Le cristal YVO4 (orthovanadate d’yttrium) est un excellent cristal optique de biréfringence, il a une large plage de transparence et une grande différence de taux de biréfringence dans la gamme large bande visible et proche infrarouge. Ces excellentes propriétés permettent aux cristaux laser YVO4 de grande taille de devenir rapidement un nouveau type de matériau optique à biréfringence, largement utilisé dans l’industrie photovoltaïque.
Le Nd: YVO4 (vanadate d’yttrium dopé au néodyme) présente de grandes sections efficaces de rayonnement stimulées aux longueurs d’onde laser, des coefficients d’absorption élevés aux longueurs d’onde de pompage, un seuil de dommage élevé, ainsi que d’excellentes propriétés mécaniques, physiques et optiques. Aujourd’hui, les lasers Nd: Yvo4 ont été largement utilisés dans les machines, le traitement des matériaux, la spectroscopie, l’inspection de wafers, l’affichage, les tests médicaux, l’impression laser, le stockage de données et d’autres domaines. Honor Optics peut fournir en gros un cristal laser YVO4.
Le cristal laser YVO4 de haute pureté a de bonnes propriétés mécaniques et physiques et constitue un composant idéal des composants de polarisation optique en raison de sa large plage de transparence et de son taux de biréfringence élevé. YVO4 est un cristal uniaxial positif qui se développe selon la méthode Czochralski. Il présente une stabilité, des propriétés physiques et des propriétés mécaniques exceptionnelles à haute température. Dans de nombreuses applications, notamment les isolateurs de fibres, les boucles, les entrelacs, les faisceaux et autres dispositifs à lumière polarisée, il constitue une excellente alternative synthétique aux cristaux de calcite et de rutile.
Absorption élevée sur une large bande passante de longueur d’onde de pompage, presque jusqu’à cinq fois plus efficace sur une large bande passante de pompage d’environ 808 nm par rapport au cristal Nd: YAG; Section transversale d'émission stimulée plus grande, presque aussi grande que quatre fois à la longueur d'onde de 1064 nm. Seuil laser inférieur et efficacité accrue de la pente; En tant que cristal uniaxial avec une forte biréfringence, l’émission n’est polarisée que de manière linéaire.
Atomic Density | 1.26x1020 atoms/cm3 (Nd doping:1.0%) |
Crystal Structure | Tetragonal, space group I41/amd a=b=7.1193, c=6.2892 |
Density | 4.22g/cm3 |
Melting Temperature | 1825 of |
Mohs Hardness | 4-5 |
Specific Heat @25oC | 24.6 (cal/mol/K) |
Thermal Expansion Coefficients (@300K) | αa=4.43x10-6/K αc=11.37x10-6/K |
Thermal Conductivity Coefficients(@300K) | //C: 5.23W/m/K ⊥C: 5.10W/m/K |
Lasing Wavelength | 1064.3nm, 1342nm |
Thermo-optical Coefficient (@300K) | dno/dT=8.5x10-6/K dne/dT=2.9x10-6/K |
Sellmeier Equations for Pure YVO4crystals ( λ in µm) | no2=3.77834+0.069736/(λ2-0.04724)-0.0108133λ2 ne2=4.59905+0.110534/(λ2-0.04813)-0.0122676λ2 |
Refractive Index (@1064nm) | no=1.958, ne=2.168 |
Stimulated Emission Cross- section |
25x10-19cm2 @1064nm |
Fluorescent Lifetime | 95 µs |
Peak absorption wavelength | 808 nm |
Absorption Coefficient (1% Nd) | 22.8cm-1 (E//c), 11.1cm-1 (E//a) @ 808nm |
Intrinsic Loss | 0.02cm-1 @ 1064nm |
Gain Bandwidth | 0.96nm @ 1064nm |
Polarized Laser Emission | Parallel to the optic axis (c-axis) |
Grand coefficient d'absorption, c'est le caractère le plus attractif du cristal Nd: YVO4. Son coefficient d'absorption est 5 fois plus élevé dans une largeur de bande d'absorption plus large autour de la longueur d'onde de pompage de pointe à 808 nm par rapport au cristal Nd: YAG, qui correspond à la norme actuelle en matière de diodes laser de haute puissance. Cela signifie que même un plus petit cristal Nd: YVO4 pourrait être utilisé pour construire un système laser plus compact.
Pour une puissance de sortie donnée, cela signifie également un niveau de puissance inférieur auquel la diode laser fonctionne, prolongeant ainsi la durée de vie de la coûteuse diode laser. La largeur de bande d'absorption plus large du cristal laser YVO4 de haute qualité peut atteindre 2 à 6 fois celle du Nd: YAG. Outre un pompage plus efficace, Nd: YVO4 signifie également un plus grand choix de spécifications de diodes. Cela sera utile aux fabricants de systèmes laser pour une tolérance plus large et un choix à moindre coût.
Grande émission stimulée, c’est un autre caractère attrayant du cristal Nd: YVO4. Il présente de plus grandes sections efficaces d’émission stimulée à 1064 nm et à 1342 nm. Lorsque le laser Nd: YVO4 est coupé à l’axe a à 1064 nm, il est environ 4 fois supérieur au cristal Nd: YAG et presque 18 fois supérieur à celui de Nd: YAG à 1340 nm, ce qui conduit à un fonctionnement en ondes entretenues totalement supérieur à celui de Nd: YAG 1320nm. Celles-ci rendent le laser Nd: YVO4 facile à maintenir une forte émission de ligne unique aux deux longueurs d'onde.
La grande biréfringence est également un caractère important du cristal Nd: YVO4, car il s’agit d’une symétrie uniaxiale plutôt que d’une symétrie élevée de Nd: YAG cubique, ce qu’il émet n’est qu’un polariseur linéaire, évitant ainsi des effets de biréfringence indésirables sur la conversion de fréquence. Bien que la durée de vie de Nd: YVO4 soit environ 2,7 fois plus courte que celle de Nd: YAG, son efficacité de pente peut encore être assez élevée pour une conception correcte de la cavité laser, en raison de son efficacité quantique de pompage élevée.
σ (sections efficaces d'émission stimulée), α (coefficient d'absorption), τ (durée de vie fluorescente), La (longueur d'absorption), Pth (puissance de seuil) et ηs (efficacité quantique de la pompe).
Laser crystal | Doping (atm%) |
σ (x10-19cm2) |
α (cm-1) |
τ (µs) |
Pth (mW) |
Effi. (%) |
Nd: YVO4 (a-cut) |
1.0 2.0 |
25 25 |
23 46 |
90 50 |
30 78 |
52 48.6 |
Nd: YVO4 (c-cut) |
1.1 | 7 | 9.2 | 90 | 231 | 45.5 |
Nd:YAG | 0.85 | 6 | 7.1 | 230 | 115 | 38.6 |
Crystals | Size (mm3) | Pump Power | Output (@ 1064nm) |
Nd:YVO4 | 3x3x1 | 850mW | 350mW |
Nd:YVO4 | 3x3x5 | 15W | 6W |
Nd:YAG | 3x3x2 | 850mW | 34mW |
Concentration de dopage de 0,15 à 3,0 mol%
Diamètre de 2mm à 30mm, longueur de 0.02mm à 30mm
Tolérance d'orientation: 5 minutes d'arc
Tolérance de concentration dopante ----------------------- 0.1%
Parallélisme ----------------------------------------------------- <10 secondes d'arc
Perpendicularité ------------------------------------------ < 5 minutes d’arc
Chanfrein------------------------------------------------- --- 0.1mm à 45 °
Effacer Aperture ------------------------------------------------- 95%
Qualité de surface -------------------------------------------- 10/5 ou meilleur
Planéité de la surface ------------------------------------------- L /10 ou supérieur
Distorsion du front d'onde -------------------------------------- λ /10 @ 633nm
Le cristal laser YVO4 de grande taille est largement utilisé dans le domaine de la communication par fibre optique.
Le cristal laser YVO4 de haute pureté est devenu un cristal hôte populaire pour le pompage de diodes parmi les cristaux laser du commerce actuels en raison de son gain élevé, de son seuil bas et de ses coefficients d'absorption élevés aux longueurs d'onde de pompage, résultant de l'excellent ajustement du dopant au néodyme dans le réseau cristallin. Ceci concerne principalement l’absorption et l’émission de cristaux laser YVO4 de haute précision, qui surpassent le Nd: YAG pompé par des diodes laser. Le cristal Nd: YVO4 a été incorporé avec des cristaux à coefficient élevé de NLO (LBO, BBO ou KTP) pour décaler en fréquence la sortie du proche infrarouge vers le vert, le bleu ou même les UV.
Honor peut vous fournir des cristaux YVO4 qui peuvent également être neutralisés au Nd. En tant que moyen de gain solide efficace et peu coûteux, il est largement utilisé dans les stylos laser, les appareils portatifs et autres petits équipements laser solides.
Doping | Dimension | Coating |
2% | 3x3x1mm | HR/AR Coating |
2% | 3x3x1mm | AR/AR Coating |
1% | 3x3x1mm | HR/AR Coating |
1% | 3x3x5mm | AR/AR Coating |
0.50% | 3x3x10mm | AR/AR Coating |
0.27% | 4x4x8mm | AR/AR Coating |
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