Гадолиниевый ванадат легированный неодимом выкрашивают преимущественно методом Чохральского. Nd:GdVO4 – высокоэффективный материал для диодной накачки, его сечение поглощения на длине волны 808нм в 7 раз выше, чем у Nd:YAG, а сечение излучения на длине волны 1.06мкм в 3 раза выше. Nd:GdVO4 по оптическим свойствам очень схож с Nd:YVO4, однако этот материал обладает гораздо большей теплопроводностью, что снижает температурные эффекты, влияющие на качество лазерного пучка.

Химическая формула Gd.99Nd.01VO4
Концентрация Nd3+, at.% 0.1-1
Кристаллическая решетка 4.22г/см^3
Твердость по Моосу 4-5 (как у стекла)
Коэффициент термического расширения (300К) a=4.43x10^-6 1/K - вдоль оси a
a=11.37x10^-6 1/K - вдоль оси c
Коэффициент теплопроводности (300К) 0.0523Вт/см/К - вдоль оси c
0.0510Вт/см/К - поперек оси c

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 - C4I11/2
Lasing Wavelength, nm 1062.9
Emission Cross Section, (E ? ? c, at 1064 nm) cm2: 7.6x10-19
Absorption Cross Section, (E ? ? 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 ? ? c, at 808 nm) cm-1 74
Thermal Conductivity, W/(mxK): 11.7
Density, g/cm3 5.47

Index of Refraction (at 1064 nm):

Wave
length
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 1064.3nm
1342.0 nm
1062.9 nm
~1340 nm
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

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 Specifications:

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.

R/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 Nd:GdVO4 long rods