KTP-Kristall
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.Bis heute sind frequenzverdoppelte Nd:Laser außerhalb und innerhalb des Hohlraums, die KTP verwenden, eine bevorzugte 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 das Intracavity-Mischen von 0,81-µm-Dioden und 1,064-µm-Nd:YAG-Lasern zur Erzeugung von blauem Licht und 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 hat KTP auch vielversprechende EO- und dielektrische Eigenschaften, die mit LiNbO3 vergleichbar sind.Diese vorteilhaften Eigenschaften machen KTP für verschiedene EO-Vorrichtungen äußerst nützlich.
Es wird erwartet, dass KTP LiNbO3-Kristalle in der beträchtlichen Volumenanwendung von EO-Modulatoren ersetzen wird, wenn andere Vorzüge von KTP berücksichtigt werden, wie z. B. hohe Schadensschwelle, große optische Bandbreite (>15 GHz), thermische und mechanische Stabilität und geringe Verluste usw .
Hauptmerkmale von KTP-Kristallen:
● Effiziente Frequenzumwandlung (1064 nm SHG-Umwandlungseffizienz beträgt etwa 80 %)
● Große nichtlineare optische Koeffizienten (15-mal so hoch wie bei KDP)
● Große Winkelbandbreite und kleiner Walk-Off-Winkel
● Große Temperatur- und Spektralbandbreite
● Hohe Wärmeleitfähigkeit (zweimal so hoch wie bei BNN-Kristallen)
Anwendungen:
● Frequenzverdopplung (SHG) von Nd-dotierten Lasern für Grün/Rot-Ausgang
● Frequenzmischung (SFM) von Nd-Laser und Diodenlaser für blaue Ausgabe
● Parametrische Quellen (OPG, OPA und OPO) für abstimmbaren Ausgang von 0,6 mm bis 4,5 mm
● Elektrische optische (EO) Modulatoren, optische Schalter und Richtkoppler
● 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 |
| Mohs-Härte | »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 | 350nm ~ 4500nm |
| Phasenanpassungsbereich | 984nm ~ 3400nm |
| Absorptionskoeffizienten | a < 1 %/cm bei 1064 nm und 532 nm |
| Nichtlineare Eigenschaften | |
| Phasenanpassungsbereich | 497nm – 3300nm |
| Nichtlineare Koeffizienten (@ 10-64nm) | d31= 2,54 Uhr/V, d31=16.35 Uhr/V, d31=16.9pm/V d24= 15,64 Uhr/V, d15= 1,91 pm/V bei 1,064 mm |
| Effektive nichtlineare optische Koeffizienten | deff(II)≈ (d24- d15)Sünde2qsin2j – (gest15Sünde2j + d24cos2j)sing |
| Typ II SHG des 1064-nm-Lasers | |
| Phasenanpassungswinkel | q=90°, f=23,2° |
| Effektive nichtlineare optische Koeffizienten | deff» 8,3 × d36(KDP) |
| Winkelakzeptanz | Dθ= 75 mradDφ= 18 mrad |
| Temperaturakzeptanz | 25°C.cm |
| Spektrale Akzeptanz | 5,6 Åcm |
| Walk-Off-Winkel | 1 mrad |
| Optische Schadensschwelle | 1,5-2,0 MW/cm2 |
