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Nd:GdVO4 晶体 - 掺钕钒酸钆
- 掺钕钒酸钆晶体(Nd:GdVO4)激光晶体性质与Nd:YVO4性质相近，具有优良的物理、光学和机械性能，是理想的激光二极管泵浦全固态(DPSS)微小型激光器的激光工作物质之一。Nd:GdVO4比Nd:YAG具有更高的斜率效率，比Nd:YVO4有更好的热导和高输出功率，故在高功率DPSS场合，使用Nd:GdVO4的效果也更好。
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Nd:GdVO4晶体主要优点为：
• 受激发射截面大
• 吸收系数大和吸收带宽宽，对泵浦波长的依赖性小；
• 热导性能好
• 激光阈值低，激光输出斜率效率高
• 激光损伤阈值高
• 激光输出偏振性好
表1. Nd:GdVO4晶体性能指标
|
晶体结构 |
四方晶系 |
|
空间群 |
I41/amd |
|
晶格常数 |
a=0.721nm，b=0.635nm |
|
激光跃迁 |
4F3/2 ----> 4I11/2 |
|
输出波长 |
1062.9nm |
|
发射截面（于1064nm） |
7.6×10-19 cm2 |
|
吸收截面（于808nm） |
4.9×10-19 cm2 |
|
吸收系数（于808nm） |
74 cm-1 |
|
折射率（于1064nm） |
no=1.972，ne=2.192 |
|
热导率（<110>） |
11.7 W/(m×K) |
|
密度 |
5.47 g/cm3 |
|
Nd掺杂浓度（原子比） |
0.1%，0.2%，0.3%，0.5%，0.7%，1.0%，... |
表2. Nd:GdVO4与Nd:YVO4材料参数比较
|
晶体 |
Nd:GdVO4 |
Nd:YVO4 |
||
|
晶体结构，空间群 |
四方晶系, I41/amd |
四方晶系, I41/amd |
||
|
晶格常数（nm） |
a：0.721 b：0.635 |
a：0.721 b：0.629 |
||
|
熔点（℃） |
1780 |
1825 |
||
|
热膨胀系数@25℃，×10-6/℃ |
a |
1.5 |
a |
4.43 |
|
b |
7.3 |
b |
11.4 |
|
|
比热@25℃，cal/mol·K |
32.6 |
24.6 |
||
|
dn/dT，×10-6/℃ |
4.7 |
2.7 |
||
表3. 掺铷激光晶体的相关信息
|
晶体 |
Nd:YVO4 |
Nd:GdVO4 |
Nd:YAG |
|
激光波长 |
1064.3nm，1342.0nm |
1062.9nm，1340nm |
1064.2nm，1338.2nm |
|
发射带宽 |
0.8nm |
No data |
0.45nm |
|
有效激光截面 |
15.6×10-19 cm2 |
7.6×10-19 cm2 |
6.5×10-19 cm2 |
|
偏振 |
平行c轴 |
平行c轴 |
非偏振 |
|
辐射寿命 (μs) |
～100μs |
～95μs |
230μs |
|
泵浦波长 |
808.5nm |
808.4nm |
807.5nm |
|
1%掺杂浓度下峰值泵浦吸收 |
～41 cm-1 |
～57 cm-1 |
/ |
|
热导率, W/m/K |
5.1 |
11.7 |
14 |
|
掺杂浓度范围 |
0.1-3.0% |
0.1-3.0% |
0.1-2.0% |
规格指标：
• 波前畸变：<λ/4 @ 633nm
• 尺寸公差：(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.2/-0.1mm)
• 通光孔径： >90%
• 平面度： λ/8 @ 633 nm, λ/4 @ 633nm（厚度小于2mm）
• 光洁度： 10/5 美国军标
• 平行度： ＜20″
• 垂直度： ＜5′
• 角度公差：＜30′
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