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Nd:YVO4晶体激光特性及与Nd:YAG比较

2013.02.27 469 字号
  纯(不掺杂)的YVO4晶体是近年来新开发出的优秀的双折射光学晶体,在可见及近红外很宽的波段范围内有良好的透光性,较大的折射率值及双折射率差。与其它重要的双折射晶体相比,YVO4晶体比冰洲石(CaCO3单晶)硬度高,机械加工性能好,不溶于水,并可人工生长(冰洲石需依赖天然资源);YVO4晶体也比金红石(TiO2单晶)易于生长出大块优质晶体,价格大大低于金红石。这些优异特性使YVO4晶体迅速成为新型的双折射光学材料,在光电产业中得到广泛的应用。在光纤通讯设备中,就需要大量的由纯YVO4晶体制造的各种分光、偏光元件,如光隔离器、环形器、光分束器、及格兰系列偏光器等。YVO4晶体与金红石等晶体组合,还可以得到理想的温度补偿效果,大大提高光通讯系统的温度稳定性。

    掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)
 
  掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)晶体是一种性能优良的激光晶体,适于制造激光二极管泵浦特别是中低功率的激光器。与Nd:YAG相比Nd:YVO4对泵浦光有较高的吸收系数和更大的受激发射截面。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。现在Nd:YVO4激光器已在机械、材料加工、波谱学、晶片检验、显示器、医学检测、激光印刷、数据存储等多个领域得到广泛的应用。而且Nd:YVO4二极管泵浦固态激光器正在迅速取代传统的水冷离子激光器和灯泵浦激光器的市场,尤其是在小型化和单纵模输出方面。

 Nd:YVO4与Nd:YAG比较的优势
 
  在808nm左右的泵浦带宽,约为Nd:YAG的5倍。
 
  在1064nm处的受激发射截面是Nd:YAG的3倍
 
  光损伤阈低,高斜率效率
 
  双轴晶体,输出为线偏振
 
  Nd:YVO4激光特性
 
  1.与Nd:YAG相比,Nd:YVO4最大的优势在于更宽的吸收带宽范围内,具有比Nd:YAG高5倍的吸收效率,而且在808nm左右达到峰值吸收波长,完全能够达到当前高功率激光二极管的标准。这使得我们可以利用更小的晶体来制造体积越来越小的激光器。同时还意味着激光二极管可以用较小的功率输出特定的能量,从而延长了其使用寿命。Nd:YVO4的吸收带宽可达Nd:YAG的2.4-6.3倍,这一特性同样具有巨大的开发价值。除了较高的泵浦效率外,在二极管的规格上提供了更大的选择空间,这将为激光器生产商节省更多的制造成本。
 
  2.Nd:YVO4 在1064nm和1342nm处具有较大的受激发射截面。在a轴方向Nd:YVO41064nm波的受激发射截面约为Nd:YAG的4倍,而1342nm的受激发射截面可达Nd:YAG在1.3um处的18倍,故Nd:YVO41342nm波的连续输出效率要大大超过Nd:YAG,这使得Nd:YVO4激光的两个波长都可以更容易保持一个较强的单线激发。
 
  3.Nd:YVO4的另一重要特点是它属单轴晶系,仅发射线性偏振光,因此可以避免在倍频转换时产生双折射干扰,而Nd:YAG是高匀称性的正方晶体,无此特性。虽然Nd:YVO4 的荧光寿命比Nd:YAG短2.7倍左右,但是因为Nd:YVO4具有较高的泵浦量子效率,所以在设计理想的光腔中仍然可获得相当高的斜率效率。(以上有激光切割机编辑整理于网络 再次转载请说明出处)