Nd:YVO4結晶

説明

イントロダクション

ネオジムドープイオルトバナジン酸イットリウム(Nd:YVO4)は、現在市販されているレーザー結晶の中で、ダイオード励起用として最も効率的なレーザーホスト結晶であり、特に低～中程度の出力密度において優れています。その主な理由は、Nd:YAGを凌ぐ吸収と発光特性です。レーザーダイオードで励起されるNd:YVO4結晶は、高NLO係数結晶（LBO、BBO、KTP）と組み合わされ、出力を近赤外から緑、青、あるいは紫外へと周波数シフトしています。すべての固体レーザーを構成するためのこの組み込みは、機械加工、材料加工、分光学、ウェハー検査、光ディスプレイ、医療診断、レーザー印刷、データストレージなど、レーザーの最も広範な用途をカバーできる理想的なレーザーツールです。

Nd:YVO4のNd:YAGに対する優位性

• 808 nm付近の広い励起帯域幅で約5倍の吸収効率（したがって、励起波長依存性が非常に低く、シングルモード出力への傾向が強い）
• 1064nmの発振波長において、3倍以上の誘導放出断面積
• 発振しきい値が低く、スロープ効率が高い
• 大きな複屈折を持つ一軸性結晶のため、発光は直線偏光のみ

図1. 0.5%Nd:YVO4の吸収曲線（厚さ4mm）

表1. 基本特性

Nd:YVO4のレーザー特性

1. Nd:YVO4の最も魅力的な特徴の一つは、Nd:YAGに比べて吸収係数が5倍大きく、ポンプ波長のピーク808nm付近の吸収帯域幅が広いことである。これは、レーザーに使用できる結晶がより小さいことを意味し、よりコンパクトなレーザーシステムにつながる。また、一定の出力であれば、レーザーダイオードが動作する出力レベルが低くなるため、高価なレーザーダイオードの寿命が延びる。Nd:YVO4の吸収帯域幅は広く、Nd:YAGの2.4～6.3倍に達する。より効率的な励起に加え、ダイオードの仕様選択の幅が広がることを意味する。このことは、レーザーシステム・メーカーにとって、より低コストでより広い許容範囲の選択が可能になることを意味する。

2. Nd:YVO4結晶は、1064nmと1342nmの両方で、より大きな誘導放出断面積を持つ。1064nmでNd:YVO4結晶をa軸カットした場合、Nd:YAGの約4倍、1340nmでは18倍の誘導放出断面積が得られ、1320nmではNd:YAGを完全に上回るCW動作が得られる。これらにより、Nd:YVO4レーザーは2つの波長で強い単一線発光を維持しやすくなっている。

3. Nd:YVO4レーザーのもう一つの重要な特徴は、Nd:YAGのように高い対称性を持つ立方体ではなく、一軸であるため、直線偏光レーザーのみを発振し、周波数変換における望ましくない複屈折の影響を避けることができる。Nd:YVO4の寿命はNd:YAGの約2.7倍と短いが、ポンプ量子効率が高いため、レーザー共振器を適切に設計すれば、スロープ効率は非常に高くなる。

Nd:YVO4とNd:YAGの主なレーザー特性は、以下の表2のとおりである。これには、誘導放出断面積(σ)、吸収係数(α)、蛍光寿命(τ)、吸収長(Lα)、閾値出力(Pth)、ポンプ量子効率(ηS)が含まれる。

表2. Nd:YVO4とNd:YAGのレーザー特性比較

Nd:YVO4のパラメーター

コーティング

• 両端AR/AR-1064/808 nm、R<0.2% @1064 nm、R<0.5% @808 nm、またはR<0.1% @1064 nm、R<3% @808 nm
• S1: HR-1064/532 nm, HT-808 nm, R>99.8% @1064/532 nm, T>90% @808 nm
• S2: AR-1064/532 nm、R<0.2% @1064 nm、R<0.5% @532 nm
• S1: HR-1064 nm、HT-808 nm、R>99.8% @1064 nm、T>95% @808 nm
• S2: AR-1064 nm、R<0.1% @1064 nm
• S1, S2 ARコート, S3: 金/クロムメッキ
• 両端AR/AR-1064 nm; S3： AR-808 nm
• ご要望に応じて他のコーティングも可能

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