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Nd:GdVO4 晶体 - 掺钕钒酸钆

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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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主要优点:

  • 受激发射截面大
  • 高的吸收系数和宽的吸收带宽
  • 对泵浦波长的依赖性低
  • 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.基本特性

晶体结构

四方晶系,空间群 I41/amd

晶胞参数

a=7.21 Å,c=6.35 Å

能级跃迁

4F3/24I11/2

激光波长

1062.9 nm

发射截面(1064nm)

7.6×10-19 cm2

吸收截面(808nm)

4.9×10-19 cm2

吸收系数(808nm)

74 cm-1

折射率(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(at.%)

0.1%,0.2%,0.3%,0.5%,0.7%,1.0%...

 

表2.基本性质:Nd:GdVO4Nd:YVO4对比

  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

  晶胞参数

a=7.21 Åc=6.35 Å

a=7.21 Åc=6.29 Å

  熔点(℃)

1780

1825

  热膨胀系数 @ 25 ℃,×10-6 /℃

a

1.5

a

4.43

c

7.3

c

11.4

  比热 @ 25 ℃,cal/mol•K

32.6

24.6

  dn/dT×10-6 /℃

4.7

2.7

 

表3.掺铷激光晶体相关信息

晶体

Nd:YVO4

Nd:GdVO4

Nd:YAG

激光波长

1064.3 nm,1342.0 nm

1062.9 nm,1340 nm

1064.2 nm,1338.2 nm

发射带宽

(1064nm处谱线宽度)

0.8 nm

0.45 nm

有效发射截面

(1064nm)

15.6×10-19 cm2

7.6×10-19 cm2

6.5×10-19 cm2

偏振

平行于c轴

平行于c轴

非偏振

辐射寿命

(1%Nd掺杂浓度)

~100 µs

~95 µs

~230 µs

泵浦波长

808.5 nm

808.4 nm

807.5 nm

1%掺杂浓度下峰值泵浦吸收

~41 cm-1

~57 cm-1

热导率

5.1 W/m/K

11.7 W/m/K

14 W/m/K

掺杂浓度范围

0.1-3.0%

0.1-3.0%

0.1-2.0%

 

Nd:GdVO4 晶体产品指标  

表4. 产品指标

尺寸公差

(W±0.1 mm)×(H±0.1 mm)×(L+0.2/-0.1 mm)

有效通光孔径

中心90%区域

平面度

≤λ/8 @ 633 nm(L≧2.5 mm)

≤λ/4 @ 633 nm(L<2.5 mm)

光洁度

10/5 参考MIL-PRF-13830B标准

透射波前畸变

≤λ/4 @ 633 nm

平行度

20″

垂直度

≦15′

倒角

≦0.2 mm×45°

崩边

≦0.1 mm

角度公差

≦0.5°

AR 增透膜

R<0.2% @ 1064 nm

HR 高反膜

R>99.8% @ 1064 nm,T>95% @ 808 nm

质量保证期

一年(正常使用)

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