Nd:YVO4 - ネオジムドープバナジウム酸イットリウム

　
ネオジムドープバナジウム酸イットリウム(Nd:YVO4) は、現在市販されているレーザー結晶の中で、特に低中出力密度において最も効率の高いダイオード励起用レーザーホスト結晶です。
これは主に、Nd:YAGを凌ぐ吸収・発光特性を持つためです。
Nd:YVO4結晶をレーザーダイオードで励起し、NLO係数の高い結晶（LBO、BBO、KTP）と組み合わせることにより、出力を近赤外から緑、青、あるいは紫外へと周波数シフトさせることができるようになりました。

このように、全固体レーザーを構成するための組み込みは、機械加工、材料加工、分光、ウェハー検査、光ディスプレイ、医療診断、レーザー印刷、データストレージなど、レーザーの最も広範囲な用途をカバーできる理想的なレーザーツールです。

特に、コンパクトな設計と単一縦モード出力が求められる場合、Nd:YVO4ベースのダイオード励起固体レーザーが、従来水冷イオンレーザーやランプ励起レーザーが独占してきた市場を急速に占有しつつあることが示されいます。

Nd:YVO4がNd:YAGより優れている点

• 808nm付近の広い励起波長帯域で約5倍の吸収効率がある。（したがって、励起波長依存性が非常に低く、単一モード出力への強い傾向がある）
• 発振波長1064 nmでの誘導放出断面積が3倍と大きい
• 低発光閾値、高スロープ効率
• 一軸性結晶で複屈折が大きいため、発光は直線偏光のみ

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Nd:GdVO4 - ネオジムドープバナジウム酸ガドリニウム

Nd:GdVO4 はNd:YVO4 と物理的、光学的、機械的に類似した特性を持つ優れたレーザー結晶です。
ダイオード励起全固体レーザーのホスト結晶として理想的な結晶です。

特徴

• レーザー波長での誘導放出断面積が大きい
• 励起波長での高い吸収係数、広いバンド幅
• 励起波長への低い依存性
• 高い熱伝導率
• 低い発振閾値と、高いスロープ効率
• 高いレーザー誘起損傷閾値
• 強い偏光レーザー出力

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Nd:YLF - ネオジムドープイットリウムフッ化リチウム

CASTECH社はチョクラルスキー法を用いてNd:YLF結晶を成長させます。
結晶成長のための高品質な出発原料の使用、全ブール干渉法、He-Neレーザーを用いた結晶中の散乱粒子の精密検査により、各結晶の性能を保証しています。

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Yb:CALGO - イッテルビウムドープカルシウムガドリニウムアルミン酸

イッテルビウムドープカルシウムガドリニウムアルミン酸 (Yb:CaGdAlO4 または Yb:CALGO) は、いくつかの重要な利点を持つ有望な新しいレーザーゲイン材料です。
CALGOの結晶構造は正方晶です。

pi 配置で 979nm で励起すると、シータ配置で994nmから1050nmまでの広い発光スペクトルを得ることができます。これは非常に低い量子欠陥 (1.5% まで) を意味し、超高速パルスを得ることが期待できます。

さらに、Yb:CALGO は最大 k=6.7 W/m/K の熱伝導率も備えているため、高出力レーザーアプリケーションに適しています。

特徴

• 979nmでの高い吸収係数
• 高誘導放出断面積
• レーザー閾値が低い
• 非常に低い量子欠陥
• 994-1050nmでの幅広い出力
• ダイオード励起による高いスロープ効率 (最大 55%)
• さまざまなYbドーピング濃度

アプリケーション

• 23W入射、10%出力カプラーで5.5W以上の出力が得られています。
• 28Wの励起で12.5Wの高出力と94fsのパルスが得られることが報告されています。

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Yb3+: CaF2 - イッテルビウムドープフッ化カルシウム

チョクラルスキー法により作製されたイッテルビウムドープフッ化カルシウム（Yb:CaF2）は、長い蛍光寿命と広い吸収帯を持っており、レーザーダイオード励起用材料として理想的です。
Yb:CaF2は広い発光帯域を持ち、高照度下での非線形効果が少ないため、超短パルスの発生と高出力動作が可能です。

特徴

• 低量子欠陥、長蛍光寿命
• 0.12µmから10µmまでの広い光透過率範囲
• 低分散性
• 高強度レーザー照射下での非線形効果が少ない
• カスタマイズされたコーティングが可能

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Yb:KGW - イッテルビウムドープガドリニウムタングステン酸カリウム

イッテルビウムドープガドリニウムタングステン酸カリウム (Yb:KGd(WO4)2 または Yb:KGW) は、広く用いられているNd3+添加材料よりも重要な利点を持つ優れたレーザー利得材料です。
1023nm～1060nmの広いスペクトル発光帯を持つため、短い（psまたはfs）レーザーパルスの発生が可能です。

また、980nmの広い吸収スペクトルと励起光の高い吸収率により、ダイオードレーザーによる励起を効率的に行うことができます。
Yb3+のホストとして用いられるYAGと比較して、KGWは吸収断面積が大きく、イッテルビウムの準2準位系で透明性を得るために必要な最小励起強度が減少するという利点があります。

特徴

• 高い吸収係数 @ 981nm
• 高い誘導放出断面積
• 低いレーザー閾値、極めて少ない量子欠陥
• 1023nm～1060nmの広帯域偏光出力
• ダイオード励起による高いスロープ効率
• 高いYbドーピング濃度

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Cr4+:YAG - クロムドープイットリウムアルミニウムガーネット

クロム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Cr4+：YAG）は、波長0.8～1.2µmのパッシブQスイッチングダイオード励起、またはランプ励起 Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4、またはその他のNdおよびYbドープレーザー用の優れた結晶です。
化学的安定性、耐久性、耐紫外線性、熱伝導性、損傷閾値（＞500 MW/cm2 ）が高く、操作が簡単なため、従来のLiF、有機色素、カラーセンターなどの材料に置き換わることができます。
CASTECH社はCr4+:YAGを0.5mol%から3mol%のCr4+ドーピングレベルで提供しています。
サイズは2×2mm2～14×14mm2、長さは0.1mm～12mmまで対応可能です。
初期透過率は10%から92%まで、お客様のご要望に応じます。

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Cr:LiSAF - クロムドープコルキライト

CASTECH社はチョクラルスキー法により、高品質のCr添加コルキライト結晶（Cr：LiSAF、Cr3+：LiSrAlF6）を提供します。
この結晶は高いエネルギー蓄積と高いスロープ効率を持つ優れたレーザー材料です。
また、超短パルス、超高出力の条件下では、理想的な加工材料です。
現在、Cr:LiSAF関連製品として、励起用懐中電灯、ダイオード励起レーザーなどが広く使用されています。

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Er:Cr:YSGG - エルビウム・クロム共ドープイットリウムスカンジウムガリウム

エルビウム・クロム添加イットリウムスカンジウムガリウムガーネット（Er:Cr:YSGG）は、水の重要な吸収帯である2800nmの光を効率的に発生させるレーザー結晶です。
Er:Cr:YSGGは、高い変換効率、安定した化学的性質、長い蛍光寿命により、最近最も有望なレーザー結晶の一つとなっています。
現在、Er:Cr:YSGG は歯科、環境研究、光通信、リモートセンシング技術などで広く使用されています。

特徴

• 一般的なエルビウム添加結晶の中で最も低い閾値と最も高いスロープ効率
• 高い変換効率
• CW、フリーランニング、Qスイッチの動作が可能
• 高い光学品質
• 結晶固有の無秩序がポンプライン幅とテナー性を増加
• Crバンドによるフラッシュランプ励起、Erバンドによるダイオード励起が可能
• 長い蛍光寿命

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Nd:KGW - ネオジムドープガドリニウムタングステン酸カリウム

ネオジムドープガドリニウムタングステン酸カリウム（Nd：KGd（WO4）2またはNd：KGW）は、低いレーザー発振閾値と高い発光断面を持つ優れたレーザー利得材料です。
KGW結晶中のNd3+イオンの蛍光濃度消光効果は、W-O共有結合のために弱まる可能性があり、この結晶は活性イオンのドープ濃度を高くしています。
さらに、KGW結晶中のNd3+の808nmの吸収帯（半値幅12nm）は、現在の市販のレーザーダイオードの発光波長とよく一致することから、この結晶はNd3+イオンのドープ濃度が高いことがわかります。

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Diffusion Bonded Crystals　拡散接合結晶

　
拡散接合結晶は1つのレーザー結晶と1つまたは2つのドープされていない材料から構成されています。
これらはオプティカルコンタクト法によって結合され、さらに高温下で結合されています。
拡散接合結晶は熱レンズ効果を大幅に減少させることができます。
CASTECH社は様々な拡散接合結晶を提供することができます。


（例）YVO4 + Nd:YVO4 + YVO4、YAG + Nd:YAG + YAG、Cr:YAG + Nd:YAG など

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Ho:Cr:Tm:YAG - ホルミウム・クロム・ツリウム共ドープイットリウムアルミニウムガーネット

ホルミウム・クロム・ツリウム共ドープイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ho：Cr：Tm：YAG）は、2.1µmで発光する高効率レーザー材料です。
外科手術、歯科治療、大気圏試験など、幅広い用途で使用されています。

特徴

• 高いスロープ効率
• フラッシュランプまたはダイオードで励起
• 室温で良好な動作が可能
• 比較的目に優しい波長域で動作

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Nd:YAG - ネオジムドープドイットリウムアルミニウムガーネット

ネオジムドープドイットリウムアルミニウムガーネット（Nd:YAG）は最も古く、最も有名なレーザーホスト結晶です。
Nd:YAGは多くの基本特性を兼ね備えているため、近赤外固体レーザーやその周波数ダブラー、トリプラー、高次逓倍器として広く用いられています。

特徴

• 高ゲイン
• 低閾値
• 高い光学品質
• 高い効率性
• 1064nmで低損失
• 熱伝導率、熱衝撃特性が良い
• 高い機械的強度
• 様々な動作モードを可能にする材料特性 (CW、パルス、Qスイッチ、モードロック)

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Er:YAG - エルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット

エルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Er:YAG）は、2940nmで発振する優れたレーザー結晶です。
このバンドは生体組織で強く吸収される水酸基の吸収ピークにあります。そのため、歯科（硬組織）、整形外科などの医療分野に広く応用されています。

特徴

• 高いスロープ効率
• 室温で良好な動作が可能
• 比較的目に優しい波長域で動作

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Er:Yb:YAB - エルビウム・イッテルビウム共ドープイットリウムアルミニウムホウ酸塩

現在、Er3+/Yb3+共添加ホウ酸イットリウムアルミニウム（Er:Yb:YAl3(BO3)4, Er:Yb:YAB）結晶は高い熱伝導性、高いEr3+/Yb3+エネルギー移動効率、弱いアップコンバージョン損失で、優れた1.55µmレーザー素材として見なされています。

Er3+/Yb3+共ドープホスファイトガラスと比較して、Er:Yb:YAl3(BO3)4結晶は高い（最大）出力と高い傾斜効率で1530nm連続レーザー出力を達成することができます。
煙への強い浸透性、大気中での優れた透明性、室温でのGeおよびInGaAsフォトダイオードへの高い感度により、アイセーフ1.55µmレーザーは、LiDARレーザー測距、三次元画像、ターゲット認識など多くのアプリケーションで広く使用することが可能です。

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Nd:Ce:YAG - ネオジム・セリウム共ドープイットリウムアルミニウムガーネット

二重ドープされたNd:Ce:YAG結晶では、セリウムが Nd3+ イオンの増感剤として選択されます。
これはフラッシュランプ 励起時のUVスペクトル領域での強い吸収と、Nd3+ 励起状態への効率的なエネルギー移動のためです。

その結果、Nd:Ce:YAG の熱歪みはかなり小さくなり、出力レーザーエネルギーは同じ励起でのNd:YAGよりも大きくなります。
したがって、ビーム品質の高い高出力レーザーを実現することが可能です。
Nd:Ce:YAG結晶の1064nmのレーザー発振波長、レーザー損傷閾値、および熱伝導率は、Nd:YAGの場合と同じです。

特徴

• 高効率
• 低閾値
• 良好な耐紫外線性
• 熱安定性が良い
• 高い光学品質

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Ti:Sapphire - チタンドープサファイア

チタンドープサファイア（Ti:Sapphire）は、高利得・高出力の波長可変レーザーや超短パルスレーザーに最も多く使用されているレーザー結晶です。
CASTECH社は先進の成長法である温度勾配法（TGT）を有し、転位密度102cm-2以下の大型（Dia.30×30mm3）チタンサファイア結晶を光散乱のない高品質で供給しています。
TGT法で育成したサファイアは、（0001）配向成長、高ドープ量（α490 = 4.0 cm-1）、高ゲイン、レーザー損傷閾値などの特徴を有しています。

主なアプリケーション

• チタンサファイアは、700～1000nmの広い波長域で波長可変であるため、多くの用途で色素レーザーの優れた代替品として使用されています。
• BBOなどのNLO結晶を超薄膜にすることで、チタンサファイアは10fs以下の超高速パルスでUVやDUV（193nmまで）レーザーを発生させることができます。
• また、チタンサファイアはOPOのポンプ光源としても広く使用され、チューニングの幅を広げています。

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Yb:YAG - イッテルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット

イットリウムアルミニウムガーネット（Yb:Y3Al5O12、Yb:YAG）は最も有望なレーザー活性材料の一つで、従来のNdドープ系よりもダイオード励起に適しています。

一般的に使用されているNd:YAG結晶と比較して、Yb:YAG結晶は吸収帯域が非常に広く、ダイオードレーザーの熱管理要件を軽減し、上部レーザーレベルの寿命が長く、ユニットポンプ電力あたりの熱負荷が3～4倍低くなっています。

1030nmのYb:YAG結晶は1064nmのNd:YAG結晶の良い代替品であり、515nmの第二高調波は514nmで発光するArイオンレーザー（大容量）の代替品となる可能性があります。

特徴

• 11%以下と非常に低い部分発熱
• 非常に高いスロープ効率
• 広い吸収帯、約8nm @940nm
• 励起状態での吸収やアップコンバージョン無し
• 信頼性の高いInGaAsダイオードにより、940nm（または970nm）で簡便に励起
• 高い熱伝導率と高い機械的強度
• 高い光学的品質

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