イッテルビウムドープカリウムガドリニウムタングステン酸塩結晶の解説
Yb3+:KGd(WO4)2(Yb:KGW)は、最も有望なレーザー活性材料の一つです。Yb:KGW結晶は、Nd:YAG結晶やYb:YAG結晶に取って代わることが期待されている:Yb:KGW結晶は、Nd:YAG結晶やYb:YAG結晶に代わる高出力ダイオード励起レーザーシステムとして期待されている。また、Yb:KGWはまた、高出力、短パルス時間のフェムト秒レーザーにも大きな可能性を秘めており、その応用範囲は広い。
Yb:KGWの利点KGW
- 吸収線の幅が広く、厳密な温度制御なしに位相整合したLDポンプ光源のポンプ波長を得ることができる;
- 量子欠陥が少なく、ポンプ波長がレーザー出力波長に非常に近いため、レーザー固有のスロープ効率が大きくなり、量子効率は理論上90%程度に達する;
- 励起エネルギー準位がレーザー上限準位に近いため、輻射緩和を伴わない材料の熱負荷は低く、ネオジムをドープした同じレーザー材料の3分の1に過ぎない;
- 励起状態の吸収とアップコンバージョンがなく、光変換効率が高い;
- 蛍光寿命が長く、同じネオジム添加レーザー材料の3倍以上であり、エネルギー貯蔵に適している;
イッテルビウムドープカリウムガドリニウムタングステン酸塩結晶の仕様
材料仕様
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化学式
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タングステン酸ガドリニウムカリウム
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結晶構造
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単斜晶二タングステン酸塩
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密度
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7.27 g/cm3
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透過範囲
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0.35-5.5 μm
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モース硬度
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4~5
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波長1060nmにおける屈折率
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NG=2.037, NP=1.986, NM=2.033
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光学的および熱的特性
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熱伝導率
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Ka=2.6 W/mK, Kb=3.8 W/mK, Kc=3.4 W/mK
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熱光学係数 @1064 nm
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dnp/dT=-15.7 * 10-6 K-1
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dnm/dT=-11.8 * 10-6 K-1
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dng/dT=-17.3 * 10-6 K-1
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熱膨張
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αa=4X10-6 /°C
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αb=3.6X10-6 /°C
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αc=8.5X10-6 /°C
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溶融温度
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1075 °C
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吸収断面積
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1.2X10-19 cm2
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誘導放出断面積(E|a)
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2.6X10-20 cm2
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レーザー波長
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1023-1060 nm
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発振しきい値
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35 mW
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77KにおけるYb3+の2F5/2多様体のスターク準位エネルギー(単位:cm-1
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10682, 10471, 10188
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77KにおけるYb3+の2F7/2マニフォールドのスターク準位エネルギー(単位cm-1
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535, 385, 163, 0
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光損傷しきい値、GW/cm2
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20
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イッテルビウムドープカリウムガドリニウムタングステン酸塩結晶の応用例
- 非線形顕微鏡
- 発振器
- 再生増幅器
イッテルビウムドープカリウムガドリニウムタングステン酸塩結晶のパッケージ
Yb:KGW結晶は、高出力レーザーアプリケーションに最適です。高度な保護層で梱包され、安全な国際輸送と長期保存が可能です。
よくある質問
Q1 Yb:KGW結晶の主な特性は何ですか?
- 波長範囲:通常、1.03 µm前後で動作します。
- 高効率:卓越したエネルギー変換率
- 熱安定性:優れた熱伝導性と低い熱レンズ効果。
- 広い吸収帯域:ダイオード励起に最適。
Q2なぜ他のレーザー結晶ではなくYb:KGWを選ぶのですか?
Yb:KGWは、熱伝導率が高く、量子欠陥が少なく、吸収スペクトルが広いため、ダイオード励起レーザシステムで高い効率を発揮します。
Q3Yb:KGWが超高速レーザーに適している理由は何ですか?
Yb:KGWは吸収帯域が広く、熱伝導率が高いため、超高速レーザーシステムのフェムト秒やピコ秒パルスの発生に最適です。