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由半导体激光器泵浦的固体激光器兼容了半导体激光器和固体激光器的双重优点,具有体积小;总体转换效率高;较高的频率稳定性和更窄的线宽;能得到极限衍射光束;可靠性高,寿命长;结构简单等方面的优点,在国防、光电子产业、光通讯和医疗卫生等领域有着重要的应用。掺钕(Nd3+)的YVO4晶体(Nd:YVO4)由于适合于二极管激光器泵浦并且有具有很好的激光性能,在1064nm处具有较大的受激发射截面,大约为Nd:YAG的5倍,达25×10-19/cm2;在808nm处的吸收系数是M:YAG的3.5倍;其吸收带宽为21nm,是Nd:YAG的2倍;低的阈值功率,仅为M:YAG的一半;有高的输出斜效率和重复频率,与Nd:YAG一样已成为一种很重要的激光晶体。
随着Nd:YV04晶体的广泛应用,用该晶体制成的激光器泵浦功率也越来越高,可高达几十瓦,因此对晶体的激光转换效率要求更高。为保证M:YV04晶体能在较高功率的激光器下应用,晶体的质量要求将更高,晶体的均匀性要提高,同时吸收也要减少。
由于Nd:MY04在高温下容易分解,并且钒容易变价,所以M:YVOi晶体是在多组分的环境下生长出来的,要获得高质量的晶体相对来说比较困难。本文研究了坩埚的加工方法、保温和退火等生长工艺的改变对晶体吸收和均匀性等晶体特性的影响。由于目前该晶体产生激光振荡输出的主要应用波长是1064nm,所以我们着重研究了晶体在1064nm处的吸收,同时对晶体的透光率和其它内部质量也做了一些讨论。采用轧板法加工铱坩埚,使埚壁厚薄更加均匀,有利于温场的稳定。增加后热器,使气相温场的梯度减少,减少了晶体的应力;生长界面更加平坦、稳定;坩埚温度降低,熔体的分解减少,掺杂到晶体中的杂质也会减少。通过退火,晶体可减小应力、改善组成和结构均匀性。实验结果表明,用该方法生长晶体时,温场较为平稳、晶体外形容易控制:所得晶体在1064nm处的吸收较少,曲线较平,一致性较好;加工过程没有什么应力。