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 ns、10 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。
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LBO优点和特点 |
透明度范围从160 nm到2600 nm |
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在 340-1064 纳米波长范围内吸收率低 |
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无灰度跟踪问题，最适合高功率二次谐波发生器 (SHG) |
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适用于 OPA/OPO 应用的宽带或多波长抗反射 (AR) 或保护 (P) 涂层 |
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在355 nm波长、10 ns、10 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） |
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1064 nm（150 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） |
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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：
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LBO典型应用 |
用于材料加工、切割、雕刻的工业激光器 |
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大学、研究中心使用的研发 (R&D) 激光器 |
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医用激光器，特别是眼科应用以及脱毛或纹身去除 |
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军事和国防激光器 |
在激光器中的应用
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掺钕介质激光器（Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YVO4、Nd:YAP、Nd:KGW） |
倍频、三倍或四倍频（产生 2次、3次或 4次谐波） |
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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) |
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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 |
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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 ns、10 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) 与 α-硼酸钡的不同之处在于晶体中钡离子的位置。
虽然α-BBO和β-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:Sapphire、Yb:KGW/KYW 激光系统、Pockels 电池和其他应用。
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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 |
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从 190 nm到 2200 nm的宽广透明度范围 |
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损伤阈值高 |
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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 |
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非线性系数相对较高，适用于 UV-VIS 应用 |
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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 |
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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
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抗反射 (AR) 涂层 |
单层 MgF 2或类似介电材料 – 实现最佳定价 |
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单波长或单波段（V 涂层）——针对您的工作波长进行了优化 |
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双波段涂层（W涂层）——针对两种波长进行了优化 |
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多波长——针对 3 个或更多波长进行了优化 |
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宽带（BBAR 涂层）——适用于通用应用 |
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窄带（NBAR 涂层）——适合您的研发项目 |
应用领域
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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 |
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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 |
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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 型 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 在 400 nm 处泵浦，产生宽谱宽脉冲，以获得超短 <4 fs 脉冲 |
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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 |
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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。
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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）。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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 |
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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 |
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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
AgGaS2（AGS）晶体是红外（IR）光范围内的非线性光学（NLO）激光设备（如 CO 和 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。
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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） |
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可在 OPO 系统中直接用 1064 纳米或 1500-1600 纳米波长泵浦 |
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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
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AGS应用领域 |
中红外辐射的高效倍频 |
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非线性三波相互作用 |
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DFG系统的主晶体泵浦为1.2-1.6 μm和1.6-2.4 μm，用于生成 2.4 - 11 μm |
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光学医疗仪器 |
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光谱应用 |
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高性能红外线（IR）波片 |
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CO 和 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。
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ZGP特征 |
虽然 ZGP 在 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 在 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 |
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所有红外线 (IR) 晶体中最大的非线性系数（d = 75 pm/V），约为 KDP 的 160 倍 |
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机械和物理特性与锗（Ge）非常相似，但 ZGP 比 AGS 或 AGSe 坚硬得多 |
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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 |
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损伤阈值相对较高 |
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相位匹配可在宽光谱区域和小调谐范围内实现 |
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ZGP应用领域 |
在晶体透明区域工作的脉冲 CO、CO2、化学 DF 激光器和其他激光器的 2、3、4 次谐波产生 |
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通过谐波产生和混合过程将 CO2 和 CO 激光辐射向上转换到近红外 (NIR) 范围 |
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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) |
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波长为 2.0 µm 的泵浦光参量发生器（OPG） |
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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 |
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在 70.0 微米至 1000 微米的亚毫米范围内产生相干辐射 |
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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。
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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 |
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透明度范围：900-16000 纳米 |
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只能在一个 (001) 平面上切割 |
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由于折射率高和可用方向的限制，只能使用较小的 Theta 角 |
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可替代 AGS 或 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
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GaSe应用领域 |
高功率飞秒激光器 |
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太赫兹（THz）产生 |
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宽带中红外（MIR）电磁波生成的替代解决方案 |
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中红外 (MIR) 二次谐波发生 (SHG)，用于 CO、CO2 和染料激光器等 |
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向上转换：红外线（IR）到近红外（NIR）范围 |
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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。
与 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。
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AGSe特征 |
最宽红外晶体透明度范围，从 1100 nm到 18 μm |
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大的非线性光学 (NLO) 系数（deff 约为27-33 pm/V） |
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宽广的光谱和角度接受范围 |
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生长过程复杂，价格昂贵 |
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非线性度约为 AGS 的 2-3 倍 |
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可提供中红外（MIR）和红外（IR）范围提供高损伤阈值涂层 |
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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) |
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由 Ho:YLF（2050 纳米）泵浦的光参量振荡器 (OPO)，输出可调波长 2.5 至 12 μm |
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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 |
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在 OPA 中替代 ZGP 晶体，用于将2.09微米的波长扩展到3-5微米 |
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在第二阶段（在 800 nm 的 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 CO、CO2 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 AGSe、GaSe、ZGP，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。
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CdSe特征 |
低光学吸收 |
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宽带特定传输范围：2.5 μm至 16 μm |
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CdSe应用领域 |
红外偏振光学器件：红外偏振器和红外波片 |
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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 |
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纳米粒子（如纳米锯、纳米管和纳米线） |
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光参量发生器（OPG） |
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光参量振荡器（OPO） |
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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。
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DKDP特征 |
工作波长 390-1400 纳米 |
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相对简单的种植技术确保了良好的价格 |
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可以长得很大 |
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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 |
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可使用非常广泛的泵送源进行泵送 |
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DKDP劣势 |
吸湿性（水分会立即影响 DKDP） |
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DKDP 晶体材料较软，因此很少能实现高质量抛光 |
DKDP应用领域
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Nd:YAG 和 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 |
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钛蓝宝石和Alexandrite激光系统 |
作为调Q晶体 |
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染料激光系统 |
用于产生 2 - 4 次谐波 |
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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 |
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Pockels电池 |
作为调Q晶体，3photon使用氘化程度非常高（D2>98%）的 DKDP |
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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。
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SrMoO4特征 |
不溶于水 |
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硬度适中（莫氏硬度4） |
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泵浦波长 1064 nm：Stokes 1175(I) nm; 1312(II) nm; 1485(III) nm; 1710(IV) nm |
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泵浦 532 纳米：Stokes 558(I) nm; 588(II) nm; 620(III) nm; 656(IV) nm |
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SrMoO4应用领域 |
拉曼激光器 |
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拉曼转换器 |
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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。
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KTP特点和优势 |
助熔剂生长- 与 KTA、BBO 和 LBO 相比成本低 |
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宽透明度范围（350 纳米至 4.4 微米） |
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宽广的II型非关键相位匹配范围 |
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可根据要求提供水热法生长的灰色耐跟踪 KTP 晶体 |
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大的非线性光学 (NLO) 系数和高电光 (E-O) 系数 |
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高效频率转换（1064nm SHG 转换效率可达 80% 左右） |
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不吸湿性，具有良好的化学和机械性能（稳定性） |
KTP劣势
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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 |
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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 |
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水线 |
助熔剂生长的 KTP 在 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
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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 |
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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 |
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电子光学 (E-O) |
调制器；光开关；定向耦合器 |
改进
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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 至 473 nm 和 1064 nm 至 532 nm 的二次谐波发生 (SHG)。 |
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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 |
