作者： 时间：2024-05-28
立陶宛3photon公司其产品大类主要有激光光学产品、激光和调Q晶体、非线性晶体、偏光光学器件和组件等。其中调Q晶体产品有Nd:YVO4（掺钕钒酸钇）、Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）、Cr:ZnSe（铬掺杂硒化锌）、Fe:ZnSe（铁掺杂硒化锌）、Dy:YLF（镝掺杂氟化钇锂）、Cr:YAG（铬掺杂钇铝石榴石）、Nd:YLF（掺钕氟化钇锂）、Alexandrite（紫翠玉或铬掺杂金绿宝石），本篇文章主要介绍立陶宛3photon公司调Q晶体的特点和应用领域。
一、Nd:YVO4 晶体– 掺钕钒酸钇晶体
吸收波长808 nm，发射波长 914、1064、1342 nm
Nd:YVO4晶体是单轴的，仅发射线性偏振光，因此可以避免对频率转换产生不必要的双折射效应。
频率转换通常需要使用LBO（三硼酸锂）、BBO（β 硼酸钡）或KTP（磷酸氧钛钾）晶体来完成，以获得所需的波长 (UV-NIR)，如下表所示：
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Nd:YVO4主要激光波长 |
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激光线 |
二次谐波发生器 |
三次谐波发生器 |
四次谐波发生器 |
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914nm |
457nm |
305nm |
228nm |
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1064nm |
532nm |
355nm |
266nm |
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1342nm |
671nm |
447nm |
336nm |
立陶宛3photon可以应用涂层来提高Nd:YVO4晶体和非线性光学晶体的性能。
由于这种晶体具有非常宽的吸收带（中心位于 808 nm），因此可以使用精度较低（较便宜）的二极管进行泵浦，从而使其比Nd:YAG激光器便宜。
此外，与 Nd:YAG 相比，Nd:YVO4具有同样宽的吸收带和约5倍的吸收系数，这也使最终激光器的体积更小。
Nd:YVO4 与 Nd:YAG对比
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优点 |
与 Nd:YAG 相比，Nd:YVO 4在 1064 nm 处的发射截面（激光）大几倍 |
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Nd:YVO 4在 1342 nm 处的激光发射截面比 Nd:YAG 大十几倍 |
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Nd:YVO 4吸收系数大于Nd:YAG，如果使用相同的808 nm二极管， 则使用 Nd:YVO 4能够以较低的功率使用这些二极管，从而延长二极管的使用寿命 |
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缺点 |
Nd:YVO 4的上态寿命比Nd:YAG的上态寿命短约2.5-3倍。 这意味着在调Q过程中很难获得与 Nd:YAG 一样高的脉冲能量（有时甚至不可能） |
如果您正在构建 1342 nm 激光器或需要较低的 1064 nm 激光阈值，建议使用 Nd:YVO 4晶体。
二、Nd:YAG晶体– 掺钕钇铝石榴石晶体
吸收波长808 nm，发射波长1064nm
Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石Nd: Y3Al5O12）是具有立方对称性的各向同性晶体。它可能是最著名的氧化物晶体之一，广泛用作固态激光器的活性介质，晶体呈浅紫色。
主要优点是钕离子在晶体中提供了短期活性，因为它取代了晶体中的一小部分钇离子。晶体通常使用Czochralski 技术生长，虽然也可以使用其他技术来生长，但 Czocharlski 技术具有很大的优势，比如可以获得高光学质量和大直径。
Nd:YAG 激光棒可产生 1.064 µm 的高效激光输出，同时Nd:YAG晶体的特点是增益带宽相对较小，因此可以实现高增益效率和低激光阈值，并且坚固的特性使 Nd:YAG 晶体适用于高功率连续波、高强度调Q和单模操作。
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Nd:YAG优点 |
高增益、低阈值、高效率、高光学质量、低损耗、机械强度大、良好的导热性和抗热震特性 |
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适用激光工作模式 |
连续波、脉冲、调Q、锁模、倍频、高平均功率激光器 |
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Nd:YAG应用领域 |
用于制造雕刻和蚀刻各种金属和塑料 |
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医疗——如内窥镜、泌尿外科、神经外科、妇科、皮肤科、牙科外科和普通外科， 治疗癌症和肝脏病变等各种疾病 |
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测距仪和照明装置 |
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用于电阻、修整、钻孔等工程应用 |
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用于流动可视化技术 |
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用于光谱测定 |
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Nd:YAG优势 |
低成本 |
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操作、维护方便 |
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对于薄材料快速加工非常有用 |
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提供更高的能量输出和非常高的重复率 |
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适用于需要高功率密度的应用，例如金属打标 |
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Nd:YAG激光机可以切割其他激光切割机无法切割的高反射材料， 如：铝、铜、有色金属 |
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Nd:YAG 激光器通常在 1064 nm 峰值附近发射光， 但在 940、1120、1320 和 1440 nm 附近也有跃迁 |
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Nd:YAG劣势 |
较厚材料的生产速度较慢 |
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YAG中Nd 3+的电子能级结构复杂 |
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它对光材料（可见光谱）的辐射吸收率低 |
三、Cr:ZnSe晶体 – 铬掺杂硒化锌晶体
吸收波长1450 nm – 2100 nm，发射波长1900 nm – 3300 nm
Cr:ZnSe – 硒化铬锌 (Cr 2+ :ZnSe) 具有高吸收系数，可以在各种光源的 1450-2100 nm 宽范围内非常有效地泵浦，或用作该范围内的被动调Q。
Cr:ZnSe 具有可调谐性，可在 1900 纳米到 3300 纳米的宽波长范围内发光。硒化铬锌晶体的最大缺点可能是热透镜效应较强，导致功率受限。
与市场上常见的多晶体不同，Cr:ZnSe 是单晶。
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Cr:ZnSe特征 |
吸收系数大 |
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结构：立方体 |
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尺寸：最大 40 x 40 x 50 mm |
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发射范围为 1.9 – 3.3 µm |
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广泛的增益带宽 > 500 nm |
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激发态寿命 (300 K) 约为 ~5.5 µs |
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室温下高效性能 |
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可用密度数浓度可达10 20 cm -3 |
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Cr:ZnSe应用领域 |
作为紧凑型激光系统中的增益材料 |
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作为 1450-2100 nm 激光器的被动调Q |
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中红外（MIR）光学参量振荡器（OPO）泵浦源 |
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光谱学 |
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红外导弹反制系统（舰载和机载） |
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自由空间通信 |
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气体追踪和分析 |
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化学战检测 |
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无创医疗诊断 |
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医疗手术 |
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腔衰荡（CRD）光谱 |
四、Fe:ZnSe晶体 – 铁掺杂硒化锌晶体
吸收波长2.8 μm – 4.4 μm， 发射波长3.4μm – 5.2μm
Fe:ZnSe 或铁掺杂硒化锌 (Fe2+ :ZnSe) 可以说是用于设计中（热）红外激光器的最有效晶体之一。由于它是Cr:ZnSe的近亲，该晶体具有高吸收系数，可实现高效泵浦。泵浦范围为 2.8 - 4.4 μm，泵浦峰值约为 3 μm。
以下是一些泵浦建议：
1、使用 Cr:CdSe、Cr:ZnSe激光器泵浦
2、使用 Er:YAG @ 2.94 μm、Er:YSGG @ 2.78 μm 的闪蒸泵
由于 Fe:ZnSe 材料的寿命较短，建议将泵浦脉冲限制为数百纳秒。硒化铁锌晶体可以调谐，并且具有非常宽的激光（发射）范围，峰值约为 4500 nm（4.5 μm）。Fe:ZnSe 晶体可用作被动调Q的可饱和吸收器（被动调制器）。另外，可提供带或不带光学涂层的单晶Fe:ZnSe。
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Fe:ZnSe特征 |
吸收系数大 |
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结构：立方体 |
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尺寸：最大 40 x 40 x 50 mm |
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发射范围为 3.4 µm – 5.2 µm |
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广泛的增益带宽 > 500 nm |
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室温下高效性能 |
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可用各种密度数浓度 |
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Fe:ZnSe应用领域 |
作为紧凑型激光系统中的增益材料 |
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作为 2800 – 3400 nm 激光器的被动调Q |
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中红外（MIR）光学参量振荡器（OPO）泵浦源 |
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光谱学 |
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红外导弹反制系统（舰载和机载） |
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自由空间通信 |
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气体追踪和分析 |
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化学战检测 |
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无创医疗诊断 |
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医疗手术 |
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光腔衰荡 (CRD) 光谱 |
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Fe:ZnSe在激光器中的应用 |
连续波 (CW) Fe:ZnSe 激光器（也可以是可调的和固定的） |
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增益调制（脉冲）Fe:ZnSe 激光器（固定或可调） |
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自由运行的Fe:ZnSe 激光器 |
五、Dy:YLF晶体 – 镝掺杂氟化钇锂晶体
吸收波长1730nm，发射波长4340nm
Dy:YLF 晶体（三价镝掺杂氟化钇锂，或 Dy 3+ :LiYF4）在波长最长的固态激光器之一——镝掺杂钇锂氟化物激光器中充当激光介质。
提供各种掺杂浓度和定制尺寸，还可根据所需的初始传输率来推荐浓度和尺寸。
内部光学镀膜将减少光损失，从而提高 Dy:YLF 激光晶体的性能。
可使用 1670-1770 nm红外光源泵浦，建议泵浦：
1、Er:YAG 激光 @ 1730 nm
2、闪光灯泵浦 @1730 nm
六、Cr:YAG晶体 – 铬掺杂钇铝石榴石晶体
吸收波长900 nm – 1150 nm，发射波长1340 nm – 1600 nm
Cr:YAG – 铬掺杂钇铝石榴石，通常（Cr 4+ :YAG 或 Cr 4+ :Y 3 Al 5 O 12）是一种晶体材料，用于 1340-1600 nm 调谐范围的脉冲或自调制（KML）可调谐近红外（NIR）激光器的工作激光增益介质。它还用作连续波 (CW) 激光器的活性介质。
通常，Cr:YAG 可以通过Czochralski生长。3photon 能够通过将 Cr:YAG 和 Nd:YAG 或 Yb:YAG 或其他晶体合并在一起来实现紧凑的扩散晶体结合。
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Cr:YAG特征 |
优异的物理性能——抗紫外线、化学稳定、导热性好、损伤阈值高 |
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高光学二次谐波发生（SHG）转换 |
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吸收截面大，峰值在1060 nm左右 |
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无需高压电源 |
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可实现自锁模 (KML) 机制 |
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Cr:YAG应用领域 |
用于工作波长为 1 µm 的激光器的被动调Q – 掺钕 (Nd) 和镱 (Yb) 的 YAG、YAP、YLF 和 YVO 4 |
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被动调Q激光器用于 |
激光测距仪 (LDR) 系统 |
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光探测与测距（LIDAR）系统 |
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激光诱导击穿光谱 (LIBS) 系统 |
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Cr:YAG 还可用作在 1340 - 1600 nm波长范围内调谐的激光晶体 |
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七、Nd:YLF晶体 – 掺钕氟化钇锂晶体
吸收波长790 nm – 810 nm，发射波长1047、1053、1313、1324、1370 nm
Nd:YLF 晶体（掺钕氟化钇锂，或 Nd:LiYF 4）是固态激光器常用的增益材料。是Nd:YAG晶体的绝佳替代品。
Nd:YLF晶体泵浦（吸收）：由于Nd:YLF晶体的吸收范围为790-810 nm，因此可以很容易地使用808 nm二极管进行二极管泵浦。然而，Nd:YLF 激光器也可以是灯泵浦的。
Nd:YLF 晶体发射（激光）：掺钕 YLF (Nd:YLF) 的两种发射波长均取决于偏振。 立陶宛3photon可以提供：1047 nm（最强激光峰值）具有 π 偏振（a 轴）、1053 nm（激光峰值）用于 σ 偏振（c 轴）
Nd:YLF 相对于Nd:YAG
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优点 |
当重复率较低（小于几千赫兹）时，Nd:YLF比Nd:YAG更适合获得更高的脉冲能量。 Nd:YLF 具有较低的热导率，但仍表现出较小的热变形。 |
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缺点 |
与Nd:YAG相比，主要缺点是 Nd:YLF 更软更脆，而且对水有点敏感 |
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Nd:YLF特征 |
1.05 μm、1.32 μm 和 1.37 μm（1047 nm、1053 nm、1313 nm、1324 nm、1370 nm） 处的发射线 |
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吸收范围为 790-810 nm (0.8 μm) |
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宽荧光宽度 |
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热透镜效应较弱 |
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振荡是自然极化的 |
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由于 Nd:YLF 材料易碎，材料易碎且柔软，3photon 建议小心处理 |
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Nd:YLF 晶体材料对水分敏感（易溶于水），长期接触水后可能会溶解， 例如在用液体冷却时 |
Nd:YLF可应用在：连续波 (CW) 激光器、锁模操作、中低频率的调Q。
其他应用包括泵浦：用于中低频率（<5 kHz）超快速放大器的激光器、飞秒 (fs) 掺钛蓝宝石 (Ti:Sapphire) 啁啾脉冲放大器、Nd:Glass放大器（Nd:YLF用于激光发生器或放大器）。
以 Nd:YLF 作为增益介质的固态激光器通常用于各种应用，最常见的是：同步泵浦染料激光系统、激光自由空间通信、脉冲调制装置、光放大器、激光微加工系统
氟化钇锂（YLF）晶体还可以掺杂其他稀土材料。例如：镨 (Pr) – Pr:YLF、铒 (Er) – Er:YLF、钬 (Ho) – Ho:YLF、铥 (Tm) – Tm:YLF、镱 (Yb) – Yb:YLF
八、紫翠玉晶体（Alexandrite） – 铬掺杂金绿宝石晶体
吸收波长380-630 nm，发射波长755 nm
通常紫翠玉 (Cr 3+ :BeAl 2 O 4 ) 是天然宝石，而3photon激光级紫翠玉是人工生长的。由于铍有毒，全世界只有少数几家公司能够种植紫翠玉。
紫翠玉晶体具有低对称性和强双折射，因此可以获得线性偏振发射，而不会产生明显的偏振损失。
采用紫翠玉激光介质的激光器在室温下运行不佳，但在较高温度下性能明显更好。
紫翠玉广泛用于医疗激光器，主要用于皮肤科，因为翠玉石激光器具有以 755 nm 为中心的 、700 nm 至 860 nm 的宽调谐范围，并且在水中的吸收率较低，可以更深入地渗透到皮肤中。
作为补充产品，立陶宛3photon可以提供标准或定制的紫翠玉晶体烤箱，以保持所需的温度并确保紫翠玉晶体的最佳性能。
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Alexandrite特征 |
吸收范围 380-630 nm，峰值在 410 nm 和 590 nm |
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调谐范围为 700 nm 至 860 nm（主要激光波长为 755 nm） |
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低对称性（斜方晶体结构） |
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强双折射 |
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截面小（饱和通量高） |
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在较高温度 (90-150 °C) 下性能会增强 |
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Alexandrite医疗应用 |
激光辅助手术 |
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激光去除纹身 |
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治疗可见静脉 |
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激光除毛 |
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激光去除痣（胎记） |
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肾结石清除和其他碎石手术 |
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去除牙结石 |
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Alexandrite其他应用 |
激光微匹配（例如蚀刻、焊接、钻孔、打标等） |
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光探测和测距（LIDAR）系统 |
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光谱学 |
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光化学（SHG 至 375 nm） |
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光纤计量（测试） |
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泵浦其他激光器（例如Nd:YAG（Nd:Y 3 Al 5 O 12）、 Cr:Forsterite（Cr:Mg 2 SiO 4）、染料激光器等） |
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宽波长可调谐激光器 |
