KTP晶体
KTP(KTiOPO4)在商业和军用激光里被广泛使用，包括实验室和医学系统, 射程探测器，激光雷达，光通信和工业激光系统。
非线性光学系数大
接收角大，走离角小
宽的温度和光谱带宽
光电系数高和介电常数低
抗阻比值大
不吸水,化学、机械性能稳定性
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=6.404?, b=10.616?, c=12.814?, Z=8 |
| 熔点 | About 1172°C |
| 莫斯硬度 | 5 |
| 密度 | 3.01 g/cm3 |
| 导热系数 | 13W/m/K |
| 热膨胀系数 | ax=11x10-6/0C, ay=9x10-6/0C, az=0.6x10-6/0C |
| 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 | Temperature Acceptance: 24°C-cm Spectral Acceptance: 0.56nm-cm Angular Acceptance: 14.2mrad-cm (φ);55.3mrad-cm (q) Walk-off Angle: 0.55° |
| 非线性系数 | deff(II)? (d24 - d15)sin2fsin2q - (d15sin2f + d24cos2f)sinq |
| 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 (l in μm) | nx2=3.0065+0.03901/(l 2-0.04251)-0.01327l 2 ny2=3.0333+0.04154/(l 2-0.04547)-0.01408l 2 nz2=3.3134+0.05694/(l 2-0.05658)-0.01682l 2 |
| Electro-optic coefficients: | Low frequency(pm/V) | High frequency(pm/V) | ||
| R13 | 935 | 8.8 | ||
| R23 | 15.7 | 13.8 | ||
| R33 | 36.3 | 35.0 | ||
| R51 | 7.3 | 6.9 | ||
| R42 | 9.3 | 8.8 | ||
| Dielectric constantq | Εeff =13 | |||
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2x2x5mm 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 pumped 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1064nmNd: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。
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。
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
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1是KTP与其他E-O模块材料的对比：
表1.电光调节器
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Phase |
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Amplitudee |
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材料 |
e |
N |
R(pm/V) |
k(10-6/°C) |
N7r2/e(pm/V)2 |
r(pm/V) |
k(10-6/°C)°C) |
n7r2/e(pm/V)2 |
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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1，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。
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2给出了KTP与其他光波导材料的对比。
表2.电光光波导材料
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材料 |
r (pm/V) |
N |
eeff(e11e33)1/233)1/2 |
n3r/eeff (pm/V) |
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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 |
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尺寸公差 |
(宽±0.1mm)x(高±0.1mm)x(长+0.5/-0.1mm)(长度≥2.5mm) |
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通光孔径 |
中心90% |
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平面度 |
小于 λ/8 @ 633nm |
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波前畸变 |
小于λ/8 @ 633nm |
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倒边 |
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崩边 |
≤0.1mm |
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表面光洁度 |
小于10/ 5（MIL-PRF-13830B） |
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通光面平行度 |
小于20" |
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侧面垂直度 |
≤5' |
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角度公差 |
△θ≤0.25°, △ф≤0.25° |
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损伤域值:[GW/cm ] |
>0.5 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated) |