怎样选择合适晶体

角度调整

为了获取最大的转换效率 , 角度调整是最常见的方法来达相位匹配方向 . 现有两轴来调整晶体角度如图中所示 . .
Crystal Angle Tilting

因为 Kaston 所提供的 NLO 晶体主要是按普通的晶体平面方向切割 , 所以调动 n 轴对提高转换效率并没有帮助 . 然而在调动 m 轴 , 一般为打点面 , 则有明显的不同效果 . 客户门必须在转动 m 轴时加倍留意 .

最佳晶体尺寸和切割

当选择 NLO 晶体时 , 请尽量提供晶体的切割角度和尺寸 . 不同的角度定向主会产生不同的非线性效果 . 例如在 I 类倍频 1064nm 时 , BBO 的切割角度为 θ = 22.8 度和 Φ= 0 度 .

备注 : θ 为光轴和通光方向的极角 . 而 Φ 则是与 X 轴和通光方向在 XY 平面上的投影方位角 .

 


晶体中的坐标图 (K 为光入射方向 )

如你们对晶体定位没有把握 , 请提供非线性过程和应用给我们 , Kaston 会有专员为你提供协助 .

对于晶体尺寸 , 一般是分为宽度 (W), 高度 (H) 和长度 (L), 常用写法是 W x H x L mm 3 . 晶体尺寸请小心设计因为价格和体积是成正比 , 而且晶体长度是直接影响转换效率的关键 . 致于晶体高度 (H), 激光光束直径是为主要考虑因素 . 最理想的高度是比光束直径稍为大一点如长 1 到 2mm 左右 .
晶体尺寸图

当设计理想晶体宽度时 , 光束宽度和可调波长范围为主要考虑条件 . 如是一单向 NLO 过程 , 例如是倍频 532nm, 我们会选择 W=H. 但如是可调的广阔波长 NLO 过程 , 在染料激光器中用 BBO 作倍频 440nm 到 660nm 作例子 , 晶体就需要从 θ = 36 度 调至 θ = 66.6 度 . 宽度 (W) 可由公式 : H+ 2tan ((66.6-36)/2) x L, 如设晶体高度 (H) 为 4mm 和长度 (L) 为 7mm, W 则大约是 8mm 左右 .

每一 NLO 晶体都有其标准作为激光倍频时脉冲宽度长于 奈秒 (ns) 的长度 . 例如 , BBO 和 KTP 的标准长度为 7mm 和 5mm. 然而在 OPO 和 OPA 中 , BBO 所需要的长度则为 >12mm, 而在超快脉冲激光中的 SHG 和 THG 则要使用薄片晶体小于 1mm.