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KTP Crystal

KTP(KTiOPO4)广泛应用于商业和军用激光中,包括实验室,医学系统,射程探测器,激光雷达,光通信和工业激光系统。


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福晶公司的KTP晶体特点:

       •    非线性光学系数大;
       •    接收角大,离散角小;
       •    温度范围和光谱范围宽;
       •    光电系数高,介电常数低;
       •    抗阻比值大;
       •    不吸水,化学、机械性能稳定性。

本公司可提供:
       •    严格的质量控制;
       •    高品质晶体,最大尺寸20x20x40mm3 ,最大长度为60mm;
       •    交货迅速(抛光需2周,镀膜需3周);
       •    合理的价格和数量折扣;
       •    技术支持;
       •    镀增透膜,可提供装支架及重抛光服务。

 

基本属性:


表1. 化学和结构性能

晶体结构

斜方晶系,空间群Pna21,点群mm2

晶格参数

a=6.404Å, b=10.616Å, c=12.814Å, Z=8

熔点

About 1172°C

莫氏硬度

5

密度

3.01 g/cm3

导热系数

13W/m/K

热膨胀系数

 ax=11x10-6/℃, ay=9x10-6/℃, az=0.6x10-6/℃

 

表2. 光学和非线性光学性能

可透波段范围

350~4500nm

SHG相位匹配范围

497 ~ 1800nm  (Type II)

热光系数(/°C)

dnx/dT=1.1X10-5
dny/dT=1.3X10-5
dnz/dT=1.6X10-5

吸收系数

<0.1%/cm at 1064nm    <1%/cm at 532nm

For Type II SHG of a Nd:YAG laser at 1064nm

温度接收: 24°C·cm 
光谱接收: 0.56nm·cm
角度接收: 14.2mrad·cm (φ);  55.3mrad·cm(θ)
离散角: 0.55°

非线性系数

deff(II)≈(d24 - d15)sin2φsin2θ - (d15sin2φ+ d24cos2φ)sinθ

Non-vanished 非线性磁化系数

d31=6.5 pm/V           d24=7.6 pm/V
d32= 5 pm/V            d15=6.1 pm/V
d33=13.7 pm/V

Sellmeier 方程  

    (λ in μm)

nx2=3.0065+0.03901/(λ2-0.04251)-0.01327λ2
ny2=3.0333+0.04154/(λ2-0.04547)-0.01408λ2 
nz2=3.3134+0.05694/(λ2-0.05658)-0.01682λ2

 

掺钕激光的倍频、混频应用:
KTP最常用于倍频Nd:YAG及其他掺Nd晶体的激光,特别是在中低功率密度的激光器中。到目前为止,利用KTP进行腔内与腔外倍频的掺Nd晶体的激光器,在逐步取代可见光染料激光和可调蓝宝石激光器。在许多的工业研究中,该种激光器被广泛用做绿光光源。

     •    由15W的二极管泵浦的0.5%Nd:YVO4与KTP晶体,可获得的8W 绿光输出;
     •    使用本公司的2x2x5mm3 KTP 和3x3x1mm2% Nd:YVO4的晶体,可将1W二极管泵浦光转化成200mW的绿光输出;
     •    2-5mw绿光输出可从180mw LD 泵浦 Nd:YVO4 和 KTP胶合晶体中获得。

KTP也正用于腔内810nm二极管泵浦光和1064nm Nd:YAG激光混频产生蓝光, 和Nd:YAG激光器或Nd:YAP激光器的1300nm光进行腔内倍频。

 

图1. II类KTP在XY平面内倍频                     2. II类KTP在XZ平面内倍频

 

光学参量放大、振荡(OPO and OPA)应用:
       如图3,图4中所示,由于KTP的二次谐波效应和光学参量放大性能,其在可调Nd离子激光器中的输出波长调节(从可见光--600nm,到中远红外--4500nm)中起到核心组件的作用。
通常情况下,KTP可以在高重复频率和mW平均功率级别的条件下,提供fs级别的稳定、连续脉冲输出。使用KTP进行光学参量放大,可以将Nd:YAG激光器1064nm泵浦光转换成2120nm光,转换效率能达到66%左右。

 

 

图3. XZ平面内(532nm泵浦)OPO            图4. XY平面内(532nm泵浦)OPO

 

       KTP晶体还有一种新用途,就是用非临界相位匹配的KTP晶体去放大X切的KTP晶体产生的泵浦光。如图5所示,泵浦波长范围从700nm到1000nm,而输出波长则从1040nm到1450nm(信号波)与2150nm 到3200nm(空闲波)。从而产生了高质量的窄波段光束,其转换效率为45%左右。

 图5. II类KTP非临界相位匹配

       除了其非线性特性外,KTP也因其绝缘特性使其被广泛运用于E-O方面,特别是作为可调E-O器件。表3是KTP与其他E-O模块材料的对比:

 

表3. 电光调节器

材料

Phase

Amplitude

  ε

N

R(pm/V)

k(10-6/°C)

N7r2/ε(pm/V)2

r(pm/V)

k(10-6/°C)

n7r2/ε(pm/V)2

KTP

LiNbO3

KD*P

LiIO3

15.42

27.9

48.0

5.9

1.80

2.20

1.47

1.74

35.0

8.8

24.0

6.4

31

82

9

24

6130

7410

178

335

27.0

20.1

24.0

1.2

11.7

42

8

15

3650

3500

178

124

      从表3,可以发现,KTP以其损伤阈值高,光学透过波段宽(>15GHZ),热、化学性能稳定,低吸收等特点,相对LiNbO3晶体更适合于作E-O器件。

光波导应用:
      在KTP基底上进行离子交换处理,可得到低吸收的光波导器件。这项技术使得KTP在集成光路方面获得了更多的应用。表4给出了KTP与其他光波导材料的对比。


表4.电光光波导材料

材料

r (pm/V)

N

εeff(ε11ε33)1/2

n3r/εeff (pm/V)

KTP

LiNbO3

KNbO3

BNN

BN

GaAs

BaTiO3

35

29

25

56

56-1340

1.2

28

1.86

2.20

2.17

2.22

2.22

3.6

2.36

13

37

30

86

119-3400

14

373

17.3

8.3

9.2

7.1

5.1-0.14

4.0

1.0

 

福晶公司提供以下规格增透膜:
       •    AR-(1064/532)nm. R<0.2% @1064nm and R<0.5% ;高损伤阈值>300MW/cm@1064,532nm)。

       •    宽带增透膜。
       •    HR-1064nm & HT-532nm, R>99.8% @1064nm, T>90% @532nm。


福晶公司的KTP产品其他标准:
       •    尺寸公差:(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.5/-0.1mm)(L≥2.5mm)
                              (W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.1/-0.1mm) (L<2.5mm)
       •    通光孔径:中心90%
       •    50mW绿光激光器下,晶体内部无可见光路
       •    平面度:小于 λ/8 @ 633nm
       •    波前畸变:小于λ/8 @ 633nm
       •    倒边:≤0.2mm×@45°
       •    崩边:≤0.1mm
       •    表面光洁度:小于10/ 5(MIL-PRF-13830B)
       •    通光面平行度:小于20"
       •    侧面垂直度:≤5'
       •    角度公差:△θ≤0.25°, △ф≤0.25°
       •    损伤域值[GW/cm2 ]:>0.5 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated)
                                                >0.3 for 532nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated)

       •    质量保质期:一年内正常使用

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