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三硼酸锂、硼酸钡、硫代镓酸银、磷化锗锌、硒化镓、硒镓酸银晶体简介

作者: 时间:2024-05-27

立陶宛3photon公司的产品大类主要有激光光学产品、激光和调Q晶体、非线性晶体、偏光光学器件和组件等。其中非线性晶体产品有LBO(三硼酸锂)、BBO(硼酸钡)、AGS(硫代镓酸银)、ZGP(磷化锗锌)、GaSe(硒化镓)、AGSe(硒镓酸银)、CdSe(硒化镉)、DKDP(氚化磷酸二氢钾)、SrMoO 4(钼酸锶)、KTP(磷酸钛钾),本文主要介绍立陶宛3photon公司非线性晶体的特点和应用领域。


一、LBO晶体 三硼酸锂晶体

>15 J/cm² @ 355 nm、10 ns10 Hz | 160 nm – 2600 nm

由于损伤阈值高、透明度范围宽,LBO – 三硼酸锂晶体主要用于二次谐波生成 (SHG),即倍频和三次谐波生成 (THG)。晶体可以被加热以实现保护或稳定性能,然后它们可以用于高功率应用。

3photon 的领先优势在于 AR 涂层 LBO 晶体在 355 纳米波长下的破坏阈值大于 15 J/cm²(对于单波段),这使得它在极高强度和高转换效率的情况下也能发挥出色的性能。


LBO优点和特点

透明度范围从160 nm2600 nm

340-1064 纳米波长范围内吸收率低

无灰度跟踪问题,最适合高功率二次谐波发生器 (SHG)

适用于 OPA/OPO 应用的宽带或多波长抗反射 (AR) 或保护 (P) 涂层

355 nm波长、10 ns10 Hz条件下,三次谐波产生 (THG) 的高激光诱导损伤阈值 (LIDT) >15 J/cm²(图中数据为 5 ns

1064 nm150 摄氏度)SHG 的非临界相位匹配 (NCPM) 条件,

无走离位移(可根据要求提供烤箱)

可根据要求提供针对特定应用的技术咨询或性能模拟



LBO晶体广泛应用于各种激光系统、二极管泵浦激光器、中高功率激光器:

LBO典型应用

用于材料加工、切割、雕刻的工业激光器

大学、研究中心使用的研发 (R&D) 激光器

医用激光器,特别是眼科应用以及脱毛或纹身去除

军事和国防激光器


在激光器中的应用

掺钕介质激光器(Nd:YAGNd:YLFNd:YVO4Nd:YAPNd:KGW

倍频、三倍或四倍频(产生 2次、3次或 4次谐波)

由二次 (SH) 或三次 (THG) 谐波泵浦的 I 型和 I 型相位匹配高功率和/或宽调谐光参量放大器 (OPA) 和振荡器 (OPO)

连续激光器

高效、宽泛的 CW 和准 CW 非临界相位匹配 (NCPM) 频率转换

Ti:Sapphire (Ti 3+ :Al 2 O 3 )Alexandrite (Cr 3+ :BeAl 2 O 4 )Cr:LiSAF (Cr 3+ :LiSrAlF 6 )Cr:LiSAF (Cr 3+ :LiCaAlF 6 )、和染料激光器

倍频(产生二次谐波)



二、BBO晶体 硼酸钡晶体

>0.5 J/cm 2 @ 213 nm、10 ns10 Hz | 190 nm - 2200 nm

BBO – 硼酸钡 (BaB 2 O 4 ) 有两个相:α相——高温相、β相——低温相

β-硼酸钡 (BBO) α-硼酸钡的不同之处在于晶体中钡离子的位置。

虽然α-BBOβ-BBO相都具有双折射性,但α-BBO相具有中心对称性,因此与β-BBO相相比具有不同的非线性特性。

β-硼酸钡 (BBO) 是一种非线性光学 (NLO) 晶体,具有一系列特殊性能:紫外 (UV) 非线性系数大、损伤阈值 (LIDT) 高、相位匹配范围宽、GDD 低超快的应用和透明度范围广。

BBO 晶体是最好的电光 (E-O) 晶体和顶级非线性光学 (NLO) 晶体之一,广泛用于大多数主流的激光器和光参量振荡器 (OPO) 中的2次至 5次谐波生成,主要(但不限于)Ti:SapphireYb:KGW/KYW 激光系统、Pockels 电池和其他应用。


BBO优点和特点

广泛的相位匹配范围,可产生低至 200 nm 的谐波

190 nm 2200 nm的宽广透明度范围

损伤阈值高

相位匹配的低热光依赖性使 BBO 成为高功率应用中最稳定的晶体

非线性系数相对较高,适用于 UV-VIS 应用

小角度调谐范围使其对 OPA/OPO 宽波长区域产生中最具吸引力

适用于 OPA/OPO 应用的宽带抗反射 (AR) 涂层


BBO晶体具有适度的吸湿性,因此建议使用薄膜涂层来防止晶体吸收空气中的水分。保护涂层(P涂层)可用于保护表面;如果需要低反射,3photon 提供抗反射 (AR) 涂层

抗反射 (AR) 涂层

单层 MgF 2或类似介电材料实现最佳定价

单波长或单波段(V 涂层)——针对您的工作波长进行了优化

双波段涂层(W涂层)——针对两种波长进行了优化

多波长——针对 3 个或更多波长进行了优化

宽带(BBAR 涂层)——适用于通用应用

窄带(NBAR 涂层)——适合您的研发项目


应用领域

Nd:YAG 激光系统谐波

BBO 是产生皮秒二次谐波 (532 nm)、三次谐波 (355 nm) 或产生任何脉冲持续时间的四次谐波 (266 nm) 或五次谐波 (213 nm) 的最佳晶体之一

钛蓝宝石激光系统谐波

BBO 是超短次谐波(400 nm)、三次谐波(266 nm)、四次谐波(200 nm) 的最佳晶体

OPO/OPA 应用

BBO OPO/OPA 泵浦:355 nm,用于 400-2400 nm波段;532 nm,用于650-2400 nm波段;800 nm,用于1200-2400 nm波段;

2 BBO 用于信号和局部振荡器的进一步双频生成(DFG) 混合;非共线 BBO OPA 400 nm 处泵浦,产生宽谱宽脉冲,以获得超短 <4 fs 脉冲

电光 (EO) 应用

由于电光特性,BBO 晶体最适合用于快速Pockels电池生产

作为双折射材料的应用

BBO 晶体广泛用于时间偏移补偿,以在谐波或其他光学设置阶段后同步不同波长脉冲,可用于补偿非常短的飞秒到皮秒脉冲时间差异。由于具有较高的空间偏移,BBO晶体可用于空间中不同偏振光束的分离,这可用于定制棱镜或偏振器的生产


BBO 晶体运输、处理、检查、储存和清洁技巧:

BBO 晶体具有一定程度的吸湿性,因此在抛光程序之后需要涂上薄膜涂层。 保护涂层(P涂层)或抗反射涂层(AR涂层)在一定程度上防止晶体表面受潮。 然而,即使非常小的污染物(灰尘颗粒、菌斑、指纹等)也会影响 BBO 晶体的性能,即透射或反射。 此外,如果污染物直接接触激光辐射,BBO晶体很容易受损。

运输

3photon BBO 晶体包装在塑料透明膜盒中,然后放入真空塑料袋中,以保护晶体 - 防止机械冲击和暴露在潮湿环境中。3photon 还可以提供复杂尺寸(薄或小晶体)BBO 晶体的支架(托架)。

处理

避免徒手接触 BBO 晶体! 3photon建议使用镊子或塑料镊子来固定光学元件,如果无法做到这一点,请戴上无粉手套或指套。

检查

仅在洁净环境下打开 BBO 晶体膜盒,3photon 建议在洁净室或至少在相对湿度 20%-30% 或更低的受控环境中检查 BBO 晶体。保持晶体的温度与检测室温度相等,因为温差会使水蒸气凝结,从而降低BBO晶体的性能和寿命。

储存

BBO晶体需要存放在清洁干燥的地方。如果您计划储存晶体超过 1-2 周:

• 将晶体放置在清洁干燥的地方;

• 避免使用同一个塑料膜盒来存放BBO晶体;

3photon 建议使用干燥器保存晶体。

清洁

切勿使用丙酮进行清洁,它会损坏 BBO 晶体。切勿通过吹气来去除污染物,因为 BBO 晶体具有吸湿性,可能会被损坏。拖拽法:A.丝巾及混合物(高纯酒精和乙醚按1:1的比例混合(50%-50%))B. 擦镜纸

程序原理

1. 取出干净的纸巾,放在要清洁的表面上 2. 滴一小滴:2.1. (A) 混合液在纸巾上2.2. (B) 纯异丙醇(IPA)在纸巾上 (IPA)3. 沿单一方向将纸巾拖过表面;4. 如果使用擦镜纸请勿重复使用同一张擦镜纸。清洁薄的和/或小的 BBO 晶体时要格外小心,该材料很软,很容易损坏

吹气法

也可以通过向 BBO 晶体吹入氮气 (N2) 或清洁空气来去除灰尘颗粒和污染物,3photon 强烈建议保持尽可能低的湿度(水分)。吹制薄的和/或小的 BBO 晶体时要非常小心,3photon 建议在使用吹气方法清洁时与 BBO 晶体保持大约 10-20 厘米的距离,否则 BBO 晶体很容易被吹掉。



三、AGS晶体硫代镓酸银晶体

0.53 µm - 11 µm

AgGaS2AGS)晶体是红外(IR)光范围内的非线性光学(NLO)激光设备(如 CO CO2 激光器、波片、可调谐光参量振荡器(OPO)等)开发的最成功的材料之一。

AGS 晶体是近红外-红外范围内非线性度最高的晶体之一,可用于大尺寸和带有宽带抗反射 (AR) 涂层的薄板。

AGS特征

AGS 晶体的透明度从 530 纳米到 11 微米,可在该区域产生不同的频率和光学参数振荡(OPA

可在 OPO 系统中直接用 1064 纳米或 1500-1600 纳米波长泵浦

与其他红外晶体相比,AGS 在近红外(NIR)和远红外(FIR)的非线性相互作用方面具有最高的品质因数

AGS应用领域

中红外辐射的高效倍频

非线性三波相互作用

DFG系统的主晶体泵浦为1.2-1.6 μm1.6-2.4 μm,用于生成 2.4 - 11 μm

光学医疗仪器

光谱应用

高性能红外线(IR)波片

CO CO2 激光系统中产生的 2 次和 3 次谐波



四、ZGP晶体磷化锗锌晶体

>2 J/cm2 @ 2.1 µm, 20 ns, 10 Hz | 1.9 µm – 11 µm

3photon ZGP(ZnGeP2)晶体通常是在高温下通过水平梯度冷冻法或布里奇曼法生长出来的。采用电子束蒸发(EBE)、离子辅助沉积(IAD)或离子束溅射(IBS)技术对晶体进行抛光和镀膜。ZGP 晶体在中红外 (MIR) 区域有着广泛的不同应用--从科学谐波发生实验到复杂的国防和军事产品。


ZGP特征

虽然 ZGP 1.9 微米到 11 微米之间具有极宽的透射率,但采用标准程序生长的 ZGP 2000 纳米处有较大吸收。为了解决这个问题,需要采用特殊的加工程序来降低吸收值,这就将晶体的尺寸限制在 6 毫米以内

所有红外线 (IR) 晶体中最大的非线性系数(d = 75 pm/V),约为 KDP 160

机械和物理特性与锗(Ge)非常相似,但 ZGP AGS AGSe 坚硬得多

ZGP 可进行良好的机械加工,从而获得良好的抛光质量和平整度

损伤阈值相对较高

相位匹配可在宽光谱区域和小调谐范围内实现


ZGP应用领域

在晶体透明区域工作的脉冲 COCO2、化学 DF 激光器和其他激光器的 234 次谐波产生

通过谐波产生和混合过程将 CO2 CO 激光辐射向上转换到近红外 (NIR) 范围

通过将铒 (Er)、钬 (Ho)、铥 (Tm) 和波长向下转换到中红外 (MIR) 波长范围,实现和频 (SFG)

波长为 2.0 µm 的泵浦光参量发生器(OPG

国防和军事应用:通过在2000-2100 纳米到 3000-3500 纳米甚至 5000 纳米的产生光学参数振荡 (OPO),广泛应用于反弹道导弹 (ABM) 和红外对抗 (IRCM) 系统(导弹干扰);低空激光防御系统

70.0 微米至 1000 微米的亚毫米范围内产生相干辐射

在红外(IR)区域和太赫兹(THz)范围实现中功率和高功率应用



五、GaSe晶体硒化镓晶体

0.9 µm - 16 µm

硒化镓(GaSe)是一种六边形晶体,主要用于远红外线(FIR)波长的二次谐波发生(SHG)。硒化镓的莫氏硬度极低,因此非常脆弱,无法进行机械处理或镀膜。3photon 可以提供沿 Z 光轴切割、表面有裂纹的硒化镓晶体。


GaSe特征

GaSe 是一种非常柔软的材料,无法进行抛光或镀膜处理

透明度范围:900-16000 纳米

只能在一个 (001) 平面上切割

由于折射率高和可用方向的限制,只能使用较小的 Theta

可替代 AGS AGSe 生成 2400 nm - 20000 nm 或太赫兹输出,成本更低


GaSe 最适合用于电子和光学应用

GaSe应用领域

高功率飞秒激光器

太赫兹(THz)产生

宽带中红外(MIR)电磁波生成的替代解决方案

中红外 (MIR) 二次谐波发生 (SHG),用于 COCO2 和染料激光器等

向上转换:红外线(IR)到近红外(NIR)范围

3 - 16 µm 范围内的光学参数生成 (OPG)



六、AGSe晶体硒镓酸银晶体

1.1 μm - 18 μm


AGSe - 硒镓酸银(AgGaSe2,有时也称为硒化银镓)广泛应用于中红外(MIR)、红外(IR)和远红外(FIR)光领域,是三波相互作用的最佳晶体之一。较大的非线性光学(NLO)系数使 AGSe 成为非线性光学(NLO)应用中最常用的红外晶体之一。

AGS 相比,硒镓酸银(AGSe)具有更低的红外吸收系数和更低的熔点。


AGSe特征

最宽红外晶体透明度范围,从 1100 nm 18 μm

大的非线性光学 (NLO) 系数(deff 约为27-33 pm/V

宽广的光谱和角度接受范围

生长过程复杂,价格昂贵

非线性度约为 AGS 2-3

可提供中红外(MIR)和红外(IR)范围提供高损伤阈值涂层


AGSe应用领域

一氧化碳(5-6 微米)和二氧化碳(10.6 微米)激光器系统中的高效二次谐波生成 (SHG)

Ho:YLF2050 纳米)泵浦的光参量振荡器 (OPO),输出可调波长 2.5 12 μm

中红外和远区域的不同频率发生器,其红外截止波长约为 18 µm

OPA 中替代 ZGP 晶体,用于将2.09微米的波长扩展到3-5微米

在第二阶段(在 800 nm OPO 泵浦之后),以产生 7-20 μm 的长波长

七、CdSe晶体硒化镉晶体

透明 0.8 - 24 µm | 最佳性能 2.5 - 16 µm

CdSe晶体(硒化镉)是一种晶体材料,通常取向为菱形(六角形)。硒化镉晶体可用于各种中红外(MIR)应用,最常见的硒化镉晶体用于生产红外光学元件以及 COCO2 或其他红外激光系统。

3photon 还可以提供其他红外晶体作为替代,如 AGSeGaSeZGP,有时也可以使用 AGS

多年来,人们采用了多种晶体生长方法来生长硒化镉单晶和多晶材料。获得高质量的硒化镉晶体的方法主要有化学气相传输、固态再结晶、温度梯度溶液区生长、高压垂直区熔化等。

3photon 可随时提供晶体生长方面的专业建议。硒化镉抛光后,可根据要求对材料进行镀膜。内部镀膜由经验丰富的镀膜工程师进行建模和沉积。


CdSe特征

低光学吸收

宽带特定传输范围:2.5 μm 16 μm


CdSe应用领域

红外偏振光学器件:红外偏振器和红外波片

红外线光学元件,如红外线分光镜、红外线二向色镜和红外线窗口

纳米粒子(如纳米锯、纳米管和纳米线)

光参量发生器(OPG

光参量振荡器(OPO

DFM 频率转换器



八、DKDP晶体 氚化磷酸二氢钾晶体

390 nm - 1400 nm

DKDP (KD2PO4) 是一种同构单晶体(氚化 KDP)。它可以通过高氘度(通常> 98%)水溶液生长法生长。

3photon 提供的 DKDP 晶体可用于非线性光学系统、电子光学(EO)应用(尤其是大孔径),也可用于Pockel电池。


DKDP特征

工作波长 390-1400 纳米

相对简单的种植技术确保了良好的价格

可以长得很大

针对特定波长设计的电介质薄膜抗反射涂层可通过3photon技术实现

可使用非常广泛的泵送源进行泵送


DKDP劣势

吸湿性(水分会立即影响 DKDP

DKDP 晶体材料较软,因此很少能实现高质量抛光


DKDP应用领域

Nd:YAG Nd:YLF 激光系统

DKDP 晶体可用作激光频率转换器,用于产生低重复率(小于 100 Hz)、高脉冲能量的 2-4 次谐波,用于调Q和锁模激光器。它还可用作这些系统中的调Q晶体

钛蓝宝石和Alexandrite激光系统

作为调Q晶体

染料激光系统

用于产生 2 - 4 次谐波

电子光学应用

由于具有出色的电光系数,被广泛用作电光调制器、OPA/OPO

Pockels电池

作为调Q晶体,3photon使用氘化程度非常高(D2>98%)的 DKDP

高速摄影

DKDP 可用作快门



九、SrMoO4晶体 钼酸锶晶体

泵浦 1064 nm | Stokes 1175(I) nm; 1312(II) nm; 1485(III) nm; 1710(IV) nm

钼酸锶(SrMoO4)单晶体通常通过 Czochralski 法生长。晶体生长时通常沿 a 轴切割(α 切割)。这样切割的原因是热膨胀率最低。

泵浦和stokes的偏振应平行于 c 轴,这样才能实现最大的受激拉曼散射(SRS--E 沿着光轴(c 轴)。

SrMoO4(钼酸锶)是固态激光器增益介质的理想选择,可掺杂镱(Y)、铒(Er)、镨(Pr)、钬(Ho)、铥(Tm)或其他化学元素。


SrMoO4特征

不溶于水

硬度适中(莫氏硬度4

泵浦波长 1064 nmStokes 1175(I) nm; 1312(II) nm; 1485(III) nm; 1710(IV) nm

泵浦 532 纳米:Stokes 558(I) nm; 588(II) nm; 620(III) nm; 656(IV) nm


SrMoO4应用领域

拉曼激光器

拉曼转换器

基于 SRS(受激拉曼散射)的激光脉冲压缩器



十、KTP晶体 磷酸钛钾晶体

350 nm - 4400 nm

KTP (KTiOPO4)是一种非常流行的双轴晶体。它通常采用助熔剂或水热法生长,但助熔剂生长法的成本大约低 4 倍。这种晶体是二次谐波发生(SHG)成本最低的选择之一。


KTP特点和优势

助熔剂生长- KTABBO LBO 相比成本低

宽透明度范围(350 纳米至 4.4 微米)

宽广的II型非关键相位匹配范围

可根据要求提供水热法生长的灰色耐跟踪 KTP 晶体

大的非线性光学 (NLO) 系数和高电光 (E-O) 系数

高效频率转换(1064nm SHG 转换效率可达 80% 左右)

不吸湿性,具有良好的化学和机械性能(稳定性)


KTP劣势

灰色追踪

用助熔剂法生长的 KTP 晶体通常会产生"灰径"效应。晶体开始变灰,从而导致透射率降低。这种效应是累积性的--它开始出现的速度很慢,但需要很长时间才能消失(KTP 必须 "休息 "才能 "恢复 "原来的规格)。将晶体保持在 70-80° C 或在此温度下工作,可减轻这种影响。更高的温度不会影响恢复速度。可根据要求提供烘箱。灰径效应在连续波(CW)或使用长脉冲时出现得特别快

HGTR-KTP

水热法生长的 KTP 可最大限度地减少 "灰径"效应,但其成本至少要高出 4 倍,生长过程也要慢得多

水线

助熔剂生长的 KTP 2940 纳米波长处有吸水线。吸水线阻碍了将这种晶体有效地用于接近 3 µm 的可调谐参量产生的有效应用


KTP应用领域

二次谐波发生(SHG)和和频混合(SFM

掺钕激光器。KTP 是掺钕中低功率密度激光系统中最常用的倍频晶体

光参数振荡器 (OPA)、光参数放大器 (OPA)、光参数发生器 (OPG)

用于可见光至中红外(中红外) 600 纳米至 4500 纳米可调谐输出

电子光学 (E-O)

调制器;光开关;定向耦合器


改进

PP-KTP

PP-KTP(周期性极化 KTP--具有 KTP 的透明度范围,但没有 KTP 的相位匹配限制。有效非线性系数约为典型相位匹配晶体的 3 倍。通常用于 946 nm 473 nm 1064 nm 532 nm 的二次谐波发生 (SHG)

HGTR/SKTP

HGTR/SKTP(高抗灰径 KTP/超高品质 KTP)晶体具有抗灰径性,适用于高功率应用,因此可为二次谐波发生 (SHG) 提供更高的平均功率密度














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