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Nd:YVO4
摻釹釩酸釔(Nd:YVO4)
摻釹釩酸釔（Nd:YVO4）晶體是一種性能優(yōu)良的激光晶體，適于制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系數(shù)和更大的受激發(fā)射截面。現(xiàn)在Nd:YVO4激光器已在機(jī)械、材料加工、波譜學(xué)、晶片檢驗、顯示器、醫(yī)學(xué)檢測、激光印刷、數(shù)據(jù)存儲等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
Nd:YVO4 晶體的基本屬性
| 原子密度 | 1.26x1020 atoms/cm3 (Nd1.0%) |
| 晶體結(jié)構(gòu) | 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) |
| 熱膨脹系數(shù)(300K) | αa=4.43x10-6/K αc=11.37x10-6/K |
| 熱傳導(dǎo)系數(shù)(300K) | //C:0.0523W/cm/K ⊥C:0.0510W/cm/K |
Nd:YVO4 晶體的特性
晶體特性
| 發(fā)射波長 | 1064nm,1342nm |
| 熱光系數(shù)(300K) | dno/dT=8.5×10-6/K dne/dT=2.9×10-6/K |
|
受激輻射截面 |
25×10-19cm2 @ 1064nm |
| 熒光壽命 | 90μs(1%) |
| 吸收系數(shù) | 31.4cm-1 @810nm |
| 內(nèi)在損失 | 0.02cm-1 @1064nm |
| 增益帶寬 | 0.96nm@1064nm |
|
極化激光輻射 |
π偏振；平行于光軸（C軸） |
|
二極管泵浦光—光效率 |
>60% |
Nd:YVO4晶體的Sellmeier方程式如下：
n02=3.77834+0.069736/(λ2-0.04724)-0.010813λ2
ne2=4.59905+0.110534/(λ2-0.04813)-0.012676λ2
Nd:YVO4激光特性
1.與Nd:YAG相比，Nd:YVO4最大的優(yōu)勢在于更寬的吸收帶寬范圍內(nèi)，具有比Nd:YAG高5倍的吸收效率，而且在808nm左右達(dá)到峰值吸收波長，完全能夠達(dá)到當(dāng)前高功率激光二極管的標(biāo)準(zhǔn)。這使得我們可以利用更小的晶體來制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(dá)Nd:YAG的2.4-6.3倍，這一特性同樣具有巨大的開發(fā)價值。除了較高的泵浦效率外，在二極管的規(guī)格上提供了更大的選擇空間，這將為激光器生產(chǎn)商節(jié)省更多的制造成本。
2.Nd:YVO4 在1064nm和1342nm處具有較大的受激發(fā)射截面。在a軸方向Nd:YVO41064nm波的受激發(fā)射截面約為Nd:YAG的4倍，而1342nm的受激發(fā)射截面可達(dá)Nd:YAG在1.3um處的18倍，故Nd:YVO41342nm波的連續(xù)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(qiáng)的單線激發(fā)。
3.Nd:YVO4的另一重要特點是它屬單軸晶系，僅發(fā)射線性偏振光，因此可以避免在倍頻轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生雙折射干擾，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(shè)計理想的光腔中仍然可獲得相當(dāng)高的斜率效率。
下表比較了Nd:YVO4與Nd:YAG光的主要特性，包括受激發(fā)射截面(σ), 吸收系數(shù)(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 晶體的品質(zhì)保證規(guī)范
| 波前畸變: | <λ/4 @ 633nm |
| 尺寸公差: | :(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.2mm/-0.1) |
| 通光孔徑: | >90% central area |
| 平面度: | λ/8 @ 633 nm, λ/4 @ 633nm（厚度小于2mm） |
| 光潔度: | 10/5 美國軍標(biāo) |
| 平行度: | 優(yōu)于20 arc seconds |
| 垂直度: | 5 arc minutes |
| 角度公差: | <±0.5° |
| 增透膜: | 1064nm，R<0.2%, HR鍍膜:1064nm R>99.8%,808nm T>95% |