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Nd:YVO4晶体

  • 高损伤阈值
  • 高吸收系数，宽吸收带宽
  • 优异的光学和机械性能
  • 大发射截面和单轴双折射
  • 宽掺杂浓度范围：0.1％至3％
  • 最大尺寸：Φ20x20mm
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规格：

 

透射波前畸变 小于λ/4 @ 633nm 通光孔径 >>90% 中心区域
倒角 ≤0.2mm @ 45° 芯片 ≤0.1mm
平整度 λ/8 @ 633nm 表面质量 10/5 S/D
平行度 优于 10 角秒 垂直度 ≤5 角分
角度公差 ≤0.5° 质保期 正常使用情况下，质保一年
典型镀膜 增透膜@1064nm&高温膜@808nm， 高倍率膜@1064nm&高温膜@808nm 损伤阈值 700MW/cm^2@1064nm，10Hz，10ns

 

物理和光学特性：

原子密度 1.26x1020 个原子 /cm3 (Nd1.0%) 晶体结构 锆石 四方晶系，空间群 D4h-I4/amd
a=b=7.1193A,c=6.2892A
密度 4.22g/cm3 莫氏硬度 4-5（类玻璃）
热膨胀系数 (300K) αa=4.43x10-6 /K
αc=11.37x10-6 /K 		热导率5.2W/m/K(@25℃)
激光波长 1064nm,1342nm 热光系数 (300K) dno/dT=8.5×10-6 /K
dne/dT=2.9×10-6 /K
受激发射截面 25×10-19cm2 @ 1064nm泵浦波长 808nm
化学式 Nd:YVO4 荧光寿命 90μs(1% Nd掺杂)
吸收系数 31.4cm-1@810nm 固有损耗 0.02cm-1@1064nm
增益带宽 0.96nm@1064nm 偏振激光器 发射 π偏振；平行于光轴（c轴）
二极管泵浦光 到光效率 >60% Sellemeier方程 （λ，单位：μm） n02=3.77834+0.069736/(λ2-0.04724)-0.010813λ2
ne2=4.59905+0.110534/(λ2-0.04813)-0.012676λ2


Nd:YVO4 的激光特性：

1.与 Nd:YAG 相比，Nd:YVO4 因其优异的特性而脱颖而出。在峰值泵浦波长 808 nm 附近的更宽带宽内，其吸收系数提高了五倍，与高功率激光二极管的标准完美契合。这一特性使得在激光系统中使用更小的 Nd:YVO4 晶体成为可能，从而实现更紧凑的设计。这不仅降低了激光二极管的工作功率，还延长了其使用寿命。Nd:YVO4 的吸收带宽是 Nd:YAG 的 2.4 倍至 6.3 倍，因此可以实现更高效的泵浦，并提供了更广泛的二极管规格选择范围，为激光器制造商提供了更具公差和成本效益的宝贵选择。

2. Nd:YVO4 晶体在 1064nm 和 1342nm 波长下均具有更大的受激发射截面。以 1064nm 波长激光输出的 A 轴切割 Nd:YVO4 晶体为例，其受激截面是 Nd:YAG 的四倍。此外，在 1340nm 波长下，受激截面会飙升至 18 倍，从而实现连续波 (CW) 操作，其性能优于 1320nm 波长下的 Nd:YAG。这些特性使得 Nd:YVO4 激光器能够在这两个波长下保持稳定的单线发射。

3. Nd:YVO4 激光器的另一个显著特点是其单轴特性，这与 Nd:YAG 的高度对称立方结构截然不同。这导致其发射的是线性偏振光，从而减轻了频率转换过程中不必要的双折射效应。尽管 Nd:YVO4 的寿命比 Nd:YAG 短约 2.7 倍，但由于其较高的泵浦量子效率，通过周到的激光腔设计，Nd:YVO4 可以实现较高的斜率效率。

下表列出了 Nd:YVO4 与 Nd:YAG 的主要激光特性，包括受激发射截面 (σ)、吸收系数 (α)、荧光寿命 (τ)、吸收长度 (La)、阈值功率 (Pth) 和泵浦量子效率 (ηs)。


Nd:YVO4 与 Nd:YAG 的激光特性

激光晶体 掺杂(atm%) σ
(x10-19cm2)		 α
(cm-1)		 τ
(μs)		 Lα
(mm)		 Pth
(mW)		 ηs
(%)
Nd:YVO4(a切) 1.0
2.0 		25
25 		31.2
72.4 		90
50 		0.32
0.14 		30
78 		52
48.6
Nd:YVO4(c切) 1.1 7 9.2 90   231 45.5
Nd:YAG 0.85 6 7.1 230 1.41 115 38.6

 

Nd:YVO4 的典型结果

二极管泵浦Nd:YVO4 激光输出与二极管泵浦 Nd:YAG 激光输出的比较。

晶体 尺寸 (mm3) 泵浦功率 输出 (1064nm)
Nd:YVO4 3x3x1 850mW 350mW
Nd:YVO4 3x3x5 15W 6W
Nd:YAG 3x3x2 850mW 34mW
  1. 二极管泵浦Nd:YVO4+KTP绿光激光器
  2. 8W绿光激光由15W LD泵浦0.5% Nd:YVO4和腔内KTP激光器产生
  3. 200mW绿光输出由1W LD泵浦2% Nd:YVO4激光器产生

掺钕钒酸钆或Nd:YVO4晶体是目前商用的DPSS激光器中最高效的激光基质晶体之一，尤其适用于中低功率二极管泵浦，这得益于其吸收和发射特性优于Nd:YAG。Nd:YVO4晶体通常与高系数非线性光学晶体（例如LBO、BBO、KTP）结合使用，将激光输出波长从红外转换为绿光、蓝光和紫外光。其在激射波长处具有较大的受激发射截面，在泵浦波长处具有较高的吸收系数和较宽的吸收带宽，这些都使其性能卓越。同时，Nd:YVO4 还具有较高的损伤阈值以及优异的物理、光学和机械性能。

Nd:YVO4 在激光加工、光谱仪、晶圆检测、灯光秀、医疗诊断、激光打印和数据存储等领域有着广泛的用途。基于 Nd:YVO4 的二极管泵浦固体激光器在水冷离子激光器和灯泵浦激光器主导的市场中逐渐占据主导地位。当需要紧凑设计和单纵模输出时，这种趋势很明显。

杭州沙龙光电提供的Nd:YVO4 晶体的 Nd 掺杂范围为 0.1%-3%，最大尺寸为 Dia20x20mm。

应用说明：

Nd:YVO4 优于 Nd:YAG 

在以 808nm 为中心的宽泵浦带宽内，吸收效率提高了五倍，对泵浦波长的依赖性降低了，有利于明显倾向于单模输出。

在 1064nm 激光波长下的发射截面大了三倍

更低的激光阈值和增强的斜率效率

作为具有大量双折射，Nd:YVO4 晶体确保发射光的线性偏振

激光水晶对比图：

laser crystal comparison

YVO4晶体

YVO4晶体

  • 0.4μm 至 5μm 的宽透明光谱范围
  • 高双折射率
  • 优异的机械和物理性能
  • 应用：光纤隔离器和循环器、光束位移器、格兰偏振器、其他偏振光学元件
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