Nichtlineare optische Kristalle
KTP-Kristalle für nichtlineare Optik
KTP-Kristalle zur Frequenzverdopplung von 1064 auf 532 nm sowie für optisch-parametrische Prozesse und Frequenzmischung, mit anwendungsspezifischen Kristallschnitten zur Phasenanpassung.
- Lieferant und Fertigungspartner mit Sitz in Deutschland
- Fertigung nach Kundenspezifikationen
- Optische Prüfung und Messung nach spezifizierten Anforderungen
- Von Einzelteilen und Prototypen bis zur Wiederholbelieferung
Produktübersicht
Kundenspezifische KTP-Kristalle können mit anwendungsspezifischen Kristallorientierungen, Abmessungen, Oberflächenbearbeitung und optischen Beschichtungen spezifiziert werden.
KTP (Kaliumtitanylphosphat, KTiOPO₄) ist ein weitverbreiteter nichtlinearer optischer Kristall für die Frequenzkonversion von Laserstrahlung. Eine der häufigsten Anwendungen ist die Frequenzverdopplung (SHG) von Nd-dotierten Lasern mit Typ-II-Phasenanpassung, bei der nahinfrarote Laserstrahlung bei 1064 nm in grünes Licht bei 532 nm umgewandelt wird.
Sein vergleichsweise hoher nichtlinearer Koeffizient, die breiten Winkel- und Temperaturakzeptanzbereiche, der geringe Walk-off sowie die gute mechanische Stabilität machen KTP auch für die optisch-parametrische Erzeugung und Oszillation, die Frequenzmischung und ausgewählte elektrooptische Anwendungen geeignet.
Vorteile auf einen Blick
- Hoher nichtlinearer optischer Koeffizient
- Große Winkel- und Temperaturakzeptanz
- Geringer räumlicher Walk-off
- Nicht hygroskopisch
- Gute mechanische und chemische Stabilität
- Breiter spektraler Transparenzbereich
Typische Spezifikationen
| Querschnittsabmessungen | 2 × 2 mm bis 10 × 10 mm |
|---|---|
| Kristallschnitt / Phasenanpassungswinkel | θ und φ entsprechend dem erforderlichen Frequenzkonversionsprozess |
| Phasenanpassungstyp | Typ I oder Typ II |
| Oberflächenebenheit | < λ/8 bei 633 nm |
| Oberflächenqualität | 10/5 Scratch-Dig |
| Parallelität | < 20 Bogensekunden |
| Rechtwinkligkeit | < 5 Bogenminuten |
| Fase | 0,15 mm × 45° |
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
- Chemische Formel
- KTiOPO₄
- Kristallstruktur
- Orthorhombisch
- Raumgruppe / Punktgruppe
- Pna2₁ / mm2
- Gitterparameter
- a = 6,404 Å; b = 10,616 Å; c = 12,814 Å; Z = 8
- Schmelzpunkt
- 1172 °C
- Curie-Temperatur
- 936 °C
- Mohshärte
- 5
- Dichte
- 3,01 g/cm³
- Hygroskopizität
- Nicht hygroskopisch
- Wärmeleitfähigkeit
- 13 W/(m·K)
- Wärmeausdehnungskoeffizient
- αx = 11 × 10⁻⁶ K⁻¹; αy = 9 × 10⁻⁶ K⁻¹; αz = 0,6 × 10⁻⁶ K⁻¹
- Elektrische Leitfähigkeit
- 3,5 × 10⁻⁸ S/cm, c-Achse, 22 °C, 1 kHz
Lineare optische Eigenschaften
- Transparenzbereich
- 350–4400 nm
- Brechungsindizes bei 1064 nm
- nx = 1,7404; ny = 1,7479; nz = 1,8296
- Brechungsindizes bei 532 nm
- nx = 1,7797; ny = 1,7897; nz = 1,8877
- Thermooptische Koeffizienten
- ∂nx/∂T = 1,1 × 10⁻⁵ K⁻¹; ∂ny/∂T = 1,3 × 10⁻⁵ K⁻¹; ∂nz/∂T = 1,6 × 10⁻⁵ K⁻¹
- Sellmeier-Gleichung für nx (λ in µm)
- nx² = 3,0067 + 0,0395 / (λ² − 0,04251) − 0,01247λ²
- Sellmeier-Gleichung für ny (λ in µm)
- ny² = 3,0319 + 0,04152 / (λ² − 0,04586) − 0,01337λ²
- Sellmeier-Gleichung für nz (λ in µm)
- nz² = 3,3134 + 0,05694 / (λ² − 0,05941) − 0,016713λ²
Nichtlineare optische Eigenschaften
- Phasenanpassungsbereich für Typ-II-SHG in der x-y-Ebene
- 0,99–1,08 µm
- Phasenanpassungsbereich für Typ-II-SHG in der x-z-Ebene
- 1,1–3,4 µm
- Typ-II-SHG bei 1064 nm
- θ = 90°, φ = 23,5°
- Walk-off-Winkel
- Ca. 4 mrad
- Winkelakzeptanz
- Δθ ≈ 55 mrad·cm; Δφ ≈ 10 mrad·cm
- Temperaturakzeptanz
- ΔT ≈ 22 K·cm
- Spektrale Akzeptanz
- 0,56 nm·cm
- Elektrooptischer Koeffizient r13
- Niederfrequenz: 9,5 pm/V; Hochfrequenz: 8,8 pm/V
- Elektrooptischer Koeffizient r23
- Niederfrequenz: 15,7 pm/V; Hochfrequenz: 13,8 pm/V
- Elektrooptischer Koeffizient r33
- Niederfrequenz: 36,3 pm/V; Hochfrequenz: 35,0 pm/V
- Elektrooptischer Koeffizient r51
- Niederfrequenz: 7,3 pm/V; Hochfrequenz: 6,9 pm/V
- Elektrooptischer Koeffizient r42
- Niederfrequenz: 9,3 pm/V; Hochfrequenz: 8,8 pm/V
Repräsentative Beispiele
6 × 6 × 16 mm, OPO mit Pumpwellenlänge 532 nm
- θ = 64°, φ = 0°
- AR-Beschichtung bei 532 nm und 840–880 nm
2 × 2 × 5 mm, Typ-II-SHG bei 1064 nm
- AR-Beschichtung bei 1064 / 532 nm
2 × 2 × 7 mm, SHG bei 1064 nm
- AR-Beschichtung bei 1064 / 532 nm
5 × 5 × 10 mm, x-Schnitt
- AR-Beschichtung bei 1064 nm und 1570–1590 nm
Weitere Beispiele anzeigen (4)Weniger Beispiele anzeigen
5 × 5 × 2 mm, SHG bei 1064 nm
- S1: HR bei 1064 nm, R > 99,8 %; HT bei 532 nm, T > 97 %
- S2: AR bei 1064 / 532 nm, R < 0,25 %
3 × 3 × 10 mm, SHG bei 1064 nm
- S1: AR bei 1064 nm, R < 0,25 %; HR bei 532 nm, R > 99,7 %
- S2: AR bei 1064 / 532 nm, R < 0,25 %
10 × 10 × 7 mm, Typ-II-SHG bei 1064 nm
- AR-Beschichtung bei 1064 / 532 nm
6 × 8 × 15 mm, Typ-II-OPO mit Pumpwellenlänge 1064 nm
- θ = 55°, φ = 0°
- AR-Beschichtung bei 1064 nm und 1,91–2,4 µm
Typische Anwendungen
- Frequenzverdopplung (SHG), insbesondere von 1064 nm auf 532 nm
- Optisch-parametrische Erzeugung, Verstärkung und Oszillation (OPG/OPA/OPO)
- Summen- und Differenzfrequenzerzeugung (SFG/DFG)
- Ausgewählte Anwendungen der elektrooptischen Modulation und optischen Schaltung
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- Phasenanpassungstyp und erforderlicher Kristallschnitt bzw. Kristallorientierung
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