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    Nd:YVO4晶體

    Nd:YVO4晶體

    Nd:YVO4晶體

     摻釹釩酸釔(Nd:YVO4)晶體是一種性能優良的激光晶體,適於製造激光二極管泵浦特別是中低功率的激光器。與Nd:YAG相比Nd:YVO4對泵浦光有較高的吸收係數和更大的受激發射截麵。激光二極管泵浦的Nd:YVO4晶體與LBO,BBO,KTP等高非線性係數的晶體配合使用,能夠達到較好的倍頻轉換效率,可以製成輸出近紅外、綠色、藍色到紫外線等類型的全固態激光器。現在Nd:YVO4激光器已在機械、材料加工、波譜學、晶片檢驗、顯示器、醫學檢測、激光印刷、數據存儲等多個領域得到廣泛的應用。而且Nd:YVO4二極管泵浦固態激光器正在迅速取代傳統的水冷離子激光器和燈泵浦激光器的市場,尤其是在小型化和單縱模輸出方麵。

    Nd:YVO4與Nd:YAG比較的優勢

    1、在808nm左右的泵浦帶寬,約為Nd:YAG的5倍。
    與Nd:YAG相比,Nd:YVO4最大的優勢在於更寬的吸收帶寬範圍內,具有比Nd:YAG高5倍的吸收效率,而且在808nm左右達到峰值吸收波長,完全能夠達到當前高功率激光二極管的標準。這使得我們可以利用更小的晶體來製造體積越來越小的激光器。同時還意味著激光二極管可以用較小的功率輸出特定的能量,從而延長了其使用壽命。Nd:YVO4的吸收帶寬可達Nd:YAG的2.4-6.3倍,這一特性同樣具有巨大的開發價值。除了較高的泵浦效率外,在二極管的規格上提供了更大的選擇空間,這將為激光器生產商節省更多的製造成本。
    2、在1064nm處的受激發射截麵是Nd:YAG的3倍
    Nd:YVO4 在1064nm和1342nm處具有較大的受激發射截麵。在a軸方向Nd:YVO41064nm波的受激發射截麵約為Nd:YAG的4倍,而1342nm的受激發射截麵可達Nd:YAG在1.3um處的18倍,故Nd:YVO41342nm波的連續輸出效率要大大超過Nd:YAG,這使得Nd:YVO4激光的兩個波長都可以更容易保持一個較強的單線激發。
    3、光損傷閾低,高斜率效率
    4、雙軸晶體,輸出為線偏振
    Nd:YVO4的另一重要特點是它屬單軸晶係,僅發射線性偏振光,因此可以避免在倍頻轉換時產生雙折射幹擾,而Nd:YAG是高勻稱性的正方晶體,無此特性。雖然Nd:YVO4 的熒光壽命比Nd:YAG短2.7倍左右,但是因為Nd:YVO4具有較高的泵浦量子效率,所以在設計理想的光腔中仍然可獲得相當高的斜率效率。
    5、低頻泵浦波長,易於單模輸出

    下表比較了Nd:YVO4與Nd:YAG光的主要特性,包括受激發射截麵(σ), 吸收係數(α) 熒光壽命(τ), 吸收長度(La), 閾值功率(Pth)以及泵浦量子效率(η)等。

    Nd:YVO4激光與Nd:YAG激光特性比較

    晶體
    尺寸(mm3)
    泵浦功率
    輸出(1064nm)
    Nd:YVO4
    3x3x1
    850mW
    350mW
    Nd:YVO4
    3x3x5
    15W
    6W
    Nd:YAG
    3x3x2
    850mW
    24mW

    試驗最佳結果:

    Nd:YVO4 激光泵浦二極管與Nd:YAG激光泵浦二極管的輸出功率比較

    Nd:YVO4(mm3)
    KTP尺寸(mm3)
    泵浦功率
    輸出 (532nm波TEM00)
    3x3x1
    2x2x5
    890mW
    76mW
    3x3x1
    2x2x5
    50mW
    2.5mW

    Nd:YVO4晶體材料的主要性質

    Nd:YVO4 晶體的基本屬性

    原子密度
    1.26x1020 atoms/cm3 (Nd1.0%)
    晶體結構
    四方, 空間群D4h-I4/amd
    a=b=7.1193A,c=6.2892A
    密度
    4.22g/cm3
    莫氏(Mohs)硬度
    4-5(近似玻璃)
    熱膨脹係數(300K)
    αa=4.43x10-6/K
    αc=11.37x10-6/K
    熱傳導係數(300K)
    //C:0.0523W/cm/K
    ⊥C:0.0510W/cm/K

     

    Nd:YVO4 晶體的特性

    發射波長
    1064nm,1342nm
    熱光係數(300K)
    dno/dT=8.5×10-6/K
    dne/dT=2.9×10-6/K
    受激輻射截麵
    25×10-19cm@ 1064nm
    熒光壽命
    90μs(1%)
    吸收係數
    31.4cm-1 @810nm
    內在損失
    0.02cm-1 @1064nm
    增益帶寬
    0.96nm@1064nm
    極化激光輻射
    π偏振;平行於光軸(C軸)
    二極管泵浦光—光效率
    >60%

    Nd:YVO4 晶體規格:

    Nd摻雜濃度
    0.3~2.0(±0.1)atm%
    波前畸變
    <λ/4 @ 633nm
    尺寸公差
    (W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.5/-0.1mm)  (L≥2.5mm)
     (W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.2/-0.1mm)  (L<2.5mm)
    通光孔徑
    >90% central area
    平麵度
    λ/8 @ 633 nm, λ/4 @ 633nm(厚度小於2mm)
    平行度
    優於20 arc seconds
    垂直度
    ≤5 '
    表麵光潔度
    10/5 美國軍標
    角度公差
    <±0.5°
    激光損傷閾值
    >500MW/cm^2
    通光孔徑
    Central 95%
    增透膜係
    AR鍍膜1064nm,R<0.2%,
     HR鍍膜:1064nm R>99.8%,808nm T>95%
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