El fosfato de titanilo y potasio ( KTP ) es un compuesto inorgánico con la fórmula K + [TiO] 2+ PO3−4Es un sólido blanco. El KTP es un importante material óptico no lineal que se utiliza comúnmente para láseres de estado sólido bombeados por diodos que duplican la frecuencia, como Nd:YAG y otros láseres dopados con neodimio . [1]
El compuesto se prepara mediante la reacción del dióxido de titanio con una mezcla de KH 2 PO 4 y K 2 HPO 4 cerca de 1300 K. Las sales de potasio sirven como reactivos y fundentes. [2]
El material ha sido caracterizado mediante cristalografía de rayos X. El KTP tiene una estructura cristalina ortorrómbica . Presenta sitios octaédricos de Ti(IV) y tetraédricos de fosfato. El potasio tiene un alto número de coordinación. Todos los átomos pesados (Ti, P, K) están unidos exclusivamente por óxidos, que interconectan estos átomos. [2]
Los cristales de KTP son altamente transparentes para longitudes de onda entre 350 y 2700 nm, con una transmisión reducida hasta 4500 nm, donde el cristal es efectivamente opaco. Su coeficiente de generación de segundo armónico (SHG) es aproximadamente tres veces mayor que el de KDP . Tiene una dureza de Mohs de aproximadamente 5. [3]
El KTP también se utiliza como oscilador paramétrico óptico para la generación de infrarrojos cercanos de hasta 4 μm. Es especialmente adecuado para el funcionamiento a alta potencia como oscilador paramétrico óptico debido a su alto umbral de daño y a su gran apertura de cristal. El alto grado de desviación birrefringente entre la señal de bombeo y los haces de inercia presentes en este material limita su uso como oscilador paramétrico óptico para aplicaciones de muy baja potencia.
El material tiene un umbral relativamente alto de daño óptico (~15 J/cm2 ) , una excelente no linealidad óptica y una excelente estabilidad térmica en teoría. En la práctica, los cristales de KTP necesitan tener una temperatura estable para funcionar si se bombean con 1064 nm ( infrarrojo , para generar 532 nm verde). Sin embargo, es propenso a daños fotocrómicos (llamado seguimiento gris) durante la generación de segundo armónico de 1064 nm de alta potencia, lo que tiende a limitar su uso a sistemas de baja y media potencia.
Otros materiales similares incluyen el arseniato de titanilo y potasio (KTiOAsO 4 ).
Se utiliza para producir "luz verde" para realizar algunas cirugías láser de próstata . Los cristales de KTP acoplados con cristales de Nd:YAG o Nd:YVO 4 se encuentran comúnmente en punteros láser verdes . [4]
El KTP también se utiliza como modulador electroóptico , material de guía de ondas ópticas y en acopladores direccionales .
El fosfato de potasio y titanilo con polarización periódica ( PPKTP ) consiste en KTP con regiones de dominio conmutadas dentro del cristal para diversas aplicaciones ópticas no lineales y conversión de frecuencia. Se puede adaptar la longitud de onda para una generación eficiente de segundo armónico , generación de suma de frecuencias y generación de diferencia de frecuencias. Las interacciones en PPKTP se basan en una coincidencia de fase cuasi , lograda mediante la polarización periódica del cristal, por lo que se crea una estructura de dominios ferroeléctricos espaciados regularmente con orientaciones alternas en el material.
PPKTP se utiliza comúnmente para conversiones de frecuencia de tipo 1 y 2 para longitudes de onda de bombeo de 730 a 3500 nm.
Otros materiales utilizados para la polarización periódica son cristales inorgánicos de banda ancha como el niobato de litio (que da como resultado niobato de litio polarizado periódicamente, PPLN), tantalato de litio y algunos materiales orgánicos.
Otros materiales utilizados para la duplicación de frecuencia láser son