定义
含有激光活性钕离子的激光增益介质。
钕（化学符号：Nd）是一种属于稀土金属组的化学元素。 在激光技术中，它以三价离子Nd3+ 的形式被广泛使用作为基于各种主体材料（包括晶体和玻璃）的增益介质的激光活性掺杂剂。
通常的泵浦波长为 808 nm（对于 Nd：YAG；其他主体材料的波长可能略有不同），但通过直接泵浦到上部激光水平仪可以实现更高的斜率效率4F3/2具有 869 nm 的光。 对于 1064 nm ，最强的激光跃迁是来自4F3/2自4I11/2，但其他跃迁可提供更长或更短的波长（见图 1）。 为了实现对这些透镜的激光，需要通过将适当的波长滤光片（通常由一个或多个二向色镜组成）插入激光谐振器来抑制1064-nm线上的激光。 通过多声子发射，4I11/2到4I15/2能级的居群迅速转移到基态流形4I9/2。(低状态生存期比上状态生存期小得多。)因此，在所有这些能级中通常都有可以忽略的总体，因此掺钕增益介质表现出纯粹的四能级行为。 例外的情况是，较低的水平是基态流形4I9/2: 946 nm Nd:YAG激光器(和其他发射900到1000 nm之间的Nd基激光器)是准三能级激光器，显示出相当高的阈值泵浦功率。
图1：三价钕离子的能级结构（波长数为Nd：YAG）。
对于高激发密度，特别是在调Q激光器中可能发生，但在较弱的激光跃迁上运行的激光器中，由于能量转移到（→上转换）到寿命较小的较高水平，可能会产生显着的能量损失。
钕掺杂增益介质概述
最常见的钕掺杂增益介质是：
- Nd：YAG = Nd:Y3Al5O12 （钇铝柘榴石 ，→YAG 激光器）：1064 nm 的经典选择，但也可用于 946 和 1319 nm（以及其他一些系列）；各向同性；仍然很常见，特别是对于高功率激光器和Q开关激光器
- Nd：YVO4（钒酸钇，→钒酸盐激光器）用于1064、914和1342 nm：与Nd：YAG相比，非常高的泵浦和激光横截面以及更大的增益带宽，因此对低阈值激光器特别有吸引力；对于具有良好光束质量（低dn / dT）的大功率操作也具有良好的性能；双 折射
- Nd：YLF = Nd：YLiF4（用于 1047 和 1053 nm 的氟化钇锂→YLF 激光器）：双折射、上态寿命长、热透镜弱；适用于高功率调Q激光器等
- Nd：玻璃：各种玻璃，主要是硅酸盐和磷酸盐；通常用于掺钕光纤，例如光纤激光器和放大器（→激光眼镜）)
不太常见的钕掺杂增益介质有：
- Nd：GdVO4（钒酸钆）用于 1064 和 1341 nm：类似于 Nd：YVO4，但增益带宽更大
- Nd：GDD（钆镓石榴石）：用于高功率热容激光器
- 钨国Nd：KGW = Nd：KGd（WO4)2和 Nd：KYW = Nd：KY（WO4)2：双折射、大增益带宽、大拉曼横截面
- Nd：YALO = Nd：YAlO3对于 1079 和 930 nm：双折射
- Nd：YAP = Nd：YAlO3对于 1079 或 1340 nm：高导热性、双折射
- Nd：LSB = Nd：LaSc3（Bo3)4对于 1062、905 和 1348 nm：双折射；允许非常高的钕浓度
- Nd：S-FAP = Nd：Sr5（Po4)3F 代表 1059、923 和 1328 nm：双折射
在所有这些介质中（某些玻璃除外），钕掺杂离子取代了具有大致相同大小的宿主介质的其他离子（通常是钇）。
钕掺杂增益介质在 1 μm 光谱区域面临来自掺镱介质的竞争。 它们具有较小的量子缺陷，通常具有较高的发射带宽和较高的上态寿命，也具有更简单的能级结构，避免了各种淬灭过程。 然而，它们表现出准三电平行为，这往往导致更高的阈值泵浦功率，因此功率效率不一定优于掺钕介质。
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