倍频晶体的选择

通过倍频方式产生532mn绿光的过程中,常用的非线性晶体有LBO、BBO及KTP晶体,下面,我们将逐一详细介绍它们的物理、光学性能

1、LBO晶体的物理、光学特性

LBO(LiB3O5,三硼酸锂)是非常优良的非线性晶体,目前己广泛的应用于Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、Nd:YAP等激光器的二次、三次谐波产生:染料激光器、钛宝石激光器的二次谐波产生及由532nm、355nm及308nm抽运的OPO及OPA。LBO属正交晶系,负双轴晶体,不潮解,有良好的物理化学性质。它的透光范围为155m-3200nm,在1.064μm光下,有效非线性系数约为KDP的三倍,破坏阈值比KTP高得多,它具有宽的允许角和小的走离角,更为重要的是它具有宽的I类及I类非临界相位匹配范围

I类非临界相匹配波长范围为0.95um-18um,II类非临界相匹配范围为1.13um-1.45pm。可通过采用LBO非临界相位匹配方式克服走离效应来提高倍频效率,脉冲激光倍频转换效率可大于70%,对连续激光倍频转换效率可大于30%。不足是有效非线性系数和倍频效率较低,折射率对温度敏感,需要注意控温

2、BBO晶体的物理、光学特性

BBO晶体,是用于紫外波段波长变换迄今为止最优良的非线性晶体之该晶体己经广泛应用于Nd:YAG激光器的二次、三次、四次以及五次谐波的产生BBO晶体空间群R3c,属三方晶系3m点群,为负单轴晶体,密度3.85g/cm,Mohs硬度4,透光范围189-3500nm。有效非线性系数约为KDP的6倍,有较高的损伤阈值。其缺点是有一定的潮解,且允许角小、走离角大,对有效的倍频需要衍射极限光束。

3、KTP晶体的物理、光学特性

KTP晶体,是由美国杜邦公司1976年首先研制成功的一种非线性晶体。它被广泛应用于发射1μm左右波长的Nd激光器二次谐波的产生,该晶体对各种和频、差频以及在0.35-4.0μm的整个透光波段的光参量应用也具有很强的吸引力KTP晶体属正交晶系,负双轴晶体。具有非线性系数大、透光波段宽、不潮解、破坏阈值高等特点。其主要的光学特性参数如下:透光范围为0.35μm-4.5μm相位匹配波段:0.497μm-1.8μm,有效非线性系数约为KDP的15倍;

破坏阈值300-500MWcm3,(1064m),100200MW/cm2(532nm):

折射率nx=1.7337、ny=1.7453、nz=1.8297(1064mm)

nx=1.7780ny=1.7886nz=1.8887(532mm)吸收系数(1%cm-1)1064/532mn。

KTP晶体在非线性系数、尺寸及破坏阈值等方面的优势,使它成为目前频率变换技术中使用最广泛的晶体