KDP、DKDP 非線形 (NLO) 結晶
KDP (Potassium Dihydrogen Phosphate)、DKDP（Deuterated KDP、KD2PO4）、およびDKDP（一般にDKDPの別表記）は、非線形光学（NLO）結晶として広く利用されている重要な材料です。これらの結晶はレーザー技術において特に重要な役割を果たしています。
特徴
- KDP (KH2PO4)
-
用途: 主に倍波発生（SHG）、三倍波発生（THG）、および電気光学（EO）用途に利用されます。
特性: 高い透過性（約200 nm～1,500 nm）、適度な非線形性、高い光学均一性を持つ。
利点: 製造が比較的容易で、大口径結晶の成長が可能。
- DKDP (KD2PO4)
-
用途: 主にレーザー波長変換、電気光学変調器、偏光スイッチに使用されます。
特性: KDPに比べて高いレーザー損傷閾値とより低い吸収率を持つため、高出力レーザーシステム（特にNd:YAGレーザー）に適しています。
利点: 中赤外線領域における利用が可能で、特にレーザー慣性核融合や高エネルギーレーザーシステムで採用。
主な用途
- 波長変換（倍波発生、三倍波発生）
-
Nd:YAGやNd:Glassレーザーの波長を532 nm（緑色光）や355 nm（紫外線）に変換。
主にレーザー加工、科学研究、医療分野で活用。
- 電気光学用途
-
EO変調器やレーザースイッチ（Qスイッチ）に使用。
高速で正確なレーザー制御が可能。
- 高出力レーザーシステム
- 慣性核融合エネルギー（IFE）プロジェクトや高エネルギー物理学のレーザーシステムで広く採用。
- 分光分析および通信
- 紫外から中赤外域でのレーザー生成や伝送に重要。
- 注意点
-
KDPおよびDKDP結晶は吸湿性があるため、乾燥環境で保管・使用する必要があります。
大口径結晶の精密加工には高度な技術が求められます。
Basic Properties
| KDP | DKDP | ||
|---|---|---|---|
| Chemical Formula | KH2PO4 | KD2PO4 | |
| Transparency Range | 200-1500 nm | 200-1600 nm | |
| Nonlinear Coefficients | d36=0.44 pm/V | d36=0.40 pm/V | |
| Refractive index (at 1064nm) | no=1.4938, ne=1.4599 | no=1.4948, ne=1.4554 | |
| Electro-optical Coefficients | r41=8.8 pm/V r63=10.3 pm/V |
r41=8.8 pm/V r63=25 pm/V |
|
| Longitudinal half-wave voltage | Vπ=7.65 KV(λ=546 nm) | Vπ=2.98 KV(λ=546 nm) | |
| Absorptance | 0.07 /cm | 0.006 /cm | |
| Optical Damage Threshold | >5 GW/cm2 | >3 GW/cm2 | |
| Extinction ratio | 30 dB | ||
| Sellmeier equations of KDP:(λ in um) | |||
| no2=2.259276+0.01008956/(λ2-0.012942625)+13.00522λ22/(λ2-400) ne2=2.132668+0.008637494/(λ2-0.012281043)+3.2279924λ2/(λ2-400) |
|||
| Sellmeier equations of DKDP:(λ in um) | |||
| no2=1.9575544+0.2901391λ2/(λ2-0.0281399)-0.02824391λ2+0.004977826λ2 ne2=1.5005779+0.6276034λ2/(λ2-0.0131558)-0.01054063λ2+0.002243821λ2 |
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