Nd:YVO4晶体
掺钕钒酸钇晶体是一种性能优良的激光基质晶体,适于制作激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器。它受激发射横截面积大；在泵浦波长有很高的吸收系数，很宽的吸收波长。具有低激光阈值；Nd:YVO4光学和机械性能好，可以用以制作高功率稳定的激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器，而且价格便宜。激光二极管泵浦的Nd:YVO4晶体与LBO,BBO,KTP等高非线性系数的晶体配合使用，能够达到较好的倍频转换效率，可以制成输出近红外、绿色、蓝色到紫外线等类型的全固态激光器。与Nd:YAG和Nd:YLF相比，Nd:YVO4 在其激光输出波长有大的受激发射截面；在泵浦波长有高的吸收系数和宽的吸收带宽，对泵浦波长的依赖性小；有好的热导性能；低激光阈值，高激光输出斜率效率；高的激光损伤阈值；激光输出偏振性好。如果在应用上需要有紧凑的设计和单模输出，Nd:YVO4与其他激光晶体更好。二极管(LD)泵浦的全固态激光器和其倍频的绿光，红光或蓝光激光器能用于加工，材料加工，光谱，晶体检测，激光展示，医疗诊断，激光打印，还有其他更广泛的应用。
浩蓝光电能提供f35x50 mm3 和f20x20mm3 尺寸晶体，这些晶体内在损耗低，价格优惠。
特性
主要特征
低受激损伤阈值，高斜度效率
在受激波长受激发射横截面积大
在泵浦波长吸收率高
光学单晶双折射发射出偏振激光
1.基础特性
原子密度: ~1.37x1020 atoms/cm2
晶体结构: Zircon Tetragonal, space group D4h,
a=b=7.12, c=6.29
密度:
4.22 g/cm2
莫氏硬度: Glass-like, ~5
热膨胀系数: aa=4.43x10-6/K, ac=11.37x10-6/K
导热系数:||C: 5.23 W/m/K; ^C: 5.10
W/m/K
2. 光学特性 (typically for 1.1 atm% Nd:YVO4, a-cut crystals)
激光波长
914nm,
1064 nm, 1342 nm
晶体分类
positive uniaxial, no=na=nb,
ne=nc,
no=1.9573, ne=2.1652,
@ 1064nm
no=1.9721, ne=2.1858, @ 808nm
no=2.0210, ne=2.2560, @ 532nm
Sellmeier 方程 (for pure YVO4 crystals):
no2=3.77834+0.069736/(l2 - 0.04724) - 0.0108133.l2
ne2=4.59905+0.110534/(l2 - 0.04813) - 0.0122676.l2
热光学系数:
dna/dT=8.5x10-6/K, dnc/dT=3.0x10-6/K
受激射截面
25.0x10-19 cm2 , @1064 nm
荧光寿命
90 ms (about 50 ms for 2 atm% Nd doped) @ 808 nm
吸收系数
31.4
cm-1 @ 808 nm
吸收长度
0.32
mm @ 808 nm
本征损耗
少于
0.1% cm-1 , @1064 nm
增益带宽
0.96
nm (257 GHz) @ 1064 nm
偏振激光辐射
p polarization;
parallel to optic axis (c-axis)
二极管泵浦光学激光有效性
>
60%
3.不同掺杂比率的Nd:YVO4吸收曲线
Nd:YVO4 在泵浦波长有很高的吸收系数，因此在制造激光时使用长度短的晶体更好。与Nd:YAG相比，用Nd:YVO4能制造出更紧凑型激光器。再者，它有一个很宽的，变化平稳的吸收宽带。与Nd:YAG相比，它对二极管激光器的选择和波长控制没有那么严格。Nd:YVO4 不同的参杂比率如下图所示：
YVO4 0.5% 的掺杂度吸收曲线图
(厚度:1 mm)
YVO4 3% 的掺杂度吸收曲线图
(厚度:1 mm)
4. 荧光光谱图
(a)
(b)
Nd 1.1不同掺杂比率的Nd:YVO4在800nm到1600nm的荧光光谱图，(a)为p偏振，(b)为s偏振
5. 激光特性
Nd:YVO4在1.06 mm and 1.3 mm受激横截面大，在1.064mm以光轴为切割轴时，Nd:YVO4的受激横截面是Nd:YAG的四倍。虽然Nd:YAG的寿命是Nd:YVO4的2.7倍，但在同等比例下，以光轴为切割轴的Nd:YVO4的最小损伤阈值却远高于Nd:YAG。因为Nd:YVO4的泵浦量子效率高，若激光腔设计得当，它的斜度效率也很高。下表是Nd:YVO4和 Nd:YAG主要激光参数对比。
Nd:YVO4和 Nd:YAG主要激光参数对比
激光晶体
Nd
doped(atm%)
ó
(x10-19cm2)
a
(cm-1)
t
(ms)
la
(mm)
Pth
(mw)
ηs
( %)
Nd:YVO4(a-cut)
1.1 2.0
25
31.2 72.4
90 50
0.32 0.14
78
48.6
Nd:YVO4(c-cut)
1.1
7
9.2
90
231
45.5
Nd:YAG
0.85
6
7.1
230
1.41
115
38.6
在1.32mm时，Nd:YVO4的受激横截面积是Nd:YAG 的18倍。1.34mmCW 模式的Nd:YVO4激光器远优于Nd:YAG 激光器。
Nd:YVO4导热系数低，因此长度较长的低掺杂率的Nd:YVO4，可用于能量高的二极管激光器。它能减少热激发效应。Nd:YVO4表面的金属化不仅能降低高能泵浦的热激发效应，同时也能加强激光的激发模式。如果您有任何疑问，请联系我们的销售工程师。
6. Nd:YVO4 二极管泵浦激光器
在1.064 mm，3mm长，输出耦合为R = 96%的Nd:YVO4 晶体可以产生78mW的激光损伤阈值和48.5%的斜度效率。同等条件，5mm长的Nd:YVO4 晶体可以产生115mW的激光损伤阈值和38.6%的斜度效率。
当前，以60W光纤耦合二极管激光器为泵浦的a-切割Nd:YVO4晶体可以产生高于30W TEM00模输出功率。光学换能效率高于50%。在1064 nm 和 1342 nm， Nd:YVO4二极管激光器可产生高功率，稳定的红外输出。Nd:YVO4 微晶片激光器可产生单模振动，它的输出功率和斜度效率都很高。这种单纵模是由Nd激光器系统的喷射锁模式的主振荡器产生的。因为在1.34 mm，Nd:YVO4 晶体的受激横截面积大，它也是1.3mm二极管泵浦激光器的优质激光晶体。在808nm以850mW二极管激光器为泵浦，使用1mm长的Nd:YVO4晶体，在1.34mm可产生50mW输出功率，而2mm长的Nd:YAG只能产生34 mW输出功率。
Nd:YVO4 二极管泵浦绿光激光器基础实验方案
7.双频Nd:YVO4激光器
使用Nd:YVO4 + KTP晶体的紧凑设计，二极管泵浦Nd:YVO4激光器可产生高输出功率的绿光和红光。 若以890mW二极管激光器为泵浦，3x3x1 mm3 Nd:YVO4 和 3x3x5 mm3 KTP能产生高于76mW单纵模(TEM00)激光输出。在商业上，二极管泵浦激光器是Nd:YVO4 + KTP 紧凑设计形式。以50 mW 二极管激光器为泵浦，9mm激光腔的Nd:YVO4微晶片能产生2.5 mW 激光输出。
以二极管泵浦Nd:YVO4和NCPM LBO双频晶体为泵浦，在532nm可得到高于10W高稳定的CW绿色输出功率。同样也能得到单纵模绿色输出，调Q绿色和紫外输出。在457nm，Nd:YVO4+ BBO晶体能产生高于400 mW蓝色输出。
标准规格及注意事项
AZURE's Nd:YVO4 晶体标准规格
Nd:掺杂度
0.1
- 3.0 atm%
标准尺寸
3x3x3
mm3, 3x3x1 mm3, 3x3x0.5 mm3
波前畸变
< l/8 at 633 nm
散射点
invisible,
probed with a He-Ne laser
方向
±0.5
deg
尺寸公差
+0.1/-0.1
mm
End-faces
Configuration
Plano/Plano
表面品质
10/5
Scratch/Dig per MIL-O-13830B
面型
l/10 at
633 nm
有效孔径
>
Central 90%
平行度
<
10 arc sec.
本征损耗
<
0.1% cm-1
注意:可根据客户要求,提供其他的Nd:YVO4 晶体规格和镀膜。
浩蓝光电提供成套二极管泵浦激光器，包括激光晶体(Nd:YVO4 和Nd:YAG), NLO 晶体 (KTP)和激光元件。请参考固体激光器套件了解更多关于二极管泵浦激光器的信息。