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Nd:GdVO4

掺钕钒酸钆晶体(Nd:GdVO4)是和掺钕钒酸钇单晶(Nd:YVO4)性质相近的优秀的激光晶体,具有优良的物理、光学、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。它比Nd:YAG有更高的斜率效率,比钒酸钇有更好的热导和高输出功率,故在高功率DPSS场合,使用Nd:GdVO4的效果会比使用Nd:YAG和Nd:YVO4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
( 1064 nm处谱线宽度)

0.8nm

No data

0.45nm

有效激光截面
( 1064 nm处发射截面)

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)
1% Nd 掺杂浓度

~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%

 

Nd:GdVO4晶体的品质保证规范:  

   • 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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