Kaliumtitanylphosphat (KTiOPO4 oder KTP) KTP ist das am häufigsten verwendete Material zur Frequenzverdopplung von Nd:YAG- und anderen Nd-dotierten Lasern, insbesondere wenn die Leistungsdichte auf einem niedrigen oder mittleren Niveau liegt.Bisher sind Nd:Laser mit zusätzlicher und intrakavitätsverdoppelter Frequenz unter Verwendung von KTP zu einer bevorzugten Pumpquelle für sichtbare Farbstofflaser und abstimmbare Ti:Saphir-Laser sowie deren Verstärker geworden.Sie sind auch nützliche grüne Quellen für viele Forschungs- und Industrieanwendungen.
KTP wird auch für die Intracavity-Mischung von 0,81-µm-Dioden- und 1,064-µm-Nd:YAG-Lasern zur Erzeugung von blauem Licht und für die Intracavity-SHG von Nd:YAG- oder Nd:YAP-Lasern bei 1,3 µm zur Erzeugung von rotem Licht verwendet.
Zusätzlich zu den einzigartigen NLO-Eigenschaften verfügt KTP auch über vielversprechende EO- und dielektrische Eigenschaften, die mit denen von LiNbO3 vergleichbar sind.Diese vorteilhaften Eigenschaften machen KTP für verschiedene EO-Geräte äußerst nützlich.
Es wird erwartet, dass KTP den LiNbO3-Kristall in der umfangreichen Volumenanwendung von EO-Modulatoren ersetzen wird, wenn andere Vorteile von KTP kombiniert werden, wie z. B. hohe Zerstörschwelle, große optische Bandbreite (>15 GHz), thermische und mechanische Stabilität und geringer Verlust usw .
Hauptmerkmale von KTP-Kristallen:
● Effiziente Frequenzumwandlung (1064 nm SHG-Umwandlungseffizienz beträgt etwa 80 %).
● Große nichtlineare optische Koeffizienten (15-mal so hoch wie KDP)
● Große Winkelbandbreite und kleiner Walk-off-Winkel
● Breite Temperatur- und Spektralbandbreite
● Hohe Wärmeleitfähigkeit (2-mal höher als BNN-Kristall)
Anwendungen:
● Frequenzverdopplung (SHG) von Nd-dotierten Lasern für die Grün/Rot-Ausgabe
● Frequenzmischung (SFM) von Nd-Laser und Diodenlaser für die blaue Ausgabe
● Parametrische Quellen (OPG, OPA und OPO) für einen abstimmbaren Ausgang von 0,6 mm bis 4,5 mm
● Elektrische optische (EO) Modulatoren, optische Schalter und Richtungskoppler
● Optische Wellenleiter für integrierte NLO- und EO-Geräte a=6,404 Å, b=10,615 Å, c=12,814 Å, Z=8
Grundlegende Eigenschaften vonKTP | |
Kristallstruktur | Orthorhombisch |
Schmelzpunkt | 1172°C |
Curie-Punkt | 936°C |
Gitterparameter | a=6,404 Å, b=10,615 Å, c=12,814 Å, Z=8 |
Zersetzungstemperatur | ~1150°C |
Übergangstemperatur | 936°C |
Mohshärte | »5 |
Dichte | 2,945 g/cm3 |
Farbe | farblos |
Hygroskopische Anfälligkeit | No |
Spezifische Wärme | 0,1737 cal/g.°C |
Wärmeleitfähigkeit | 0,13 W/cm/°C |
Elektrische Leitfähigkeit | 3,5×10-8s/cm (c-Achse, 22°C, 1KHz) |
Wärmeausdehnungskoeffizienten | a1= 11 x 10-6°C-1 a2= 9 x 10-6°C-1 a3 = 0,6 x 10-6°C-1 |
Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten | k1= 2,0 x 10-2W/cm °C k2= 3,0 x 10-2W/cm °C k3= 3,3 x 10-2W/cm °C |
Sendereichweite | 350 nm ~ 4500 nm |
Phasenanpassungsbereich | 984 nm ~ 3400 nm |
Absorptionskoeffizienten | a < 1 %/cm bei 1064 nm und 532 nm |
Nichtlineare Eigenschaften | |
Phasenanpassungsbereich | 497 nm – 3300 nm |
Nichtlineare Koeffizienten (@ 10–64 nm) | d31=2,54pm/V, d31=16,35 Uhr/V, d31=16,9 Uhr/V d24=15,64 Uhr/V, d15=1,91pm/V bei 1,064 mm |
Effektive nichtlineare optische Koeffizienten | deff(II)≈ (gest24- D15)Sünde2qsin2j – (gest15Sünde2j + d24cos2j)sinq |
Typ II SHG eines 1064-nm-Lasers | |
Phasenanpassungswinkel | q=90°, f=23,2° |
Effektive nichtlineare optische Koeffizienten | deff» 8,3 xd36(KDP) |
Winkelakzeptanz | Dθ= 75 mrad Dφ= 18 mrad |
Temperaturakzeptanz | 25°C.cm |
Spektrale Akzeptanz | 5,6 Åcm |
Walk-Off-Winkel | 1 mrad |
Optische Schadensschwelle | 1,5–2,0 MW/cm2 |