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目次に戻る ２００
５年５月１日現在
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶 弊社の日本国内の納入実績は１９９６年以降累積で、２万個を超えています。
推奨メーカ 中国福建省 PHOTOP社 Nd:YVO4結晶＋Veeco(E-Beam)コーティング
１０W-40W出力 高損傷閾値・低反射率（イントラキャビティ）
中国山東省 CRYSTECH社 Nd:YVO4結晶＋Veeco(Ion-Beam-Sputter)コーティング
５W-1０W出力 高損傷閾値・低反射率 特性のバラツキが小
レーザー結晶の形状・構造
Diffusion Bonded Laser Crystal
Nd:YAGロッド・結晶 Ｎｄ：ＧｄＶＯ４結晶 結晶の在庫
Ｙｂ：ＫＧＷ／ＫＹＷ 資料・データ・各種非線形結晶(他ページ）
大型サイズ結晶
Ｎｄ：固体レーザの構成図 波長変換解説→非線形光学結晶(他
ページ）
ＤＰＭ素子（
解説・仕様）
これから固体レーザーに取り組む方に
ＲＧＢレーザ
装置
他・一覧表(他ページ） 他レーザー結晶 Yb:YAG, Er:YAG, Nd:Ce:YAG, Ho:Cr:Tm:YAG, Nd:KGW
個々にお問合わせ下さい。
レーザー結晶の形状・構造 (Nd:YVO4,
NdGdVO4, Nd:YAG)
光学・熱化学的直接接合レーザ結晶
Diffusion Bonded Laser Crystal
Ndレーザー結晶と母結晶をボンディング接合（光学・
熱化学的直接接合）して提供いたします。
中国CRYSTECH社の方式は米国特許には触れません。
YVO4結晶＋Nd:YVO4結晶＋YVO4結晶
右写真(4x4x10mm) →
Nd:YVO4結晶(中央4x4x4mm)
YVO4結晶(両端4x4x3mm２個)
YAG結晶＋Nd:YAG結晶＋YAG結晶
Nd:YAG結晶＋Cr4+:YAG結晶
ロッド形状・角柱形状とも可能で、両面
ARコートいたします。
Diffusion Bonding Nd:YVO4
Nd: 0.5 at%, or 0.27 at%,
a-cut, a-axis grown,
DAR: @1064/808nm for both end faces
Size(mm): 各結晶の長さ 単価／個 (単位：千円）
Aperture YVO4 Nd:YVO4 YVO4 １個 ５個 １０個
3x3 3 4 3 116 62 43
4x4 3 4 3 136 70 49
5x5 3 4 3 152 78 55
3x3 4 6 4 128 68 47
4x4 4 6 4 150 77 54
5x5 4 6 4 168 86 61
3x3 6 8 6 140 75 52
4x4 6 8 6 163 84 59
5x5 6 8 6 183 94 66
納期：３０−４０日
Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー結晶
推奨メーカ 中国福建省 PHOTOP社 Nd:YVO4結晶＋Veeco(E-Beam)コーティング
１０W-40W出力 高損傷閾値・低反射率（イントラキャビティ）
中国山東省 CRYSTECH社 Nd:YVO4結晶＋Veeco(Ion-Beam-Sputter)コーティング
５W-1０W出力 高損傷閾値・低反射率 特性のバラツキが小
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶の特長
|
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| Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶ブール |
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| イオンビームスパッタリング法蒸着装置 |
Ｎｄ：ＹＶＯ４は、現在、ダイオードレーザ励起固体レーザ用としては最も効率的なレーザホスト結晶の１つです。
レーザ発振波長における誘導断面積が大きく、励起波長において吸収係数が高いうえに吸収バンド幅が広く、さらに、レーザによる損傷しきい値が高いばかりでなく、物理的、光学的、機械的特性にも優れているので、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶は、高出力で高安定、費用効果の高いダイオードレーザ励起固体レーザ用として優れた結晶です。 Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶の発振線は、１０６４ｎｍのほか１３４２ｎｍと９１４ｎｍであり、最近では、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶と周波数逓倍結晶（例えば、ＫＴＰ：低出力グリーン、ＬＢＯ：高出力グリーン、ＰＰＫＴＰ：ブルー）で、Ｎｄ：ＹＶＯ４が強力で安定な赤外、グリーン、ブルーレーザを発振できることが示されています。
ダイオードレーザ励起用としてＮｄ：ＹＡＧおよびＮｄ：ＹLFの結晶と比較した場合、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザには、励起波長やダイオードレーザの温度制御の依存性が低いこと、吸収帯域が広い、スロープ効率（傾斜効率）が高い、レーザ発振しきい値が低い、直線偏光である、単一モード出力である等の利点があります。
さらにコンパクトで単一縦モード出力が必要とされる場合には、Ｎｄ：ＹＶＯ４は一般的に使われている他の結晶と比べて大きな利点があります。コンパクトなダイオードレーザ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザおよびその２逓倍のグリーン、赤色およびブルー出力は、加工、材料プロセス、分光、ウエハ検査、ライトショウ、医療診断、レーザプリント、その他多数の応用に理想的なツールです。
CRYSTECH社では、光学的に高品質で比較的大型サイズのＮｄ：ＹＶＯ４を成長させる新しい方法を開発しました。
最大 Φ２０×２０ｍｍ３に仕上げた低内部損矢の結晶を常時、提供しています。 現在、CRYSTECH社は、高純度Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶を大量に製造し、最新の
ＩＢＳ法蒸着装置（右写真：米国Ｖｅｅｃｏ社製２台）でコーテイングをし、適正な価格で世界中に供給しています。
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶の特性
基本特性 Basic Properties
 |
| 0.5 atm% 厚さ１ｍｍの吸収特性 |
|
Atomic Density: ~1.37x1020
atoms/cm2 |
|
Crystal Structure: Zircon
Tetragonal, space group D4h, a=b=7.12, c=6.29 |
|
Density: 4.22 g/cm2 |
|
Mohs Hardness: Glass-like, ~5 |
|
Thermal Expansion Coefficient:
aa=4.43x10-6/K,
ac=11.37x10-6/K |
|
Thermal Conductivity
Coefficient:
ï êC:
5.23 W/m/K; ^C:
5.10 W/m/K |
光学特性 Optical Properties
(typically for 1 atm% Nd:YVO4,
a-cut crystals)
|
Lasing Wavelengths |
914nm, 1064 nm, 1342 nm |
|
Crystal class |
positive uniaxial, no=na=nb,
ne=nc,
no=1.9573,
ne=2.1652, @ 1064nm
no=1.9721, ne=2.1858, @ 808nm
no=2.0210, ne=2.2560, @ 532nm |
|
Sellmeier Equation
(for pure YVO4 crystals):
no2=3.77834+0.069736/(l2
- 0.04724) - 0.0108133.l2
ne2=4.59905+0.110534/(l2
- 0.04813) - 0.0122676.l2 |
|
Thermal Optical Coefficient: |
dna/dT=8.5x10-6/K,
dnc/dT=3.0x10-6/K |
|
Stimulated Emission
Cross-Section |
25.0x10-19 cm2
, @1064 nm |
|
Fluorescent Lifetime |
90 ms
(about 50 ms for 2
atm% Nd doped) @ 808 nm |
|
Absorption Coefficient |
31.4 cm-1 @ 808
nm |
|
Absorption Length |
0.32 mm @ 808 nm |
|
Intrinsic Loss |
Less 0.1% cm-1 ,
@1064 nm |
|
Gain Bandwidth |
0.96 nm (257 GHz) @ 1064 nm |
|
Polarized Laser Emission |
p
polarization; parallel to optic axis (c-axis) |
|
Diode Pumped Optical to
Optical Efficiency |
> 60% |
 |
|
3 atm% 厚さ１ｍｍの吸収特性 |
 |
 |
| 蛍光スペクトル ｐ偏光（左） s偏光（右）,
1 atm%, 800nm〜1600nm |
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶は、励起波長で高い吸収係数を示しており、レーザー発振のための適切な結晶の長さはＮｄ：ＹＡＧ結晶よりは短くなります。 １ａｔｍ％濃度の結晶で１ｍｍ、３ａｔｍ％では０．５ｍｍが適切な長さとなります。 さらに、吸収のバンド幅が広いので、ダイオードレーザーの波長はＮｄ：ＹＡＧの場合よりは、厳しく厳密ではありません。 ０．５ａｔｍ％の結晶は、数十ワット級のレーザー発振に使用されています。
０（ゼロ）ａｔｍ％の結晶から３ａｔｍ％までのＮｄ：ＹＶＯ４結晶が提供できます。
発振スペクトルは、１０６４ｎｍ，１３４２ｎｍ，９１４ｎｍが使用されます。
|
Laser crystal |
Nd doped |
σ |
α |
τ |
la |
Pth |
ηs |
| (atm%) |
(x10-19cm2) |
(cm-1) |
(μs) |
(mm) |
(mw) |
( %) |
|
Nd:YVO4(a-cut) |
1.1
2.0 |
25 |
31.2
72.4 |
90
50 |
0.32
0.14 |
78 |
48.6 |
|
Nd:YVO4(c-cut) |
1.1 |
7 |
9.2 |
90 |
|
231 |
45.5 |
|
Nd:YAG |
0.85 |
6 |
7.1 |
230 |
1.41 |
115 |
38.6 |
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶は、この三波長で大きな誘導放射断面積（σ）を示し、ａ軸カットで１０６４ｎｍ波長では、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶のそれの約４倍です。 蛍光寿命（τ）はＮｄ：ＹＡＧ結晶より１/２．７倍短いですが、στ積に比例するａ軸カットの最小しきい値である、性能指数（ＦＯＭ）はＮｄ：ＹＡＧ結晶のそれより、十分に大きくなります。 変換効率（ηs）が高いので、レーザー共振器の設計が適切であれば、スロープ効率は大きくとれます。
さらに、１．３４μｍのＣＷ動作Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザは、誘導断面図が１８倍も大きいので、１．３２μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザよりも完全に優れた性能です。
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶は熱伝導係数が小さいので、高出力ダイオード励起に利用する場合には、熱レンズ効果を減少させるため、単位長さあたりのドープ量の低いＮｄ：ＹＶＯ４結晶をお勧めします。高出力励起の場合、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶の側面に金メッキをすることで熱レンズ効果を抑制し、レーザの発振モードを強化することができます。詳細についてはお問い合わせ下さい。
ダイオードレーザ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
基本波発振
◆反射率Ｒ＝９６％の出力ミラーと、ａ軸カットで３ｍｍ長のＮｄ：ＹＶＯ４結晶を用いて、１．０６μｍで、しきい値７８ｍＷ、スロープ効率４８．５％が得られています。同じ条件で、５ｍｍ長のＮｄ：ＹAG結晶の場合には、しきい値は１１５ｍW、スロープ効率は３８．６％です。
◆最近、ａ軸カットのＮｄ：ＹＶＯ４結晶を６０Wの光ファイバー付ダイオードレーザで励起して、３０W以上ＴＥＭ００出力が得られました。波長１０６４ｎｍおよび１３４２ｎｍの赤外で、安定な高出力がダイオードレーザ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザから得られます。
 |
| ダイオードレーザ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４グリーンレーザー（ＳＨＧ）の基本構成 |
◆Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップレーザの単一縦モード発振が、高出力、高傾斜効率で達成されました。このような単一モード光源は、Ｎｄレーザシステムの注入同期マスター発振器用として開発されました。
◆１．３４μｍにおける誘導断面積が大きいので、Ｎｄ：ＹＶＯ４はダイオードレーザ励起１．３μｍレーザ用としても効果的な結晶です。１ｍｍ長のＮｄ：ＹＶＯ４結晶を、８０８ｎｍで８５０ｍWの出力で励起したところ、１．３４μｍで５０ｍWの出力が得られました。ちなみに、２ｍｍ長のＮｄ：ＹAG結晶の場合は３４ｍWでした。
第二高調波発振（Ｒ.Ｇ.Ｂ.レーザー）
◆Ｎｄ：ＹＶＯ４＋ＫＴＰ結晶の組み合わせで、赤色およびグリーンのコンパクトな固体レーザーが出来ます。 特に、グリーンレーザーはこの方式で、世界中で製造され市販されています。 ３ｘ３ｘ１ｍｍ・Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶 ３ｘ３ｘ５ｍｍ・イントラキャビテイ ＫＴＰ結晶にて、８９０ｍWダイオードレーザー励起で、７６ｍW以上の単一横モード（ＴＥＭｏｏ）のグリーンレーザーが得られています。 しかしながら、ワット級以上のグリーンレーザーのＳＨＧ結晶としては、ＬＢＯ結晶をお勧めします。
◆Ｎｄ：ＹＶＯ４＋ＬＢＯ結晶（ＮＣＰＭ）の組み合わせで、１０W以上のグリーンレーザーが市販されています。 中の結晶が中国ＪＤＳＵ−ＣＡＳＩＸ製であることは、意外と知られていません。 単一縦モード（ＳＬＭ），Ｑスイッチ動作のパルス、およびＵＶ出力レーザーもあります。
◆Ｎｄ：ＹＶＯ４＋ＢＢＯ結晶の組み合わせで、４００ｍW以上のブルーレーザーも市販されています。
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶の仕様
保証値は下表のとおりです。
| Nd: Dopant Level: |
0.1 - 3.0 atm% |
| Standard Dimensions: |
3x3x3 mm3, 3x3x1 mm3,
3x3x0.5 mm3 |
| Wavefront Distortion: |
< l/8 at 633 nm |
| Scattering Sites: |
invisible, probed with a He-Ne laser |
| Orientation: |
a-axis or c-axis cut, +-0.5 deg. |
| Dimensional Tolerance: |
+0.2/-0 mm |
| End-faces Configuration: |
Plano/Plano |
| Scratch/Dig Code: |
10/5 per MIL-O-13830A |
| Flatness: |
l/10 at 633 nm |
| Clear Aperture: |
> Central 90% |
| Parallelism: |
< 10 arc sec. |
| Perpendicularity: |
< 5 arc min. |
⇒⇒⇒ kdhow@shirt.ocn.ne.jp
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Nd:YAG(Nd:Y3Al5O12)結晶
Nd:Y3Al5O12は固体レーザの材料としては世界中で最も使用
実績がありますが、中国製は品質・信頼性の点
で見劣りしていました。 ところがここ２−３年で非線形光学結晶（主にＫＴＰ・ＬＢＯ結晶）で世界最大のメーカに
急成長したＣｒｙｓｔｅｃｈ社では、並行してＮｄ：ＹＡＧ結晶も供給しており
、すでに大量生産の実績・体制にありま
す。 結晶のコーティングは米国Ｖｅｅｃｏ製ＩＢＳ装置（３台保有）で行いますので高い信頼性があります。
標準Ｎｄ：ＹＡＧロッド
|
Part No.
|
Doping
|
Dimension
|
Coating
|
|
YAG0305 |
1%
|
f3X50mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0404 |
1%
|
f4X40mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0606 |
1%
|
f6X60mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0608 |
1%
|
f6X80mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0610 |
1%
|
f6X100mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0612
|
1%
|
f6X120mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0812 |
1%
|
f8X120mm
|
AR/AR@1064nm
|
|
YAG0813 |
1%
|
f8X135mm
|
AR/AR@1064nm
|
他のサイズのロッドも可能です。
1064nm/808nm
２波長コート可。 CRYSTECH社保有の米国 Veeco社製
IBS (Ion Beam Sputtering）装置 ３台
Ｎｄ：ＹＡＧの仕様
|
Doping(atm%):
|
0.9%~ 1.1%
|
|
Orientation:
|
<111> crystalline direction
|
|
Wavefront distortion:
|
l/8
per inch @ 633 nm
|
|
Extinction Ratio:
|
>28dB
|
|
Dimension Tolerances
|
Rods
with diameter: ¡À0.025 mm , Length: ¡À0.5 mm
|
|
Surface quality:
|
10/5
Scratch / Digper MIL-O-1380A
|
|
Parallelism:
|
< 10
arc seconds
|
|
Perpendicularity:
|
< 5
arc minutes
|
|
Clear Aperture:
|
>90%
|
|
Flatness:
|
<l/10
@ 633 nm
|
|
chamfer:
|
<0.1
mm @ 45deg.
|
|
Barrel Finish:
|
50-80 micro-inch (RMS) ,
|
|
Anti-Reflection Coating:
|
R <
0.20% @ 1064 nm per surface. Damage threshold over 1GW/cm2@
1064nm, 10 ns and 10 HZ.
|
|
High-Reflection Coating:
|
Standard HR coating with R>99.8% @ 1064nm and R<5% @ 808nm
|
| |
|
基本のパラメータ
|
Chemical Formula:
|
Y3Al5O12
|
|
Crystal structure:
|
Cubic
|
|
Lattice constant:
|
12.01Å
|
|
Melting point:
|
1970
oC
|
|
Density:
|
4.5g/cm3
|
|
Reflective Index:
|
1.82
|
|
Thermal Expansion Coefficient:
|
7.8x10-6 /K <111>
|
|
Thermal Conductivity (W/m/K):
|
14W/m/K, 20º C
10.5W/m/K, 100º C
|
|
Mohs
hardness:
|
8.5
|
|
Stimulated Emission Cross Section:
|
2.8x10-19 cm-2
|
|
Relaxation Time of Terminal Lasing Level:
|
30
ns
|
|
Radiative Lifetime:
|
550
m s
|
|
Spontaneous Fluorescence:
|
230
m s
|
|
Line
|
0.6
nm
|
|
Pump
Wavelength
|
807.5nm
|
|
Polarized Emission
|
Unpolarized
|
|
Thermal
Birefringence
|
High
|
|
Absorption band at
pump wavelength
|
1nm
|
|
Loss
Coefficient:
|
0.003 cm-1 @ 1064nm
|
|
Ｎｄ：ＧｄＶＯ４レーザー結晶
Nd:GdVO4はダイオード励起固体レーザの材料としては有望であり、Ｎｄ：ＹＡＧの７倍の励起エネルギー
（８０８ｎｍ）吸収効率で、３倍の誘導放出面です（１０６４ｎｍレーザにて）。 またNd:YVO4との比較では、
結晶の熱伝導性が優れており、Nd:YVO4では困難な高出力レーザも可能となります。
ＫＴＰ・ＬＢＯを共振器内で使用した１０６４ｎｍ・１３４０ｎｍのＣＷ・ＳＨＧレーザでは、スロープ効率・変換
効率でNd:YVO4を上回っています。 直径３−１０ｍｍで長さ６０−７０ｍｍのNd:GdVO4結晶も可能です。
Basic
Properties:
|
Chemical
Formula
|
Gd.99Nd.01VO4
|
|
Dopant
Concentration Nd3+, at.%
|
1.0±
0.1
|
|
Crystal
Structure
|
Zircon
Tetragonal, space group D4h-I4/amd
a=b=7.212, c=6.350
|
|
Space
Group
|
I41/amd
|
Optical
Properties:
|
Lasing
Transition
|
4F3/2
–4I11/2
|
|
Lasing
Wavelength, nm
|
1062.9
|
|
Emission
Cross Section,
(E
½
½
c,
at 1064
nm) cm2:
|
7.6x10-19
|
|
Absorption Cross Section,
(E
½
½
c,
at 808 nm) cm2:
|
4.9x10-19
|
|
Density:
|
5.48g/cm3
|
|
Mohs
hardness:
|
4.6-5
|
|
Linewidth:
|
3 nm
|
|
Relaxation Time of Terminal Lasing Level:
|
100ms
|
|
Absorption Coefficient,
(E
½
½
c, at 808 nm) cm-1
|
74
|
|
Thermal Conductivity, W/(mxK):
<110>
|
11.7
|
|
Density,
g/cm3
|
5.47
|
CRYSTECH社保有の IBS (Ion Beam
Sputtering）装置 米国 Veeco社製
Index of Refraction (at 1064
nm):
|
Wavelength
|
500
|
630
|
850
|
1064
|
1300
|
1400
|
1550
|
|
no
|
2.0488
|
2.01685
|
1.99490
|
1.98535
|
1.97889
|
1.97683
|
1.97410
|
|
ne
|
2.31219
|
2.25431
|
2.21482
|
2.19813
|
2.18742
|
2.18419
|
2.18009
|
Demonstrated Performance in Diode Pumped Laser Systems
|
Laser
Operation
|
Output wavelength (µm)
|
Frequency Doubler
|
Slope
Efficiency (%)
|
Max.
Optical Conversion Efficiency (%)
|
|
cw
|
1.06
|
none
|
42.9
|
38.1
|
|
cw
|
1.34
|
none
|
40.2
|
n/a
|
|
cw
|
0.53
|
KTP
|
n/a
|
21.0
|
|
cw
|
0.67
|
LBO
|
n/a
|
2.8
|
|
Q-switched
|
1.06
|
none
|
31.6
|
n/a
|
|
Q-switched
|
0.53
|
KTP
|
n/a
|
25.0
|
Information Regarding Neodymium Laser Host Crystals
|
|
Nd:YVO4
|
Nd:GdVO4
|
Nd:YAG
|
|
Laser wavelengths
|
914nm
1064.3nm
1342.0 nm |
912nm
1062.9 nm
~1340 nm |
946nm
1064.2 nm
1338.2 nm
|
|
Emission bandwidth
(linewidth
at 1064 nm)
|
0.8 nm
|
No data
|
0.45 nm
|
|
Effective laser cross section
(emission cross section at 1064 nm)
|
15.6 x 10-19
cm-2
|
7.6 x 10-19cm-2
|
6.5 x 10-19
cm-2
|
|
Polarization
|
Parallel to c-axis
|
Parallel to c-axis
|
unpolarized
|
|
Radioactive lifetime (microseconds)
at 1% Nd doping
|
~ 100 µs
|
~ 95 µs
|
230
µs
|
|
Pump wavelength
|
808.5 nm
|
808.4 nm
|
807.5 nm
|
|
Peak pump absorption at 1% doping
|
~ 41 cm-1
|
~ 57 cm-1
|
|
|
Thermal conductivity, W/mK
|
5.1
|
11.7(Ref. 7)
|
14
|
|
Doping concentration range
|
0.1 - 3.0%
|
0.1 - 3.0%
|
0.1 - 2.0%
|
Material Properties: Comparing Nd:GdVO4 and Nd:YVO4
|
|
Nd:GdVO4
|
Nd:YVO4
|
|
Crystal Structure, Space
Group
|
Tetragonal, I41/amd |
Tetragonal, I41/amd
|
|
Lattice constants, nm
|
a:0.721
b:0.635
|
a:0.721
b:0.629
|
|
Melting temperature, °C
|
1780
|
1825
|
|
Thermal expansion @25°C,
x10-6/°C |
a
|
1.5
|
a
|
4.43
|
|
b
|
7.3
|
b
|
11.4
|
|
Specific heat @25°C,
cal/mol K
|
32.6
|
24.6
|
|
dn / dT, x10-6
/°C
|
4.7
|
2.7 |
Nd:GdVO4’s Specification:
|
Nd: Dopant Level
|
1.0 atm% , 0.5%
|
|
Wavefront Distortion
|
<
l/8
at 633 nm
|
|
Scattering Sites
|
invisible, probed with a He-Ne laser
|
|
Orientation
|
+/-0.5°
|
|
Dimensional Tolerance
|
+0.1/-0.1
|
|
Surface quality
|
10/5 Scratch/Dig per MIL-O-13830B
|
|
Flatness
|
l/10
at 633 nm
|
|
Clear Aperture
|
> Central 90%
|
|
Parallelism
|
< 10 arc sec.
|
HR/AR Coating:S1:
HR@1064&532nm
HT@808nm
S2:
AR@1064&532nm
AR/AR Coating:
S1:
AR@1064nm&532nm
HT@808nm
S2:
AR@1064&532nm
Note:
Other specifications of Nd:GdVO4 crystals and coatings are
available upon request.
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Yb doped Laser Crystals
リトアニア Altechna社の結晶で、欧州市場ではもっとも販売実績があります。
 |
Features
 |
High absorption coefficient @ 980 nm |
|
High stimulated emission cross
section |
|
Low laser threshold |
|
Extremely low quantum defect lpump/lse |
|
Broad output at 1020-1060 nm. |
|
High slope efficiency with diode
pumping (>55%). |
|
High Yb-doping concentration |
|
| Parameter |
KGW |
KYW |
GdCOB |
| Crystal Strusture |
monoclinic |
monoclinic |
monoclinic |
| Space Group |
C62h-C2/c |
C62h-C2/c |
|
| Cell Parameters |
a = 0.809 nm
b = 1.043 nm
c = 0.7588 nm
b = 94° |
a = 0.805 nm
b = 1.035 nm
c = 0.754 nm
b = 94 |
|
| Parameter |
3% Yb:GdCOB |
5% Yb:KYW |
5% Yb:KGW |
| Absorption peak wavelength, lpump, [nm] |
|
981.2 |
981.2 |
| Absorption linewidth, LD-pump, [nm] |
|
3.5 |
3.7 |
| Peak absorption cross-section, spump, [cm2] |
|
1.33x10-19 |
1.2x10-19 |
| Peak absorption coefficient, [cm-1] |
|
40 |
26 |
| Emission wavelength, lse, [nm] |
|
1025 |
1023 |
| Emission linewidth, Dlse, [nm] |
|
16 |
20 |
| Peak emission cross-section, sse, [cm2] |
|
3x10-20 |
2.8x10-20 |
| Quantum effect, lpump/lse, [nm] |
|
0.957 |
0.959 |
| Fluorescence lifetime, tem, [ms] |
|
0.6 |
0.6 |
超短パルスレーザの例 (1.1W-励起 980nm)
131fs ３ｍｍ長・Yb:KGW結晶 5 at%, 120mW出力 1045nm(10.5nm FWHM)
112fs ３ｍｍ長・Yb:KGW結晶 5 at%, 108mW出力 1045nm(11.7nm FWHM)
135fs ３ｍｍ長・Yb:KYW結晶 5 at%, 150mW出力 1045nm(11.7nm FWHM)
101fs ３ｍｍ長・Yb:KYW結晶 5 at%, 100mW出力 1046nm(12.5nm FWHM)
薄ディスク結晶 0.16mm Yb:KYW結晶 5 at%にて、22W出力 240fs 1028nm
ＬＤ励起固体レーザー設計の概要図（一例）
波長変換の解説→非線形光学結晶
半導体レーザ レーザ結晶 非線形結晶
↓ ↓ ↓
赤色レーザ
Nd:YVO4 + KTP, LBO, BiBO,
1342nm
PPKTP, →671nm
Nd:YAG + KTP,
LBO, BiBO
1319nm
PPKTP →659.5nm
緑色レーザ
Nd:YVO4 + KTP, LBO, BiBO,
1064nm
PPKTP, →532nm
Nd:YAG + KTP,
LBO, BiBO
1064nm
PPKTP →532nm
青色レーザ
Nd:YAG + LBO,
BiBO
946nm
PPKTP →473nm
Nd:YVO4 + LBO, BiBO,
912nm
PPKTP, →456nm
2.8W CW 青色レーザー 473nm
Nd:YVO4 (Nd:YAG,Nd:GdVO4)
Diffusion-Bonded
複合結晶
cw High Power Blue Laser (2.8W)
非線形結晶：BiBO
→
|
|
 |
|
Nd:YAG (Nd:GdVO4) cw
middle Power Green Laser ↑
非線形結晶： LBO
or BIBO
|
Nd:YVO4 (Nd:GdVO4) cw middle
Power Green Laser ↑
非線形結晶： LBO
or BIBO
|
|
 |
 |
|
Nd:YAG (Nd:GdVO4) pulsed
middle Power Green Laser ↑
非線形結晶： LBO or BIBO
|
Nd:YAG
(Nd:GdVO4) pulsed middle Power UV Laser ↑
非線形結晶： LBO
or BIBO
|
|
 |
 |
|
UrafastUlt
Pulse blue Laser ↑
|
Nd:YAG
(Nd:GdVO4) OPO Laser
↑
|
|
 |
 |
|
Nd:YAG (Nd:GdVO4, Nd:YVO4) low Power blue cw
Laser↑
非線形結晶： LBO or BIBO
|
Nd:YVO4 (Nd:GdVO4) low Power blue cw
Laser ↑
非線形結晶： LBO or BIBO
|
|
 |
 |
|
Nd:GdVO4 low power blue cw laser ↑
|
Low Power Green Laser (TEMoo） ↑
DPM
(Diode-Pump Microchip) レーザー結晶： Nd:YVO4 or
Nd:GdVO4→接合←非線形結晶： KTP or BIBO
|
|
 |
|
Nd:YAG (Nd:GdVO4) or Nd:YVO4 ZIGZAG
LASER ↑
|
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これから固体レーザーに取り組む方に
１．
Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ４，Ｎｄ：ＧｄＶＯ４
固体レーザーについては、その使用実績、価格および安定供給（供給メーカが何社かある）
の観点でみると、Ｎｄ：ＹＡＧまたはＮｄＹＶＯ４結晶を使用したレーザーに限定される。
Nd:YVO4レーザーについては、日本ですでに年間１万台近くが生産されていると推測される。
Nd:GdVO4レーザー結晶は特性はNd:YVO4に近く、熱伝導性はNd:YＡＧ結晶並みですので、
高出力のレーザも可能となる新しいレーザー結晶です。
２．
両レーザ結晶の比較
|
|
出力パワー1064nm |
利用発振波長 |
ビーム |
パルス化 |
|
Nd:YAG
|
高・中出力向き
Ｗ〜ｋＷ |
1064nm, 1319nm
946nm |
劣る |
容易
〜数10kHz
高繰り返しは難しい |
|
Nd:YVO4
|
中・低出力向き
ｍＷ〜30Ｗ |
1064nm, 1342nm
914nm |
単一偏波が容易
ビーム品質良
発振効率：大 |
高繰り返し要
数10kHz以上 |
| Nd:GdVO4 |
高・中・低出力向き
ｍＷ〜数百Ｗ |
1064nm, 1340nm
912nm |
単一偏波が容易
ビーム品質良
発振効率：大 |
高繰り返し要
数10kHz以上 |
Nd:YVO4は結晶の熱伝導性がNd:YAGより劣るため、発熱対策が重要。
Nd:YVO4結晶のＮｄドープ量は0.27%〜3%まで各種あり、
米国の複数の著名レーザーメーカでは
0.5%
4x4x8mmにて>10W(1064nm)を出している。
Nd:YVO4結晶パルス化は容易ではなくNd:YAG用Ｑスイッチでは効率が良くない。ＲＴＰ結晶の
Ｑスイッチを推奨します。
Cr4+:YAG（アブソーバー）結晶を挿入してパルスは可能。高速自走パルスが発生。外部パルス
電源は不要。
３． ＳＨＧ結晶比較 波長変換の解説→非線形光学結晶
|
R.G.B. |
非線形結晶 |
耐ダメージ |
NLO定数 |
温度条件 |
ビーム品質 |
価格 |
|
G.
532nm
グリーン |
KTP含む
HGTR-KTP |
中 |
中 |
室温 |
中国製？ イスラエル製良 |
安価
中 |
|
LBO |
強大 |
小 |
室温 |
良 |
中 |
| BBO |
強 |
中 |
室温 |
楕円？ |
中 |
| BIBO |
強 |
中 |
室温 |
良 |
中 |
|
.B. ブルー |
LBO |
中 |
小 |
室温 |
良 |
中 |
| BBO |
強 |
中 |
室温 |
楕円？ |
中 |
| BIBO |
強 |
中 |
室温 |
良 |
中 |
|
PPKTP |
中 |
大 |
室温 |
良 |
高 |
|
PPLiNbO3 |
低 |
大 |
高温 |
良くない |
中 |
|
KNbO3 |
中 |
中 |
温度制御厳密 |
？ |
高 |
|
R.. レッド |
KTP, etc. |
|
|
|
|
|
パワーレーザの応用では最も重要な数値はダメージ閾値である。ＮＬＯ定数が大きくてもダメージ
閾値が小さければ使い物にならない。ＮＬＯ定数大きいのが良い結晶だとするのは間違いである。
非線形結晶のトップメーカＣＡＳＩＸでは、１Ｗ以上の１０６４ｎｍレーザーのＳＨＧにはＫＴＰを
推奨していないが、イスラエルで優秀なＫＴＰが開発されてからは、かならずしもそうとは言えない。
ＫＴＰにはグレートラック発生の現象があり注意が必要。
ＬＢＯには、１０６４ｎｍレーザーのＳＨＧ用として、３種の位相整合がある。
４元素以上で成り立つ結晶（KTPも）の品質向上は困難さがあり、良質結晶は難しい。
３．
Ｃｒｙｓｔｅｃｈ社レーザー結晶・非線形結晶・ミラー等
Ｃ
ｒｙｓｔｅｃｈのレーザー結晶は２００２年以降、急速に生産実績が増えています。
ハイパワーバージョン
１Ｗ〜３０Ｗ １０６４ｎｍ 非線形結晶はＬＢＯを推奨 コートは
ＩＢＳ法
ローパワーバージョン
１Ｗ以下ｍＷ級１０６４ｎｍ 非線形結晶はＫＴＰを推奨 コートは
ＩＢＳ法
ＤＰＭ
(Diode Pumped Microchip)結晶
Nd:YVO4とKTP結晶を張り合わせた結晶で両面にミラーコートしたもの。ＴＥＭｏｏ
接着剤接合ＤＰＭはグリーン出力〜１０ｍＷまで、オプティカルコンタクト接合ＤＰＭは
グリーン出力〜６０ｍＷ． Cr4+:YAG結晶を入れ３結晶を張り合わせて、パルス出力の
ＤＰＭ結晶を開発中。 将来は、シングル縦モード出力も狙う。
４．
当社の販売実績
ローパワーバージョンのNd:YVO4とKTP結晶を〜９０００セット／年を納入中。
ハイパワー用のパルスﾚｰｻﾞには高繰り返しRTP-Qスイッチが利用されます。
１３４２ｎｍ用Nd:YVO4結晶が地上波ディジタル放送網の光通信用光源に採用(200mW)
その他、測量機用レーザー光源、プリンター用光源、環境測定装置用光源、など等
発売したばかりのＤＰＭ結晶の国内需要はかなり大きいと思われます。
当社よりOEM供給されるこれら結晶は、専用の計測・発振装置にて品質チェックされた結晶
が納入されています。レーザに使用される結晶は、通常の計測装置では品質欠陥の発見は難
しく、レーザ発振時と同等の高密度エネルギーで計測しないと発見できないものもある。
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ＤＰＭ緑色レーザ発光素子 ＤＰＭ素子の Ｐ／Ｎ ・ 仕様
DPM結晶の概要
緑色（グリーン）レーザは、波長が短いので、大きい量子エネルギーを有し、水中での
透過性が優れ、人の視感度が最も高い、等の利点があります。このため緑色レーザのニー
ズは多分野にわたり存在しますので、小型で、低価格、高信頼、取り扱いが容易な緑色
レーザの出現が期待されています。
Ｃｒｙｓｔｅｃｈ社のＤＰＭ結晶（Nd:YVO4レーザ結晶とKTP波長変換結晶）は、
＊Nd:YVO4レーザ結晶・KTP波長変換結晶、両結晶とも自社内で成長・加工している。
（大多数の中国メーカはＫＴＰ結晶は自社内では成長させていない）
＊コーティングは米国製・ドイツ製の高級装置でおこなっている。
0.1mW〜10mW
CW 低出力用DPM結晶（接着剤方式）
0.1mW〜60mW
CW 高出力用DPM結晶（光学コンタクト方式）
パルス出力のDPM結晶（開発中）
DPM結晶の出力特性
（接着剤接合方式） 最大出力10mW(532nm)
TEMoo
（オプティカルコンタクト方式） 最大出力60mW(532nm)
TEMoo
コーティング仕様
入力面
HR R>99.8% @1064nm
HT R<5% @808nm
HR R>99% @532nm
出力面
HR R>99.8% @1064nm
HT R<5% @532nm
DPM結晶は極めて高精度で加工されています。詳細はお問い合わせ下さい。
DPM結晶の特長
DPM結晶に使用されているNd:YVO4レーザ結晶は、Nd:YAG結晶と比較して次の２つの大きな
利点があります。 ■誘導放出断面が４倍以上大きい。■808nm付近の励起波長吸収幅
が広く、励起半導体レーザ波長の熱的変動に対して安定である。
DPM結晶に使用されているKTP波長変換結晶は、■ＳＨＧ結晶としては最も広く使用され安価。
■非線形光学定数が大きい ■広い角度整合性・小さいウオークオフ
■広い温度・スペクトル許容幅 ■良好な熱変動特性・高いダメージ閾値 です。
使用されているNd:YVO4レーザ結晶は、Ndが３％の高濃度の結晶を採用しました。 この
高濃度は、レーザ光の誘導放出の場所を特定し、利得材の発熱場所を特定し、それが強力な
熱マイクロレンズ効果をもたらします。 このレンズ効果が、高エネルギー密度の小さい
ビームウエストのレーザ光の集光性となります。 これで揺らぎ変動のないしっかりした
TEMooモードのレーザ光が可能となります。
ご使用上の注意点
１）
励起レーザダイオードの偏波面の方向はNd:YVO4レーザ結晶の光学軸（DPM結晶側面の
ドットマーク方向）に平行にして下さい。最大のエネルギー吸収の方向です。
２）
使用にあたってはDPM結晶の入出力面を清浄に保っておいて下さい。ほこり等が付着して
いると出力パワーが著しく落ちてしまいます。
３）
励起レーザダイオードの焦点位置を調整して最大の出力が得られるポイントを探して下さい。
位置によっては出力が大きく変ります。
４）
必要に応じて、DPM結晶の後段に1064nm・808nmのカットフィルターを挿入して下さい。
５）
Nd:YVO4レーザ結晶の発熱対策（放熱処理）がDPM結晶グリーンレーザの成否において最大の
ファクターです。この点で接着剤方式DPM結晶は不利であり、出力は低く抑えられています。
その他ご質問は下記にご遠慮なくお願い致します。（パルス出力用DPM結晶は開発中）
⇒⇒⇒ kdhow@shirt.ocn.ne.jp
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