Стержни из итрий-алюминиевого граната

Итрий-алюминиевый гранат Y₃Al₅O₁₂ как активная среда, используются сравнительно недавно. Этому препятствовали технологические сложности выращивания оптически однородных кристаллов, пригодных для лазерной генерации в ближней ИК-области (1,06 мкм при легировании Nd³⁺). Уникальные генерационные свойства итрий-алюминиевого граната объясняются удобным сочетанием его высокой теплопроводности (~10 при комнатной температуре, что лишь незначительно уступает рубину) и почти полным совпадением атомных радиусов Nd³⁺ (1,32 ) и Y³⁺(1.28 ). В результате, концентрация активной примеси Nb⁺³ может достигать 3% без появления концентрационного тушения и заметного уширения спектральной линии (6,5 см^-1 при комнатной температуре и 1 см^-1 при азотной температуре). В сочетании с 4-х уровненвой системой генерации иона Nd⁺³ это обеспечивает возможность непрерывной генерации при комнатной температуре (с жидкостным охлаждением). С другой стороны, время жизни возбужденного состояния Nd⁺³ в решетке YAG (0,2 мс) вдвое меньше, чем в стекле (0,4 мс), потому гранат выгодно использовать в режиме генерации гигантских импульсов с высокой чатстой повторения (до 10⁴ Гц), что обеспечивается только при непрерывной накачке дуговыми трубчатыми лампами с криптоновым наполнением. Использование криптона в качестве рабочего газа объясняется удачным сочетанием его резонансных линий с полосами поглощения Nd⁺³ в режиме граната (0,75, 0,8 и 0,88 мкм), в результате чего, несмотря на большие потери (~50%) по сравнению с ксеноном (~40%), общий КПД увеличивается.