YVO4 激光器定義是指基于稀土摻雜的釔、釓或镥釩酸鹽晶體的激光器。
釩酸鹽激光器這一術語通常用于基于摻釹釩酸鹽晶體的激光器。具體而言，它們包括釩酸釔（Nd:YVO4）、釩酸釓（Nd:GdVO4）和釩酸镥（Nd:LuVO4），這些釩酸鹽也被稱為正釩酸鹽。這類材料很早就為人所知，但多年后才開始流行，因為在很長一段時間內，很難生長出具有高光學質量的大尺寸材料。除了晶體生長方面的進展，二極管泵浦的出現也增加了人們對釩酸鹽的興趣，因為可以使用更小的晶體，而燈泵浦激光器通常需要相當長的激光棒。
也有摻入其他稀土離子的釩酸鹽晶體，例如摻入鐿（Yb3+）、鉺（Er3+）、銩（Tm3+）或鈥（Hm3+）。由于尺寸相似，釔、釓或镥離子可以被替換成具有激光活性的稀土離子而不強烈影響晶格結構。這對于保持摻雜材料的高導熱性是很重要的。
釩酸鹽晶體是天然的雙折射晶體，可消除高功率激光器中熱誘導的去極化損耗。。此外，激光增益強烈依賴于偏振（光的偏振）；沿c軸的偏振通常能達到最高增益。泵浦吸收也強烈依賴于偏振（特殊波長除外），當使用偏振漂移的光纖耦合泵浦源時,這可能會產生一定的問題。
對于Nd:YVO4，典型的激光發射波長為1064納米，即與Nd:YAG基本相同。其他重要的發射波長是914和1342納米；它們與Nd:YAG的發射波長有很大差別。Nd:YVO4 1342nm 發射線比Nd:YAG 中相應的 1.32μm 線強得多，因此在 1.3-μm 操作中具有更好的性能。
| 屬性 | 值 |
|---|---|
| 化學式 | Nd3+:YVO4 |
| 晶體結構 | 四邊形 |
| 質量密度 | 4.22?g/cm3 |
| 莫氏硬度 | 5–6 |
| 楊氏模量 | 133?GPa |
| 抗拉強度 | 53?MPa |
| 熔點 | 1810?°C |
| 導熱系數 | ≈?5?W?/?(m?K) （文獻中也有 9–12 左右的值） |
| 熱膨脹系數 | 11×10?6?K?1（c 方向），4.4×10?6?K?1（a 方向） |
| 透明度范圍 | 0.3–2.5 μm |
| 雙折射 | 正單軸 |
| 1064nm處的折射率 | 2.17為c極化 1.96普通指數 |
| 折射率的溫度依賴性 | 3×10?6?K?1?在c方向，8.5×10?6?K?1在a方向 |
| Nd 密度為 1% at 摻雜 | 1.24?×?1020?cm?3 |
| 熒光壽命 | 90 μs |
| 808nm處的吸收截面 | 60 × 10??20??cm?2?(?c極化) |
| 1064 nm 處的發射截面 | 114 × 10??20??cm?2?(?c極化 |
| 增益帶寬 | 1nm |
Nd:YVO4和Nd:YAG的比較
Nd:YVO4激光器通常是二極管泵浦的，但也可以是燈泵浦的。與Nd:YAG（YAG激光器）相比，Nd: YVO4表現出更高的泵浦吸收和增益（由于非常高的吸收和激光截面），更寬的增益帶寬（約1納米），更寬的泵浦波長范圍（通常不需要穩定泵浦波長），更短的上能態壽命（對于不太高的釹濃度≈100μs），更高的折射率，更低的熱導率，以及雙折射。這些差異對各種激光操作模式的影響如下：
- 對于連續波操作，Nd:YVO4在中功率或高功率情況下的總體性能與Nd:YAG相似。雖然熱導率較差，但折射率的溫度系數較小，因此熱透鏡不強。由于其高增益效率，Nd:YVO4比Nd:YAG更適用于閾值泵浦功率很低的激光器。
- Nd:YVO4非常適合于具有極高脈沖重復率的被動鎖模激光器，已經證實了近160GHz。這一特性主要是由于高激光截面和強泵浦吸收所致。
- 對于調Q激光器，Nd:YVO4無法獲得與Nd:YAG一樣高的脈沖能量，因為它的能量存儲能力低于Nd:YAG，這是由于較低的上能態壽命和高增益效率。另一方面，Nd:YVO4更適合于高脈沖重復率，它仍然可以產生相當短的Q開關脈沖。
其他摻釹釩酸鹽晶體
與Nd:YVO4相比，Nd:GdVO4具有相似的熱導率、稍短的發射波長（1063nm）、稍大的增益帶寬、更低的發射截面和更高的泵浦吸收。然而，請注意，有關釩酸鹽晶體熱導率的公布數據差異很大，因此存在一些重大的不確定性。