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Nd:YVO4

Nd:YVO4 是激光技术领域的一种重要材料。它是将钕(Nd)掺杂到原钒酸钇(YVO4)晶体中形成的复合材料,具有优异的光学特性。该材料广泛应用于激光技术,特别是在固体激光器领域。

Nd:YVO4 以其高效的光学特性而闻名,包括高吸收截面、长荧光寿命以及卓越的激光性能。其宽光谱带宽和高导热性使其成为高功率激光系统的首选材料,从而支持了精密材料加工、前沿科学研究以及各领域的创新技术解决方案。凭借这些优异特性,Nd:YVO4 在激光打标、切割、雕刻、科学研究及其他诸多领域得到了广泛应用。

 

图1. 0.5% Nd:YVO4(厚度 4 mm)的吸收曲线



物理与光学性质:

Atomic Density1.26x1020 atoms /cm3 (Nd1.0%)Crystal StructureZircon Tetragonal, space group D4h-I4/amd
a=b=7.1193A,c=6.2892A
Density4.22g/cm3Mohs Hardness4-5(Glass-like)
Thermal Expansion Coefficient (300K)αa=4.43x10-6 /K
αc=11.37x10-6 /K
Thermal Conductivity5.2W/m/K(@25℃)
Laser Wavelength1064nm,1342nmThermal Optical Coefficient (300K)dno/dT=8.5×10-6 /K
dne/dT=2.9×10-6 /K
Stimulated Emission Cross-section25×10-19cm2 @ 1064nmPump Wavelength 808nm
Chemical FormulaNd:YVO4Fluorescent Lifetime90μs(1% Nd doping)
Absorption Coefficient31.4cm-1@810nmIntrinsic Loss0.02cm-1@1064nm
Gain Bandwidth0.96nm@1064nmPolarized Laser  Emissionπ polarization; parallel to optic axis(c-axis)
Diode Pumped Optical to Optical Efficiency>60%Sellemeier equations (λ in μm)n02=3.77834+0.069736/(λ2-0.04724)-0.010813λ2
ne2=4.59905+0.110534/(λ2-0.04813)-0.012676λ2



Nd:YVO4 与 Nd:YAG 的激光特性比较

Laser CrystalDoping (atm%)σ
(x10-19cm2)
α
(cm-1)
τ
(μs)

(mm)
Pth
(mW)
ηs
(%)
Nd:YVO4(a-cut)1.0
2.0
25
25
31.2
72.4
90
50
0.32
0.14
30
78
52
48.6
Nd:YVO4(c-cut)1.179.290 23145.5
Nd:YAG0.8567.12301.4111538.6


与 Nd:YAG 相比,Nd:YVO4 的优势:

1. 在以 808 nm 为中心的宽泵浦带宽内,吸收效率高达五倍,从而降低了对泵浦波长的依赖性,并显著倾向于单模输出。

2. 在 1064 nm 激光波长处的受激发射截面高达三倍。

3. 更低的激光阈值和更高的斜率效率。

4. 作为一种具有显著双折射的单轴晶体,其发射光均为线偏振光。

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