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产品简介
KTP，即磷酸钛氧钾（KTiOPO4）晶体是一种优良的非线性（
NLO）晶体，适用于制作Nd红绿激光器二倍频(Frequency doubling，SHG)器件。该晶体对波长1064nm倍频效率可达80%左右，在900℃下不分解，晶体表面易抛光加工。海泰光电已经建成年产量达到20万片KTP的超大规模生产线，并且能够根据客户需求提供各种规格的KTP产品。质优、价廉、供货及时（一周内）是海泰KTP的特点。
Potassium Titanyl Phosphate (KTP)有下列非常重要的非线性特点:
大的非线性光学系数（约为KDP晶体的15倍）
宽的接收角度和小的走离角
透过波段宽
高光电转换效率和低的介电常数
具有良好的物理、化学和机械性能
高的热传导系数（为BBN晶体的2倍）
低失配度
相比于BBO 和 LBO 成本较低
KTP是一种正光性双轴晶体, 其折射率主轴X, Y和 Z (nz>ny>nx) 分别平行于光轴 a, b, and c。
晶体结构及物理特性:
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晶体结构（Crystal structure ） |
Orthorhombic, space group Pna21,point group mm2 |
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晶格常数（Cell parameters ） |
a=6.404Å, b=10.616Å, c=12.814Å, Z=8 |
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熔点（Melting point ） |
1172¡ãC incongruent |
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相转变温度（Curie point ） |
936°C |
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硬度（Mohs hardness ） |
»5 |
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密度（Density ） |
3.01 g/cm3 |
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颜色（Color ） |
colorless |
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潮解性（Hygroscopic susceptibility ） |
no |
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比热（Specific heat ） |
0.1643 cal/g°C |
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热导率（Thermal conductivity ） |
0.13 W/cm/°K |
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电导率（Electrical conductivity ） |
3.5x10-8 s/cm (c-axis, 22°C, 1KHz) |
线性光学特性
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透光波段: |
350 nm - 4500 nm |
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折射率:
1064nm
532nm |
nx ny nz
1.7377 1.7453 1.8297
1.7780 1.7886 1.8887 |
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Sellmeier 方程:
(l in mm) |
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=3.0065+0.05694/(l 2-0.05658)-0.01682l 2 |
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热光系数: |
dnx/dT=1.1x10-5/¡ãC, dny/dT=1.3x10-5/¡ãC, dnz/dT=1.6x10-5/¡ãC |
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吸收系数: |
a < 1% cm-1 @1064nm and 532nm |
非线性光学特性 :
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二倍频相位匹配范围: |
497 - 1800nm |
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非线性光学系数: |
d31=6.5pm/v,
d32=5pm/v,
d33=13.7pm/v,
d24=7.6pm/v,
d15=6.1pm/v |
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有效非线性系数 |
deff(II)» (d24 - d15)sin2fsin2q - (d15sin2f + d24cos2f)sinq |
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Nd:YAG激光器（ type II ）倍频 :
（1064nm）: |
相位匹配角度: q=90¡ã, f=23.5¡ã
SHG有效非线性系数: deff»8.3xd36(KDP)
接受角: 20 mrad-cm
接受温度: 25¡ãC-cm
接受光谱: 5.6 Å -cm
走离角: 4.5 mrad (0.26¡ã)
光学损伤庾值: > 450MW/cm2, (@ 1064nm, 10ns, 10Hz) |
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电光系数: |
Low frequency (pm/V) High frequency (pm/V) |
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r13 |
9.5 |
8.8 |
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r23 |
15.7 |
13.8 |
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r33 |
36.3 |
35.0 |
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r51 |
7.3 |
6.9 |
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r42 |
9.3 |
8.8 |
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介电常数: |
eeff=13 |
KTP 应用范围
掺钕晶体激光器二倍频（SHG）获得绿光/红光输出
掺钕晶体等固体激光器混频（SFM）获得蓝光输出
OPG,OPA和OPO获得0.6um-4.5um范围内可调光
电光（E-O）调制，光学开关
光波导，制作周期性极化的KTP器件
Nd 激光器倍频、混频应用
KTP最常用于倍频Nd:YAG及其他掺Nd晶体的激光，特别是在绿光激光器中。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
* 由1W的二极管泵浦的2% 3*3*1的Nd:YVO4与2*2*5的KTP晶体，可获得的180mW 绿光输出
* 由2W的二极管泵浦的1% 3*3*1的Nd:YVO4与2*2*5的KTP晶体，可获得的300mW 绿光输出
* 由3W的二极管泵浦的1% 3*3*2的Nd:YVO4与3*3*5的KTP晶体，可获得的500mW 绿光输出
| 相位匹配角 |
θ=90o,φf=23.5o, where θ & φ are polar angles referring to Z and X. |
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有效二倍频系数 |
deff »8.3xd36(KDP) |
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接受角 |
20 mrad-cm |
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接受温度 |
25oC-cm |
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接受光谱 |
5.6Å-cm. |
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走离角 |
4.5mrad (0.26o) |
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光学损伤阈值 |
> 450MW/cm2, (@ 1.06um, 10ns, 10Hz) |
到目前为止，KTP已成为腔外和腔内倍频Nd激光器使用的首选,其输出的绿色激光已应用在科研、医疗、工业及商业等应用领域。通过腔外KTP倍频，使用900mJ注入种子Q开关Nd ： YAG激光器可达到80%转换效率和能够输出700mJ绿光激光器。
特别适用于二极管泵浦Nd激光器， KTP的是可见固体激光器的一种基本非线性光学晶体。最近，腔内倍频的Nd:YVO4和Nd:YAG激光器已经应用于显示、制造业、光盘和激光打印机等领域。LD泵浦的Nd:YVO4和Nd:YAG激光器已能获得超过200mW TEM00模的绿激光，通过锁模技术，5.3W LD泵浦的Nd:YAG腔内倍频能够产生3W TEM00模绿激光。此外， 2.5mw绿光也能够通过腔内倍频50mW LD泵浦的Nd:YVO4小型激光器获得，其腔长仅为9mm。
KTP也是一种强大的从约1um至3.4um激光器倍频和混频晶体。该倍频相位匹配的角度和有效的倍频系数（ deff ）在 KTP的XY平面 （ 0.9um-1.08um）和XZ平面（ 1.1um-3.3um）如图所示 。虽然KTP在YZ平面（Type I）可相位匹配倍频为1um至3.45um，但由于极低的有效非线性系数（deff）而很少应用。
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Type ll SHG in XY Plane |
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Type ll SHG in XZ Plane |
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OPO Pumped at 1064 nm |
OPG (OPA、OPO）
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。OPO / OPA认为泵浦在532 nm和1064 nm的相位匹配的角度和有效的非线性光学系数在XZ平面内，如下图显示。1064 nm泵浦OPO 用KTP的非临界相位匹配（NCPM）时，信号输出人眼安全波长范围，常应用在人眼安全装置中。OPO/ OPA在的XY和YZ面是很少使用的，因为他们很低有效非线性系数和其他限制。
KTP的OPO产生稳定、连续的飞秒输出，飞秒脉冲重复频率可达108 Hz，信号和闲频光的平均输出功率达到毫瓦量级。1064nm钕激光泵浦的 KTP OPO对从1064 到2120 nm的简并转换转化效率超过66%。
最近，通过钛宝石、翠绿宝石、Cr:LiSrAlF6等可调谐激光泵浦的非临界相位匹配（NCPM）的 KTP OPO/OPA新应用也得到发展， NCPM KTP OPO 保持 KTP X轴通光并调谐泵浦波长 。如果一个 钛宝石调谐激光作为泵浦源(0.7 um 到 1 um)，输出覆盖波长范围从1.04um 到 1.45 um (信号) 和从 2.15 um 到 3.2 um (空闲). 由于NCPM KTP有利的非线性特性，可获得转换效率45%的窄带宽和高光束质量的激光。
准相位匹配波导
最近，KTP的 II类倍频转换效率达到20%/W/cm2，在PPKTP中，半个周期产生的相位失配在另外半个周期中被反方向的相位失配所补偿。而且，I类准相位匹配扇形的KTP波导应用于波长0.76-0.96um的调谐钛宝石激光倍频和直接倍频半导体激光输出0.43-0.40um激光，已获得转化效率超过100%/W/cm2。
非临界相位匹配的OPO应用
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Efficiency of KTP elements in OPO 1064 - 1570 nm |
最近，非临界相位匹配（NCPM）的 KTP OPO/OPA新应用也得到发展， NCPM KTP OPO 保持 KTP X轴通光并调谐泵浦波长 。如果1064nm激光作为泵浦源，输出波长1.57 um (信号) 和3.3 um (空闲). 由于NCPM KTP有利的非线性特性，可获得转换效率45%的窄带宽和高光束质量的激光。
KTP晶体温控炉
提高温度能够提高KTP晶体的损伤阈值，因此对于高功率或高功率密度的Nd激光器建议将温度提高到80摄氏度。海泰光电能够提供精确控制KTP温度的温控炉，能够将KTP晶体、温控炉、温度控制部件很好地集成在一起。
KTP 技术参数
波前畸变: 优于 l/4 @ 633 nm
尺寸公差: (W ± 0.1 mm) x (H ± 0.1 mm) x (L + 0.2 mm/-0.1mm)
通光孔径: > 90% central area
平面度: l/8 @ 633 nm
光洁度: 10/5 to MIL-O-13830A
平行度: 好于 20 arc seconds
垂直度: 5 arc minutes
角度公差: △θ< ± 0.5º , △φ<± 0.5 º
AR增透膜: R< 0.2% at 1064nm and R<0.5% at 532 nm.
质量保证: 一年.(正常使用情况下)
常规产品
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Part No. |
Dimension |
Application |
Coating |
Type |
|
KTP02203 |
2x2x3mm |
SHG@1064nm |
AR/HR coating |
II |
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KTP2205 |
2x2x5mm |
SHG@1064nm |
AR/AR coating |
II |
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KTP2305 |
3x3x5mm |
SHG@1064nm |
DBAR-coating |
II |
|
KTP2310 |
3x3x10mm |
SHG@1064nm |
DBAR-coating |
II |
|
KTP2705 |
7x7x5mm |
SHG@1064nm |
DBAR-coating |
II |
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KTP2805 |
8x8x5mm |
SHG@1064nm |
DBAR-coating |
II |
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KTP2907 |
9x9x7mm |
SHG@1064nm |
DBAR-coating |
II |
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KTP0720 |
7x7x20mm |
OPO for 1064nm&1570nm |
AR coating |
II |
AR Coating:
AR@1064nm&532nm; HR Coating:
HR@1064nm&HT@532nm 
