Титанилфосфат калия ( KTP ) — неорганическое соединение с формулой K + [TiO] 2+ PO3−4. Это белое твердое вещество. KTP является важным нелинейным оптическим материалом, который обычно используется для удвоения частоты твердотельных лазеров с диодной накачкой, таких как Nd:YAG и других лазеров, легированных неодимом . [1]
Соединение получают путем реакции диоксида титана со смесью KH2PO4 и K2HPO4 при температуре около 1300 К. Соли калия служат как реагентами, так и флюсом. [2]
Материал был охарактеризован с помощью рентгеновской кристаллографии . KTP имеет орторомбическую кристаллическую структуру . Он имеет октаэдрические Ti(IV) и тетраэдрические фосфатные участки. Калий имеет высокое координационное число. Все тяжелые атомы (Ti, P, K) связаны исключительно оксидами, которые соединяют эти атомы. [2]
Кристаллы KTP обладают высокой прозрачностью для длин волн от 350 до 2700 нм с пониженной передачей до 4500 нм, где кристалл фактически непрозрачен. Его коэффициент генерации второй гармоники (SHG) примерно в три раза выше, чем у KDP . Он имеет твердость по Моосу около 5. [3]
KTP также используется в качестве оптического параметрического генератора для генерации в ближнем ИК-диапазоне до 4 мкм. Он особенно подходит для работы с высокой мощностью в качестве оптического параметрического генератора из-за высокого порога повреждения и большой апертуры кристалла. Высокая степень двулучепреломления между сигналом накачки и холостыми лучами, присутствующая в этом материале, ограничивает его использование в качестве оптического параметрического генератора для приложений с очень низкой мощностью.
Материал имеет относительно высокий порог оптического повреждения (~15 Дж/см2 ) , превосходную оптическую нелинейность и превосходную термическую стабильность в теории. На практике кристаллы KTP должны иметь стабильную температуру для работы, если они накачиваются 1064 нм ( инфракрасным , для вывода зеленого цвета 532 нм). Однако он склонен к фотохромным повреждениям (так называемому серому трекингу) во время мощной генерации второй гармоники 1064 нм, что имеет тенденцию ограничивать его использование системами малой и средней мощности.
К другим таким материалам относится арсенат титанила калия (KTiOAsO 4 ).
Он используется для получения «зеленого света» для проведения некоторых лазерных операций на простате . Кристаллы KTP в сочетании с кристаллами Nd:YAG или Nd:YVO 4 обычно встречаются в зеленых лазерных указках . [4]
КТР также используется в качестве электрооптического модулятора , материала для оптических волноводов и в направленных ответвителях .
Периодически поляризованный фосфат титанила калия ( PPKTP ) состоит из KTP с переключаемыми доменными областями внутри кристалла для различных нелинейных оптических применений и преобразования частоты. Его можно адаптировать к длине волны для эффективной генерации второй гармоники , генерации суммарной частоты и генерации разностной частоты. Взаимодействия в PPKTP основаны на квазифазовом согласовании , достигаемом периодической поляризацией кристалла, посредством чего в материале создается структура регулярно расположенных сегнетоэлектрических доменов с чередующейся ориентацией.
PPKTP обычно используется для преобразования частоты типа 1 и 2 для длин волн накачки 730–3500 нм.
Другими материалами, используемыми для периодической поляризации, являются неорганические кристаллы с широкой запрещенной зоной, такие как ниобат лития (что приводит к получению периодически поляризованного ниобата лития, PPLN), танталат лития и некоторые органические материалы.
Другие материалы, используемые для удвоения частоты лазера: