高功率YVO4晶体偏振棱镜
LD泵浦高功率高斜效率Nd_YVO4声光调Q激光器
at d ifferen t ou tpu t coupler tran s m ittance 图 3 不同透过率下 , 脉冲宽度与重复频率的关系
differen t ou tpu t coup ler trans m ittance 图 4 不同透过率下 , 峰值功率和重复频率的关系
此外, 即使在相同的泵浦和谐振腔结构下 , 由于不同的输出镜透过率影响了谐振腔的能量存储与提取 , 导 [ 11 12] 致激光晶体热效应产生差别, 从而对激光器输出光束质量会产生一定影响 。实验测量了输出光束的光束 质量, 在透过率较低情况下 ( T = 25 % , T = 30 % ) , 调 Q 后的光束质量因子 M 因子反而比连续时大。原因是在 输出耦合率较低时, 对激光棒内存储的能量提取不够, 导致热效应加剧, 因此输出光束质量变差。综合考虑后 实验中选取透过率为 35% 的输出耦合镜。图 5为泵浦电流 56 A 下时调 Q 状态下脉冲宽度和平均功率与重复 频率的关系。从图中可以看出 , 随着脉冲重复频率的提高, 平均输出功率增大, 脉冲宽度增加。
Fig . 1 E xperi m en tal schem at ic of the LD end pump ed Q sw itched N d: Y VO4 laser 图 1 LD 端面泵浦的 N d : YV O4 声光调 Q 激光器实验装置图
由光纤输出的泵浦光经过放大率为 1 3的耦合系统后, 入射至尺寸为 3 mm 3 mm 15 mm 的 a 轴切割 3+ 双端键合 Nd : YVO4 晶体内。 N d : YVO4 晶体两端分别是长度 1 . 5 mm 的无掺杂晶体 , 中部 Nd 离子掺杂原子 分数为 0 . 25 % 。晶体两端镀对 1 064 nm 和 808 n m 的双色增透膜 , 侧面用铟箔包裹, 置于循环水冷却的紫铜
大尺寸YVO_(4)晶体的自动控径提拉法生长
第５０卷第２期２０２１年２月人 工 晶 体 学 报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＶｏｌ．５０ Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０２１大尺寸ＹＶＯ４晶体的自动控径提拉法生长曾宪林，陈 伟，张 星，陈秋华（福建福晶科技股份有限公司，福州 ３５０００３）摘要：本文报道了在自动控制直径条件下大尺寸ＹＶＯ４晶体的提拉法生长研究。
利用改进的上称重法生长大尺寸ＹＶＯ４晶体，在提拉法单晶生长过程中，晶体扩肩部分采用斜率积分模式，转肩部分采用斜率积分过渡到直径积分模式，等径部分采用直径积分模式，应用这种分段控制方式成功地实现了ＹＶＯ４晶体的自动化生长。
采用４台５０型自动化生长炉对ＹＶＯ４晶体自动化生长工艺进行了长达一年的可靠性验证，预设技术目标为晶体直径大于４０ｍｍ，等径部分长度大于３０ｍｍ，Ｂ级晶体质量达８０％以上，采用自动控制方法生长晶体毛坯共计１３８个，晶体直径达标率为９９．３％，等径部分长度达标率为５３．６％，晶体生长良品率为８８．４％。
本文还讨论了影响晶体等径部分长度达标率的若干工艺因素。
关键词：ＹＶＯ４晶体；自动控制直径；改进的上称重提拉法；直径积分模式；斜率积分模式；提拉炉；可靠性验证中图分类号：Ｏ７８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００ ９８５Ｘ（２０２１）０２ ０２４８ ０５ＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＧｒｏｗｔｈｏｆＬａｒｇｅＳｉｚｅＹＶＯ４ＣｒｙｓｔａｌｗｉｔｈＡｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＤｉａｍｅｔｅｒＺＥＮＧＸｉａｎｌｉｎ，ＣＨＥＮＷｅｉ，ＺＨＡＮＧＸｉｎｇ，ＣＨＥＮＱｉｕｈｕａ（ＦｕｊｉａｎＣＡＳＴＥＣＨＩＮＣ．，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉｇｒｏｗｔｈｏｆｌａｒｇｅｓｉｚｅＹＶＯ４ｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｄｉａｍｅｔｅｒ．ＴｈｅｌａｒｇｅｓｉｚｅＹＶＯ４ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｇｒｏｗｎｂｙｔｈｅＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄｕｐ ｗｅｉｇｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＩｎｔｈｅＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉｇｒｏｗｔｈｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｒｇｅｓｉｚｅＹＶＯ４ｃｒｙｓｔａｌｓ，ｔｈｅｓｌｏｐｅｉｎｔｅｇｒａｌｍｏｄｅｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｈｏｕｌｄｅｒｅｘｐａｎｄｉｎｇｐａｒｔ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍｓｌｏｐｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｔｏｄｉａｍｅｔｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｈｏｕｌｄｅｒｔｕｒｎｉｎｇｐａｒｔ，ａｎｄｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｉｎｔｅｇｒａｌｍｏｄｅｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｔｈｅｅｑｕａｌｄｉａｍｅｔｅｒｐａｒｔ．ＴｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｇｒｏｗｔｈｏｆＹＶＯ４ｃｒｙｓｔａｌｈａｓｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｔｈｅｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｂｏｖｅ．ＴｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｇｒｏｗｔｈｐｒｏｃｅｓｓｏｆＹＶＯ４ｃｒｙｓｔａｌｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｗｉｔｈｆｏｕｒ５０ｍｏｄｅａｕｔｏｍａｔｉｃｆｕｒｎａｃｅｓｉｎａｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｏｎｅｙｅａｒ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｇｏａｌｏｆｇｒｏｗｎｃｒｙｓｔａｌｓｗａｓｐｒｅｓｅｔａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ａｃｒｙｓｔａｌｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｍｏｒｅｔｈａｎ４０ｍｍ，ａｌｅｎｇｔｈｗｉｔｈｔｈｅｅｑｕａｌｄｉａｍｅｔｅｒｐａｒｔｏｆｍｏｒｅｔｈａｎ３０ｍｍ，ａｎｄｍｏｒｅｔｈａｎ８０％ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＢ ｇｒａｄｅｑｕａｌｉｔｙｃｒｙｓｔａｌｓ．Ａｔｏｔａｌｏｆ１３８ｃｒｙｓｔａｌｂｏｕｌｅｓｗｅｒｅｇｒｏｗｎｂｙｔｈｅＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｏｄｅ．Ｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｄａｔａｗａｓｓｕｍｍｅｒｉｚｅｄａｓ９９．３％ｃｒｙｓｔａｌｂｏｕｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｄｉａｍｅｔｅｒ，５３．６％ｃｒｙｓｔａｌｂｏｕｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｌｅｎｇｔｈ，ａｎｄ８８．４％ｙｉｅｌｄｏｆｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｏｆｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｃｒｙｓｔａｌｂｏｕｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｌｅｎｇｔｈｏｆｅｑｕａｌｄｉａｍｅｔｅｒｐａｒｔｗｅｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＹＶＯ４ｃｒｙｓｔａｌ；ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｄｉａｍｅｔｅｒ；ｍｏｄｉｆｉｅｄｕｐ ｗｅｉｇｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｄｉａｍｅｔｅｒｉｎｔｅｇｒａｌｍｏｄｅ；ｓｌｏｐｅｉｎｔｅｇｒａｌｍｏｄｅ；Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉｆｕｒｎａｃｅ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ 收稿日期：２０２０ １１ ０４ 作者简介：曾宪林（１９７９—），男，江西省人，工程师。
2006.高重频双端泵浦全固态Nd∶YVO4声光调Q激光器
接近 808. 7nm，与 NdI YVO4 晶体的吸收峰相匹配。 采用自行研制的非球面光学耦合系统，将泵浦光整
中 l = l0mm，通 过 试 验 分 析 取 Pph = l5% P 。 pumpPower 图 2 就是根据上述参数计算出来的激光晶体热焦距
形为直径为 750!m 左右的圆形光斑，系统的传输透 与泵浦光功率和泵浦光斑半径之间的关系曲线，可
现了 l00khz 的高重复频率下的稳定调 O 激光输
出。最终在 晶 体 注 入 总 功 率 为 50W，最 高 重 复 频
率为 l00khz 的条件下，平均输出功率为l8. 2lW， 脉 冲 宽 度 为 62ns，相 应 光 光 转 换 效 率 为36. 4% 。 在最低重 复 频 率 为 l0khz 时，具 有 最 大 单 脉 冲 能 量 l. 3mJ，相应脉冲宽度为 l6. 4ns，峰值功率达到 了 80kW。 2 实验装置
激 光 与 红 外 No. 8 2006
石朝辉 张晶 牛岗等 高重频双端泵浦全固态 NdIYVO4 声光调 O 激光器
637
以明显看出，随着泵浦光功率的增加，晶体的热效应 变的越来越严重，相应的等效热焦距也越短。同时， 在同样的泵浦光功率水平下，泵浦光斑的尺寸越小， 晶体的热效应也越严重。因此，大功率泵浦时在基 本满足与腔膜匹配的条件下，泵浦光半径应该尽量 增大以减小晶体热效应。图 3 为根据有源腔结合晶 体热透镜效应，利用 ABCD 矩阵公式模拟计算出来 的激光晶体上的基模光斑半径尺寸与单个晶体热焦 距的关系曲线。在单端 25W 左右的注入功率，泵浦 光直径 750!m 的条件下，晶体热焦距为 130mm 左 右。从图 3 可以看出，在泵浦光功率的逐渐增加，相 应晶体的热焦距不断减小的整个过程中，泵浦光和 腔模之间都可以维持非常好的模式匹配，这是高功 率条件下获得基横模输出的根本条件［9］。
实验七 Nd：YVO4激光器的搭建及倍频实验
实验七Nd：YVO4激光器的搭建及倍频实验一.实验目的1. 学习固体激光器的搭建，熟悉不同腔型、不同温度下激光输出功率的差异。
2.了解光在非线性材料中的非线性极化及倍频过程中的有效非线性系数计算。
3.熟悉倍频过程中的角度相位匹配、温度相位匹配方法。
4.熟悉激光倍频晶体的调节及倍频效率的测量。
二.实验原理7.1Nd:YVO4激光器的搭建本实验提供半导体激光器温控驱动电源和激光系统两部分。
驱动电源主要用于半导体激光器的电流驱动和温度控制。
电源使用细节及步骤如下：1. 用“Current Set”电流时，因为用的是2W的LD, 所以调节电流时显示的电流值最大不要超过2A。
在不制冷情况下, 电流的调节最大值会相应的减小, 因为要是室内温度比较高的话电流还没有达到最大值时系统也有可能过热报错。
2. 电源电流和TEC热敏电阻值的切换按钮为后面板的“5，电源表头显示选择开关”，拨到“Cur”，前面板显示的是电流值，如拨到“Rt1”前面板显示的是TEC1的热敏电阻值，拨到“Rt2”前面板显示的是TEC2的热敏电阻值，此值可以通过热敏电阻与温度的换算表换算为具体的温度；“TTL”调制方式开关一般不用。
3. 先开电源开关（ON），缓慢调节“Current Set”电流按钮直至所需的电流值，工作中如果“Error，过热保护指示灯”显示红灯时，请立即把“Current Set”电流按钮逆时针调到最小并关闭电源按钮（OFF），休息半小时后再工作。
每次关闭电源开关前都要把电流调节到最小。
4. 控温电流调节电位器（边上的延伸调节钮），是用来调节制冷电流值，并通过热敏电阻显示的阻值，转化为具体的控制温度，可以通过调节此旋钮实现对TEC温度的控制。
每次关闭电源开关前, 控温电流调节电位器也要逆时针调节至最小。
(其初始都是在最小的位置)5. 使用时要注意不要碰掉电源与激光器之间的插头, 系统一旦突然断电对LD及制冷片都会造成很大的损伤。
钒酸钇偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应
钒酸钇偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应李华;李国华;邵俊平【摘要】In order to analyze the variation relation between light intensity splitting ratio and incident angle with He-Ne laser obliquely incident on YVO4 polarizing splitting prism,the mathematical formula of the light beam were deduced according to the geometric relationship,Fresnel formula and phase matching conditions.Through experimental verification,theoretical value accorded with experimental value,then the error was analyzed.It provides important reference information for the development of YVO4 polarizing splitting prisms as polarizing devices.%为了分析He-Ne激光斜入射钒酸钇偏光分束棱镜时光强分束比随入射角度的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,通过实验验证,发现理论值和实验值相符合,并对存在的误差进行了分析.这为钒酸钇棱镜在偏光器件中的应用提供了重要的参考价值.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2009(033)004【总页数】3页(P443-445)【关键词】光学器件;分束棱镜;分束比;入射角【作者】李华;李国华;邵俊平【作者单位】曲阜师范大学,激光研究所,曲阜,273165;曲阜师范大学,激光研究所,曲阜,273165;曲阜师范大学,激光研究所,曲阜,273165【正文语种】中文【中图分类】O435引言偏光器件的作用是将非线偏振光转变为线偏振光，为光信息的进一步调制做准备。
YVO_4双折射晶体生长及完整性分析
第32卷第1期2003年2月人工晶体学报JOURNAL OF SYNTHE TIC CRYSTALSVol.32No.1February,2003 YVO4双折射晶体生长及完整性分析王英伟1,程灏波2,刘景和1(11长春理工大学,长春130022;21中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130022)摘要:在较低氧分压的保护气氛中用提拉法(CZ法)生长YVO4晶体,采用自行设计的气压计,精密调节炉内的氧、氮比例,有效防止了晶体生长中的过度缺氧,生长出<33mm@31mm(等径)YVO4晶体。
设计了生长YVO4晶体最佳工艺条件:转速5~10r/mi n,拉速:2~6mm/h,生长周期:24h,液面上8mm温度梯度2.875e/mm。
用偏光显微镜对YVO4晶体的裂纹、散射颗粒、包裹物、偏心生长等缺陷进行观察,认为它们的成因主要是生长速率过快,生长环境中湿度大及晶体中存在分解和挥发性物质等。
关键词:YVO4晶体;提拉法;晶体缺陷中图分类号:O78215文献标识码:A文章编号:1000-985X(2003)01-0041-03Growth and Analysis on Completeness of YVO4Birefringent CrystalWANG Y ing-wei1,C HENG Hao-bo2,LIU Jing-he1(11Changchun University of Science and Technology,Changchun130022,Chi na;21Changc hun Instituteof Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130022,China)(Rece ived6August2002,acce pte d31Oc tobe r2002)Abstract:The YVO4crystal was grown in protective atmosphere with a little oxygen partial pressure based on the Czochralski(CZ)technique.To prevent crystal from oxygen-deficiency,the ratio of oxygen to nitrogen in the stove was precisely adjusted.The size of grown YVO4crystal reached<33mm@31mm(equa-l diameter).The optimum growth conditions are as follows:rotating at5-10r/min,pulling speed at2-6mm/h,growing cycle 24hour,the temperature gradient21875e/m m at8mm above liquid surfaces.Under the polarized microscope,we observed the crystal surface defec ts including cracking,scatter particles,inclusion,helix growth.I t is concluded that the reason for those defects should be the following factors:over-fast growth speed,highrelative-humidity,the decomposable and volatile matter in the crystal.Key words:YVO4crystal;CZ method;crystal defect1引言YVO4是一种非常优良的双折射光学晶体。
yvo4 晶体结构
yvo4 晶体结构
YVO4是一种重要的晶体材料，它的化学式为Yttrium Orthovanadate，是一种常用的非线性光学晶体材料。
它具有较高的
光学非线性系数，广泛应用于激光技术、光通信、光学传感等领域。
YVO4晶体的结构属于正交晶系，空间群为Pna21。
它的晶格常数为
a=7.12Å，b=7.21Å，c=6.29Å，α=β=γ=90°。
YVO4晶体的结
构是由钇离子(Y3+)和氧离子(O2-)构成的正交晶格，其中钇离子位
于晶格的中心，而氧离子则占据晶格的顶点和中心位置。
这种结构
使得YVO4晶体具有优异的光学性能和热学性能，适合用于激光器件
和光学器件的制备。
除了上述基本结构信息，YVO4晶体的特殊性质也使其在科学研
究和工程应用中备受关注。
例如，它具有较大的双折射和光学非线
性系数，使其成为制备光学调制器件和频率加倍器件的理想材料。
此外，YVO4晶体还具有较高的热光系数和较低的热光失配，这使得
它在高功率激光器件中有着良好的稳定性和耐用性。
因此，YVO4晶
体在激光技术、光通信、光学成像等领域有着广泛的应用前景。
总的来说，YVO4晶体具有优异的光学性能和热学性能，其结构
特点和特殊性质使得它成为重要的功能晶体材料，对于推动光学器件和激光技术的发展具有重要意义。
晶体偏振器件概述
三、用惠更斯作图法求取光线方向 p.485-486 晶体光轴平行于 波片的入射表面。
光轴
主面平行于纸面
入射光(Incident ray)
O 光垂直于纸面
e 光平行于纸面
optical axis
AA
AA
O’ E’
折射光方向 只有一个， O 但o光和 e E oe o e 光速度不同， 图1-b-1) 通过晶体后， 图1-b) 产生一个相 位差。 光线垂直入射时的双折射现象 应用。 (晶体表面平行于光轴)
波片的快轴和慢轴：快轴(Fast axis)和慢轴(Slow axis)
快轴：波片（晶体中）中传播速度快的光矢量 (Light vector)方向为快轴。 慢轴：称波片中传播速度慢的光矢量(Light vector)方向为慢轴。 波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？ 波片是透明的晶体制成的平行平面薄片，晶体光轴平行于波 片的入射表面。 负单轴晶体中，e光比o光传播速度快，e光的光矢量方向为快 轴。e光的光矢量在主平面内，平行光轴，即快轴平行于光轴。 正轴晶体中，o光比e光传播速度快，o光的光矢量方向为快轴。 0光的光矢量垂直主平面内，垂直光轴，即快轴垂直于光轴。
tg 2
2a1a2
2 a1 2 a2
cos
2 1
不同φ 值的偏 振.
偏振光的分类与表示
E Ex E y 2 2 a1 a2
2 x 2 1 2 Ey
椭圆形状分析：(
Ey Ey Ex Ex
I A o q A
o
q e
0.56I
e q A A
0.86I
q
a)
光轴垂直于入射面
b) 光轴平行于入射面
一、偏振棱镜 (Polarizing prism)