Ziel dieses Experiments ist es, einen Einblick in die Funktionsweise eines Festkörperlasers zu geben, der durch einen Diodenlaser gepumpt wird und aufgrund seiner Materialeigenschaften die Frequenz des Laserlichts innerhalb des Resonators verdoppelt. Ein Diodenlaser aus GaAlAs wird für die optische Anregung des Kristalls verwendet. Ein Diodenlaser ist ein Halbleiterelement, in dem der Laserübergang zwischen Valenz- und Leitungsband stattfindet.

Die für den Laserbetrieb erforderliche Besetzungsinversion wird durch einen Stromfluss über den pn-Übergang erreicht. Die Spiegel des Laserresonators werden durch die Enden des Halbleiterelements selbst gebildet, da durch den hohen Brechungsindex eine gute Reflektivität erreicht wird. Durch das Anbringen von schmalen Kontaktstreifen auf dem Halbleiter wird der Stromfluss auf den von diesem Streifen begrenzten Bereich beschränkt. Laser mit einem einzigen Streifen erzeugen Leistungen im Bereich von einigen Milliwatt. Höhere Ausgangsleistungen können mit Diodenlaser-Arrays oder Breitstreifenlaser (BAL) erreicht werden. Aufgrund der Phasenkopplung zwischen den Streifen emittiert ein Diodenlaser-Array keinen Gauß-Strahl, sondern ein komplexes Interferenzmuster der einzelnen Emitter. Bei Breitstreifenlasern werden in der Regel höhere transversale Moden angeregt.

Deshalb ist der Strahl eines Diodenlaserarrays oder Breitstreifenlasers räumlich nicht kohärent und weist schlechte Abbildungseigenschaften auf. Zudem fuhrt die für einen Laser relativ große spektrale Breite von 2 nm zu einer geringen spektralen Leistungsdichte. Dies sind die wesentliche Gründe dafür, ein Diodenlaserarray nicht in direkter Anwendung zu nutzen, sondern mit seiner Hilfe einen Festkörperlaser anzuregen.

Im Vergleich zu anderen Pumpquellen ist die spektrale Breite jedoch ausreichend schmal für eine selektive Absorption im Kristall. Durch Variation der Temperatur kann zusätzlich die Wellenlänge des Diodenlasers auf eine geeignete Absorptionsbande des laseraktiven Materials abgestimmt werden. Die gesamte Leistung der Pumpstrahlung wird somit von den laseraktiven Ionen des Kristalls nahezu vollständig aufgenommen.

Die Kombination aus Diodenlaser (BAL) als Pumpquelle und einem Neodym-YAB- Festkörperlaser erzielt hohe Wirkungsgrade für sichtbare Emission. Die Anwendungsgebiete reichen von der Augenheilkunde oder Entfernungsmessungen bis hin zur Materialbearbeitung, wobei besonders Präzisionsarbeiten im sub-mm-Bereich zu erwähnen sind.