darum, wie gut das Pumplicht durch den HR kommt.
Bin ein bißchen enttäuscht von dem 543/594er grün/gelben Kombi-HR, da geht der 633-543 Breitband besser.
Aber Rot sieht doch gut aus, damit werde ich wie angekündigt später anfangen.

@Niklas: Kühlen selbstverständlich mit einem TEC. Was denn sonst.

Aber als nächstes werde ich mich erstmal um eine Art optischer Bank kümmern. Da ich noch die Einzelteile (Spiegel, Nd:YAG, KTP) von zerlegten diskret aufgebauten DPSS Modulen rumliegen habe, werde ich erstmal mit denen weitermachen.

[NiklasH]

Hallo medusa, alles klar, dann werde ich einen TEC auch einplanen.

Das Problem mit der optischen Bank habe ich auch. Professionelles optisches Equipment ist für mich nicht im Projektbudget, sogar weit davon entfernt, obwohl es damit natürlich einfacher wäre. So bleibt nur die Fräse.. Oh man ey

Naja, mal schauen, das kann noch ein wenig dauern.

[Death]

Da hatte ich 2020 echt durch Zufall sofort zugeschlagen...

Für kleines Geld hatte der Verkäufer einige Platten in zwei Verschiedenen Größen verkauft.

Je eine Version gekauft

[medusa]

Das ist mir ein bischen Overkill. Ich dachte eher an Nutenprofile aus Aluminium, die sind irre steif und recht günstig. Die Nutensteine (Gleiter) gibt es sogar mit verschiedenen Gewindegrößen.
Ich kenne die aus der Firma, damit bauen wir die Rahmen für unsere Prototypen-Benchtests auf. Stabil und günstig das Zeug.

Für einen längsgepumpten DPSS reicht mir ja auch eine einzige Nut, in der Diodenhalter, Spiegelhalter und Kristallhalter (temporär) verschiebbar auf den Nutensteinen gelagert sind.

[Death]

Die würde ich aber längs auf eine stabile Umterlage montieren, wenn die lang sein sollen, die sind gerne mal ein bissle gebogen, weil die aus langen Stangen geschnitten werden. Und Lieferdienste sind auch nicht gerade die sensibelsten

Wenn du nur eine bestimmte länge brauchst, dann schreib mal, was du benötigst. Ich hab das Zeugs Haufenweise hier aus verschiedenen anderen Aufbauten und da ich Messi bin bei sowas, schmeisse ich nichts weg

[VDX]

... ich verwende auch gerne Isel-Profile und T-Nutenplatten für "variable" Aufbauten - manchmal auch für Firmen-Projekte (aktuell habe ich gerade einen Iselprofil-"Galgen"-Aufbau mit einer Stereo-IR-Kamera bei einem der Projekt-Partner und muß nächste Woche mit was ähnlichem wieder mal zur Firma nach Köln).

Allerdings aktuell nur von den "schweren" 60x60mm-Profilen genug, um was abgeben zu können - mit den kleineren bin ich gerade am Aufbauen und planen

Viktor

[NiklasH]

Ich habe mir inzwischen auch etwas einfallen lassen:

Ich nehme Linearwellen und Traversen als optische Bank.

die Linearwellen nehme ich 2x:
https://www.dold-mechatronik.de/Praezis ... hl-12mm-h6

Die Traverse nehme ich:
https://www.dold-mechatronik.de/Travers ... g-waehlbar

Die Wellen werden zwischen zwei Traversen geklemmt. Dadurch bekomme ich zwei nahezu perfekt parallele Wellen. Zwischen die zwei "Festtraversen" kommen ein paar weitere Traversen (für Spiegelhalter, Kristallhalter, Filter), die ich linear verschieben und dann festklemmen kann. Das montier ich auf ne Aluplatte und fertig.
Ich mach dann noch oben auf die Traversen Gewinde, sodass ich meine Spiegelhalter da draufschrauben kann.

Nicht das professionellste, aber mit 100€ komplett eine günstige Möglichkeit.

Achja: Mir ist aufgefallen, dass ich den Kristall nicht unbedingt drehen können muss, es reicht auch, das Diodenmodul zu drehen Das hat zwar auch Nachteile, aber so muss wird der Kristallhalter enorm vereinfacht.

LG

Niklas

[Death]

[medusa]

Mißt man die Orientierung des Kristalls nicht vorher?


Verbogene Nutenprofile hatten wir in der Firma noch nicht...

[NiklasH]

Weiß ich doch nich Naja, scheint eigentlich schon logisch. "Einfach" schauen, wann die Absorption des Kristalls am höchsten ist, oder? Das macht am meisten Sinn, dann muss da nix drehbar gelagert sein.

[jojo]

Die Wellen werden zwischen zwei Traversen geklemmt.

Was für "Traversen"? Finde bei Dold keine Traversen.
Deine Links sind falsch.

Edit: Ach die Dinger.

[NiklasH]

Hi jojo,

sorry, dem Link ist wohl das Ende abgehauen, ich meine die hier:

https://www.dold-mechatronik.de/Travers ... g-waehlbar

Danke für den Hinweis.

[NiklasH]

Soo, ich denke, die Planung ist bei mir jetzt erstmal durch. Zumindest für die Optik. Der Aufbau wird so sein, wie im Bild unten gezeigt. Der optische Weg ist wie folgt (im Bild von hinten/rechts nach vorne/links):

Pumpdiode - HR Spiegel (plan) - Pr:Ylf Kristall - OC Spiegel (R=-50mm) - Kollimierlinse plankonvex (R=100) - Farbfilter

Der Kristall und die Spiegel sind gestern angekommen. Ich werde über das Wochenende die restlichen Teile bei Dold und Edmund zusammenbestellen. Das Ganze ist so aufgebaut, dass ich ein Gehäuse drumbauen kann und es als fertigen Gesamtaufbau (Modul) ansehen kann, den man auch bewegen kann. So hat das nicht immer diesen "Experimenten"status.
Der Kristall wird mit so wenig thermischen Kleber wie möglich an den Halter geklebt. Der muss, soweit ich weiß, nicht aktiv gekühlt werden.

Ich habe zwei kinematische Halter von Edmund eingebaut, da die vermutlich deutlich besser sind, als das, was ich bauen kann. Macht den Aufbau stabiler, besonders da erfahrungsweise (vom Rubinlaser) die Pumpausrichtung und der OC-Spiegel am kritischsten sind. Der Plan-HR-Spiegel ist nicht kritisch, daher baue ich den Halter selbst. So spar ich mir die 40€.

Die Diode wird gekühlt, wobei das Modul samt TEC-Kühlung bei der Justierung bewegt wird. Da es nur geringe Auslenkungen sind, ist das aber okay. Der Ventilator ist stationär.
Nur bei der Kollimierlinse bin ich mir nicht sicher.. Die Divergenz des Ausgangsstrahls korrelliert ja direkt mit dem Radius des konkaven OC-Spiegels, welcher den Fokuspunkt im Kristall hat. Dann sollte meine plankonvexe Kollimierlinse mit der Planseite zum Kristall und dem Fokuspunkt im Kristall liegen, oder? Dann würde theoretisch der Strahl perfekt kollimiert werden. Praktisch kommt natürlich immer Divergenz dazu..

Was meint ihr zu dem Aufbau? Habt ihr Kritik oder Anmerkungen?

LG Niklas

[Hatschi]

Halli Hallo

Kühlung für den Kristall?

Hatschi

[NiklasH]

Hi Hatschi,

Ich habe zwei Quellen, die da entgegengesetzte Dinge sagen:

1. https://luhs.de/le-1000-blue-diode-pump ... laser.html

Hier wird der Kristall nicht aktiv gekühlt, die Pumpleistung ist max. 1W.

2. https://4lasers.com/en/setups/Diode-pum ... LF%20laser

Hier wird empfohlen den Kristall mit Wasser zu kühlen, aber die Pumpleistung ist auch monströse 15W.

Da ich von den Leistungen niemals über 1W gehen werde, mache ich die Kühlung über den thermischen Kontakt über den Aluhalter. Ich werde nochmal versuchen, die Temperatursituation über Solidworks zu simulieren.

LG Niklas

[Hatschi]

Halli Hallo

Wenn ich etwas wie LTP oder BBO lese möchte ich eigentlich nicht glauben das hier ohne (hoch)genaue Temperaturregelung gearbeitet wird.
Das man den Pr:Ylf für erste Versuche ohne Temperaturregelung betreibt sollte aber sicher kein Problem sein.

Aber wenn man schon einen Aufbau plant ist es nicht wirklich so viel mehr Aufwand ein kleines Peltier und eine Bohrung für einen Temperatursensor knapp neben dem Kristall für die Zukunft einzuplanen.

Aber gut, ich kann mich als Hufschmied aber auch komplett vertun...

Hatschi