Abstract Nd co-doped Yb:YVO4 single crystals were grown for the first time by using optical floating zone method to the best of our knowledge. The dimension of grown crystals were ~4–5 mm in diameter and 10–15 mm in length. Powder crystal XRD shows that there is a small shift of diffraction peaks towards the lower angle with Nd doping in the crystal, signifying the expansion of the lattice volume. The quality of the crystal was estimated by Rocking curve measurement. The observed nearly straight fringes in birefringence interferogram ensured the good optical homogeneity of grown crystals. The variation in birefringence was found to be less than 5.64 × 10−4. The dislocation etch pit density was estimated by chemical etching and found to be ~12 × 103/cm2. The measured fluorescence life-time of Yb (0.8 at.%) and Nd (0.8 at.%) co-doped YVO4 crystal is around 581 and 66 μs respectively. The polarized absorption spectra depicted an overall higher absorption for π-polarization (E||c) than the σ-polarization (E┴c). The absorption coefficient at 808 nm & 985 nm corresponding to Nd (0.8 at.%) & Yb (0.8 at.%) ions are ~ 28 & 9.2 cm−1 for π-polarization and ~13.7 & 4.6 cm−1 for σ-polarization, respectively, which is found to be better than the crystals grown by conventional Cz technique. However, the fluorescence lifetime of the crystal grown by OFZ and Cz technique is similar. The present findings revealed that π-polarized absorption of Nd ion at 808 nm can be effectively utilized for pumping Yb:YVO4 gain medium for developing an efficient laser system.

中文翻译：

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Nd 共掺杂 Yb:YVO4 晶体的生长和光学研究：一种有前途的激光增益介质材料

摘要 据我们所知，首次采用光浮区法生长了Nd共掺杂Yb:YVO4单晶。生长晶体的尺寸为直径约 4-5 毫米，长度为 10-15 毫米。粉末晶体 XRD 显示，随着 Nd 掺杂在晶体中，衍射峰向较低的角度发生小幅偏移，表明晶格体积扩大。通过摇摆曲线测量来估计晶体的质量。在双折射干涉图中观察到的近乎直的条纹确保了生长晶体的良好光学均匀性。发现双折射的变化小于 5.64 × 10-4。位错蚀刻坑密度通过化学蚀刻估算，发现约为 12 × 103/cm2。测量的 Yb (0.8 at.%) 和 Nd (0.8 at.%) 的荧光寿命。%) 共掺杂 YVO4 晶体分别约为 581 和 66 μs。偏振吸收光谱描述了 π 偏振 (E||c) 的整体吸收高于 σ 偏振 (E┴c)。对应于 Nd (0.8 at.%) 和 Yb (0.8 at.%) 离子的 808 nm 和 985 nm 处的吸收系数对于 π 极化为 ~ 28 & 9.2 cm-1，对于 σ- 为 ~13.7 & 4.6 cm-1分别被发现比通过常规 Cz 技术生长的晶体更好。然而，OFZ 和 Cz 技术生长的晶体的荧光寿命是相似的。目前的研究结果表明，Nd 离子在 808 nm 处的 π 偏振吸收可以有效地用于泵浦 Yb:YVO4 增益介质，以开发高效的激光系统。偏振吸收光谱描述了 π 偏振 (E||c) 的整体吸收高于 σ 偏振 (E┴c)。对应于 Nd (0.8 at.%) 和 Yb (0.8 at.%) 离子的 808 nm 和 985 nm 处的吸收系数对于 π 极化为 ~ 28 & 9.2 cm-1，对于 σ- 为 ~13.7 & 4.6 cm-1分别被发现比通过常规 Cz 技术生长的晶体更好。然而，OFZ 和 Cz 技术生长的晶体的荧光寿命是相似的。目前的研究结果表明，Nd 离子在 808 nm 处的 π 偏振吸收可以有效地用于泵浦 Yb:YVO4 增益介质，以开发高效的激光系统。偏振吸收光谱描述了 π 偏振 (E||c) 的整体吸收高于 σ 偏振 (E┴c)。对应于 Nd (0.8 at.%) 和 Yb (0.8 at.%) 离子的 808 nm 和 985 nm 处的吸收系数对于 π 极化为 ~ 28 & 9.2 cm-1，对于 σ- 为 ~13.7 & 4.6 cm-1分别被发现比通过常规 Cz 技术生长的晶体更好。然而，OFZ 和 Cz 技术生长的晶体的荧光寿命是相似的。目前的研究结果表明，Nd 离子在 808 nm 处的 π 偏振吸收可以有效地用于泵浦 Yb:YVO4 增益介质，以开发高效的激光系统。%) 离子对于 π 极化为 ~ 28 和 9.2 cm-1，对于 σ 极化分别为 ~13.7 和 4.6 cm-1，发现这比通过传统 Cz 技术生长的晶体更好。然而，OFZ 和 Cz 技术生长的晶体的荧光寿命是相似的。目前的研究结果表明，Nd 离子在 808 nm 处的 π 偏振吸收可以有效地用于泵浦 Yb:YVO4 增益介质，以开发高效的激光系统。%) 离子对于 π 极化为 ~ 28 和 9.2 cm-1，对于 σ 极化分别为 ~13.7 和 4.6 cm-1，发现这比通过传统 Cz 技术生长的晶体更好。然而，OFZ 和 Cz 技术生长的晶体的荧光寿命是相似的。目前的研究结果表明，Nd 离子在 808 nm 处的 π 偏振吸收可以有效地用于泵浦 Yb:YVO4 增益介质，以开发高效的激光系统。