激光晶体应用|胤丞光电|激光晶体

一般的激光晶体都是YAG材料，激光晶体市场，叫钇铝石榴石。

　　作为工业上使用较多的都是高掺钇铝石榴石，也就是说掺入不同的元素来达到不同的效果；作为工业激光，关注以

下性能

在相同的输入功率下，生热量底

棒体打磨，特别是端面精度要高

掺杂浓度高(比如YD，可达30at.%以上)，有较长的荧光寿命

晶体光谱简单，无激发态吸收和上转换，且无荧光浓度猝灭

　　至于几类激光晶体的优缺点，这个不存在吧，它们运用在不同的地方呢，简单的阐述一下吧。

　　一、Nd:YAG晶体是目前综合性能很好的固体激光材料，具有高增益、低阈值、高效率、低损耗、热导率和抗热冲

击性好的特性，适合多种激光工作模式（连续、脉冲、Q开关、锁模、倍频等），广泛应用于工业、医学、军事和科研

领域。

　　　　Nd:YAG的特性

　　高增益

　　低阈值

　　高的效率

　　低损耗

　　热导率高

　　抗热冲击性好

　　二、Nd，Ce:YAG掺钕和钇铝石榴石)激光棒是重复频率风冷激光器理想的工作物质，激光晶体棒，广泛用于小型激光测距机和激

光医学仪

　　Nd，Ce：YAG的优势

　　高的效率，低阈值

　　高光学质量

　　良好的抗紫外辐射特性

　　良好的热稳定性

　　重复频率特性好

　　三、YCr4+:YAG晶体是一种很好的激光晶体。它适用于Q开关、二极管泵浦、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4泵浦灯

及其他掺杂Nd或Yb的波长0.8-1.2um的激光器。它具有较高的稳定性与可靠性、寿命长、抗损伤的特性，它将是一种

理想的被动Q开关材料。

　　　　YCr4+:YAG的优势

寿命长

抗损伤

高稳定性

高可靠性

　　四、Er:YAG是一种优良的2.94μm激光晶体，广泛应用于激光医学系统及其它领域。

Er:YAG晶体是3mm激光的较重要工作物质，并且具有斜率效率高、可在室温下激光工作、激光波长处在人眼安全波段范

围内等特点。2.94mm

Er:YAG激光已经大量用于医学领域中外科手术、皮肤科美容、牙科等。

　　　　Er:YAG的优势

高斜率效率

室温工作

激光工作波长对人眼相对安全

　　五、Yb:YAG是一种很有前途的激光材料，它比传统的掺Nd激光材料更适合二极管泵浦。与常用的Nd：YAG晶体相

比，Yb:YAG的二极管泵浦吸收带带

宽，能有效降低激光二极管热管理要求。它具有较长的高激光能级寿命，每单位泵浦功率的热负荷低3－4倍。掺镱YAG

晶体被期望替代掺钕YAG晶体用于高功

率的二极管激光器，以及其它相关的应用中。

　　　　Yb:YAG的优势

高斜率效率

高光学质量

热导率高，机械强度高

无激发态吸收和上转换

单位泵浦功率产生的热负荷比Nd:YAG晶体低

二极管泵浦吸收带宽约8nm的940nm

适合常用的高功率InGaAs激光二极管（波长940nm或970nm）泵浦

　　六、CTH:YAG（Cr，激光晶体应用，Tm，Ho:YAG）为近年来固体激光研究的热点领域之一，其产生2.1μm波长激光的优良晶体，以其

为工作物质的2.1μm激光在医学、光通讯、遥感和激光雷达、激光化学、激光光谱、材料加工等方面显出重要的应用前

景。

　　　　CTH:YAG的主要优点

脉冲输出能量高

适合重复频率工作

可于室温高效率工作

适合灯泵浦，也可以适用二极管泵浦

激光工作的波长对人眼相对较为安全

　　七、Nd:YLF晶体是连续激光、锁模激光的理想激光晶体材料，它的热透镜效应非常小，荧光线宽宽，输出线偏振光

。Nd:YLF能够产生1047nm和1053nm波长激光，在惯性约束激光聚变科研项目中获得重要应用。

　　Nd:YLF晶体的主要优点

相对小的受激发射截面

**大荧光线宽，连续激光应用等有较低的激发光阈值

有效地单模工作，输出高功率和低光束发散角

输出线偏振激光有利于获得高效率Q开关和倍频输出

大直径圆棒或大尺寸板条同样获得均匀模式激光输出

适合作为高功率钕玻璃激光系统振荡器和预放器。

八、Nd:YVO: 与Nd:YAG相比Nd:YVO4对泵浦光有更大的受激发射截面和较高的吸收系数。它是一种性能优良的激光晶

体，适合制造激光二极管泵浦，特别是中低功率的激光器。可以制成输出近红外、绿色、蓝色到紫外线等类型的全固态

激光器。现在Nd:YVO4激光器已经在材料加工、机械、晶片检验、医学检验等多个领域得到广泛应用，而且Nd:YVO4

二极管泵浦固态激光器正在迅速取代传统的水冷离子激光器和灯泵浦激光器的市场。

　　Nd:YVO4的主要优点

光损伤阈值低，高斜率效率

为双轴晶体输出为线偏振

低频泵浦波长，易于单模输出

受激发射截面大，泵浦波长线宽的吸收高

在808nm的泵浦宽带为Nd:YAG的5倍

在1064nm处的受激发射截面是Nd:YAG的3倍

Yb:YAG是一种很有前途的激光材料，它比传统的掺Nd激光材料更适合二极管泵浦。与常用的Nd：YAG晶体相比，Yb:YAG的二极管泵浦吸收带带宽，能有效降低激光二极管热管理要求。它具有较长的高激光能级寿命，每单位泵浦功率的热负荷低3－4倍。掺镱YAG晶体被期望替代掺钕YAG晶体用于高功率的二极管激光器，以及其它相关的应用中。

YB:YAG的优势

高斜率效率

高光学质量

热导率高，机械强度高

无激发态吸收和上转换

单位泵浦功率产生的热负荷比Nd:YAG晶体低

二极管泵浦吸收带宽约8nm@0940nm

适合常用的高功率InGaAs激光二极管（波长940nm或970nm）泵浦

　　可调谐激光晶体：可调谐激光晶体是近年来探索激光晶体的一个热点。其中Ti3+：A12O3激光器是一种目前发展较1迅速、较1成熟、应用较1广泛的固体可调谐激光器，可调谐范围为600～1200nm，并可脉冲、准连续和连续等多种方式运转。目前已知激光晶体中，绝大多数是掺入稀土作为激1活离子的。

　　例如：Ce3+掺杂的激光晶体，激光晶体，获得可调谐紫外以及真空紫外激光输出的较1简单方法是抽运掺有稀土元素离子的激1活晶体，其中较1适合的稀土元素离子是三价shi离子，早期的基质晶体主要为：LiYF4、Y3A15O12和LaF3等，Ce3+掺杂的LuLiF4、Li—CaA1F6和LiSrA1F6也是近年来研制的紫外波段可调谐氟化物激光晶体[4]；Pr3+掺杂的激光晶体，在2007年，446 nm的GaN激光器泵浦新型晶体Pr：KY3F10，在谐振腔没有达到光学较1优化的时候较1高得到39 mW的连续输出，阈值是125 mW[5]；Tm3+掺杂的激光晶体，掺杂Tm3+的激光晶体的调谐波长在红外波段，应用较1多的是Tm3+：YAG晶体。Tm：YAG激光器已实现LD泵浦连续可调谐及调Q运转。目前通过对Tm3+：YAG晶体的敏化实现室温运转是一个重要的研究方向。