Die Grundlage für die Erzeugung kohärenten Lichtes in allen Lasersystemen ist die stimulierte Emission. Die Palette der zur Verfügung stehenden kohärenten Wellenlängen kann über dieses, in Festkörperlasern durch laseraktive Ionen und geeignete Wirtskristalle zuerst vorgegebene Arsenal hinaus deutlich über χ⁽²⁾-und/oder χ⁽³⁾-Frequenzkonversionsprozesse in nichtlinear optischen Kristallen erweitert und ergänzt werden. Eine reizvolle Möglichkeit in dieser Hinsicht bieten Kristalle, in denen mehrere Funktionalitäten gekoppelt werden, wie beispielsweise selbst-frequenzverdoppelnde Kristalle (Vereinigung von stimulierter Emission und Frequenzverdopplung), selbst-SRS-aktive Kristalle, die stimulierte Laseremission und stimulierte Ramanstreuung in einem Kristall vereinen oder die Vereinigung von stimulierter Emission, Frequenzverdopplung und SRS in einem Kristall. Derartige Materialien bieten die Vorteile der Möglichkeit zur Miniaturisierung bis hin zum Chiplaser, Wegfall von Grenzflächen und damit von Reflexion und Streuverlusten und gestatten für Anwendungen einfaches, robustes Bauteildesign. Im Forschungsprojekt wird die lanthanoidspezifische Funktionalität von Nd³⁺ als laseraktives Ion mit der kristallstrukturspezifischen Funktionalität der stimulierten Ramanstreuung (SRS) in Mischkristallen von nichtlinear optischen Seltenerdboratmolybdaten und -wolframaten kombiniert und die Möglichkeit der Realisierung von Selbst-Stimulierter Ramanstreuung untersucht. Große Einkristalle von La_1-yNd_yBO₂MO₄ (M = Mo, W) werden nach dem TS(S)G-Verfahren gezüchtet und ihre spektroskopischen, linearen und nichtlinearen optischen Eigenschaften studiert. SRS-Eigenschaften der Kristalle werden analysiert und Versuche zur Anregung stimulierter Emission der Nd³⁺-dotierten Kristalle durchgeführt. Diese Arbeiten im Rahmen zweier DFG-Projekte (BO 1017/5 und BE 2147/6) stellen einen Beitrag zur Suche nach neuen Materialsystemen für die Realisierung eines effektiv arbeitenden Selbst-SRS-Lasersystems dar.
Nach einer nun knapp zweijährigen Bearbeitung konnte bereits eine Reihe von Ergebnissen gewonnen werden, die den Weg zu einer Realisierung der oben formulierten selbst-stimulierten Ramanstreuung vielversprechend ebnen. Im Einzelnen wurden Möglichkeiten zur Züchtung großer Einkristalle der primär bearbeiteten Verbindung LaBO₂MoO₄ (und Nd³⁺:LaBO₂MoO₄) exploriert sowie Kristalle von einer, für die Untersuchung der optischen Eigenschaften hinreichenden Größe gezüchtet. In diesen Zusammenhang ergab sich allerdings die nicht vorhergesehene Problematik eines ferroelektrischen Phasenübergangs der Kristalle, für deren Behandlung weitere Arbeiten erforderlich sind. Die erzeugten Kristallindividuen ermöglichten jedoch bereits die Bestimmung linear optischer Eigenschaften (Brechwerte und ihre Dispersion, optische Transmission) sowie eine Untersuchung der stimulierten Ramanstreuung an LaBO₂MoO₄, die überzeugend die Effizienz dieses χ⁽³⁾-Effektes in diesem Kristall belegt. Die erfolgreiche Dotierung von LaBO₂MoO₄-Kristallen mit Nd³⁺ ermöglichte das Studium der spektroskopischen Eigenschaften dieser Kristalle sowie die Erzeugung stimulierter Emission bei einer Wellenlänge von 1058,5 nm.
Arbeiten in der Weiterführung dieses Projektes befassen sich auf Seiten der Materialpräparation mit der Verbesserung der erzielbaren Kristallqualität (Beherrschung der Polydomänigkeit) des LaBO₂MoO₄. Hier werden im Zuge des Versuchs der Aufklärung der strukturellen Phasenumwandlung auch das kristallchemische Umfeld dieser Verbindung miteinbezogen und die vermutlich strukturverwandten Verbindungen SEBO₂MoO₄ (SE = Ce, Pr, Nd) präpariert, strukturell charakterisiert und auf eventuelle Phasenumwandlungen hin analysiert. Parallel hierzu werden die entsprechenden Verbindungen des Wolframs hergestellt, kristallographisch charakterisiert und Versuche zur Züchtung großer Einkristalle vorgenommen.

Abb.4: (a) Stimulierte Emission von Nd³⁺ bei 1.0585 μm in LaBO₂MoO₄ (in Vergleich zur Nd³⁺-Emission in YAlO₃ und Y₃Al₅O₁₂).
(b) Abhängigkeit der Emission von der Pumpenergie (Xe-Blitzlampen) für LaBO₂MoO₄:Nd (bei 1.0585 μm und 1.0675 μm) im Vergleich mit YAlO₃:Nd (bei 1.0796 μm).
(c) LaBO₂MoO₄:Nd-Einkristall (Bildbreite 1.8 cm).