Введение

Nd:YVO₄ является наиболее эффективным лазерным кристаллом для диодной накачки среди современных коммерческих лазерных кристаллов, особенно для низкой плотности средней мощности, благодаря его абсорбционным и эмиссионным характеристикам, превосходящим Nd:YAG.

Накачиваемый лазерными диодами кристалл Nd:YVO₄ был включен в систему с кристаллами с высоким нелинейно-оптическим коэффициентом (LBO, BBO или KTP) для частотного сдвига выходного излучения из ближней инфракрасной области в зеленую, синюю или даже УФ область. Это включение для создания всех твердотельных лазеров является идеальным лазерным инструментом, который может охватывать самые распространенные применения лазеров, включая механическую обработку, обработку материалов, спектроскопию, инспектирование подложек, световые дисплеи, медицинскую диагностику, лазерную печать и хранение данных и т.д.

Было показано, что твердотельные лазеры на основе кристалла Nd:YVO₄ с диодной накачкой быстро занимают рынки, на которых традиционно доминируют ионные лазеры с водяным охлаждением и лазеры с накачкой лампами, особенно когда требуются компактный дизайн и выходное излучение в режиме с одной продольной модой.

Преимущества Nd:YVO4 над Nd:YAG

• Эффективность поглощения примерно в пять раз выше на всем диапазоне накачки в районе 808 нм (таким образом зависимость от длины волны накачки намного ниже поэтому имеется сильная тенденция к одномодовому выходному излучению)
• Сечение вынужденного излучения на длине волны лазерной генерации 1064 нм в три раза выше
• Более низкий порог генерации лазерного излучения и более высокая эффективность наклона
• т.к. Nd:YVO₄ одноосный кристалл с большим двулучепреломлением, то генерируемое излучение линейно поляризовано.

Основные свойства

Лазерные свойства Nd:YVO4

1. Наиболее привлекательным чертой Nd:YVO₄ по сравнению с Nd:YAG является его в 5 раз больший коэффициент поглощения в более широком диапазоне в районе пиковой длины волны накачки 808 нм, что в точности соответствует стандарту мощных лазерных диодов, доступных в настоящее время. Это означает, что возможно использовать меньший кристалл для лазера тем самым позволяя создавать более компактные лазерные системы. Для данной выходной мощности это также означает более низкий уровень мощности, при котором работает лазерный диод, тем самым продлевая срок службы дорогостоящего лазерного диода. Широкий диапазон поглощения Nd:YVO₄ может быть в 2,4-6,3 раз больше по сравнению с Nd:YAG. Помим более эффективной накачки, это также означает более широкий диапазон выбора параметров диода. Это будет полезно для производителей лазерной системы благодаря широкой вариативности выбора и возможности выбора более дешевого элемента.
2. Кристалл Nd:YVO₄ имеет большее сечение вынужденного излучения, как для 1064 нм, так и для 1342 нм. При генерации лазерного излучения на длине волны 1064 нм кристаллом Nd:YVO₄ со срезом вдоль оси a, оно примерно в 4 раза больше, чем для кристалла Nd:YAG, тогда как при лазерном излучении на длине волны 1340 нм сечение вынужденного излучения в 18 раз больше. Это приводит к тому, что режим непрерывного излучения на длине волны 1320 нм полностью превосходит Nd:YAG. Это позволяет лазеру на кристалле Nd:YVO₄ легко поддерживать сильное одиночное излучение на двух длинах волн.
3. Еще одной важной чертой лазеров на Nd:YVO₄ является то, что являясь одноосным, а не кубическим с высокой симметрией как Nd:YAG, он генерирует только линейно поляризованное лазерное излучение, что позволяет избежать нежелательных двулучепреломляющих эффектов при преобразовании частоты. Хотя срок службы Nd:YVO₄ примерно в 2,7 раза короче, чем у Nd:YAG, его эффективность наклона может быть довольно высокой при правильной конструкции лазерного резонатора благодаря его высокой квантовой эффективности накачки.

Сравнение лазерных свойств Nd:YVO4 и Nd:YAG

Сравнение основных лазерных свойства Nd:YVO₄ и Nd:YAG приведены в таблице ниже, включая сечение вынужденного излучения (σ), коэффициент поглощения (α), время жизни флуоресценции (τ), длину поглощения (L_α), пороговую мощность ( P_th) и квантовую эффективность накачки (η_s).

 Типичные результаты

• Сравнение выходного излучения лазера на Nd:YVO4 с диодной накачкой и лазера на Nd:YAG с диодной накачкой.

• Зеленый лазер на Nd:YVO₄ + KTP с диодной качкой.
• Зеленый лазер мощностью 8 Вт создан из кристалла 0,5% Nd:YVO₄ с 15 Вт накачкой лазерным диодом с внутрирезонаторным KTP.
• Зеленое излучение мощностью 200 мВт генерируются из 2% Nd:YVO₄ с 1 Вт накачкой лазерным