Titanilfosfato de potasio ( KTP ) es un compuesto inorgánico con la fórmula K + [TiO] 2+ PO3-4. Es un sólido blanco. 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 de 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 fundente. [2]
El material ha sido caracterizado mediante cristalografía de rayos X. 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 muy 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 del segundo armónico (SHG) es aproximadamente tres veces mayor que el KDP . Tiene una dureza de Mohs de aproximadamente 5. [3]
KTP también se utiliza como oscilador paramétrico óptico para generación de IR cercano de hasta 4 µm. Es particularmente adecuado para operaciones de alta potencia como oscilador óptico paramétrico debido a su alto umbral de daño y su gran apertura de cristal. El alto grado de separación birrefringente entre la señal de la bomba y los haces locos presentes en este material limita su uso como oscilador óptico paramétrico para aplicaciones de muy baja potencia.
El material tiene un umbral relativamente alto de daño óptico (~15 J/cm 2 ), una excelente no linealidad óptica y una excelente estabilidad térmica en teoría. En la práctica, los cristales KTP necesitan tener una temperatura estable para funcionar si se bombean con 1064 nm ( infrarrojos , para generar 532 nm en verde). Sin embargo, es propenso a sufrir daños fotocromáticos (llamado seguimiento de grises) durante la generación del segundo armónico de alta potencia de 1064 nm, lo que tiende a limitar su uso a sistemas de baja y media potencia.
Otros materiales similares incluyen titanil arseniato de potasio (KTiOAsO 4 ).
Se utiliza para producir "luz verde" para realizar alguna cirugía de próstata con láser . Los cristales KTP acoplados con cristales Nd:YAG o Nd:YVO 4 se encuentran comúnmente en punteros láser verdes . [4]
KTP también se utiliza como modulador electroóptico , material de guía de ondas ópticas y en acopladores direccionales .
El titanilfosfato de potasio periódicamente polarizado ( 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 frecuencia suma y generación de frecuencia diferencial. Las interacciones en PPKTP se basan en una coincidencia de casi fases , lograda mediante polarización periódica del cristal, mediante el cual se crea en el material una estructura de dominios ferroeléctricos regularmente espaciados con orientaciones alternas.
PPKTP se usa comúnmente para conversiones de frecuencia de tipo 1 y 2 para longitudes de onda de bomba de 730 a 3500 nm.
Otros materiales utilizados para la polarización periódica son cristales inorgánicos de banda prohibida ancha como el niobato de litio (lo que da como resultado niobato de litio polarizado periódicamente, PPLN), tantalato de litio y algunos materiales orgánicos.
Otros materiales utilizados para duplicar la frecuencia del láser son