リン酸チタン酸カリウム
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| 名前 | |
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| その他の名前 KTP | |
| 識別子 | |
3Dモデル（JSmol） | |
| ケムスパイダー | |
PubChem CID | |
CompToxダッシュボード（EPA） | |
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| プロパティ | |
| K[TiO]PO 4 | |
| モル質量 | 197.934 g·mol −1 |
| 外観 | 無色の固体 |
| 密度 | 3.026 g/cm 3 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |
リン酸チタン酸カリウム（KTP）は、化学式K + [TiO] 2+ POで表される無機化合物です。3−4KTPは白色の固体です。KTPは重要な非線形光学材料であり、Nd:YAGやその他のネオジムドープレーザーなどの周波数逓倍ダイオード励起固体レーザーに広く用いられています。[ 1 ]関連するNLO材料には、ニオブ酸リチウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウムなどがあります。[ 2 ]
合成と構造
この化合物は、二酸化チタンとKH 2 PO 4およびK 2 HPO 4の混合物を1300 K付近で反応させることによって製造されます。カリウム塩は試薬とフラックスの両方として機能します。[ 3 ]
この物質はX線結晶構造解析によって特性評価されている。KTPは斜方晶系の結晶構造を有し、八面体のTi(IV)基と四面体のリン酸基を特徴とする。カリウムは高い配位数を有する。すべての重原子（Ti、P、K）は、これらの原子を相互に連結する酸化物によってのみ結合している。[ 3 ]
運用面
KTPの結晶は、350～2700 nmの波長域で高い透明性を示しますが、4500 nmを超えると透過率が低下し、実質的に不透明になります。第二高調波発生（SHG）係数はKDPの約3倍です。モース硬度は約5です。 [ 4 ]
KTPは、4μmまでの近赤外光発生用の光パラメトリック発振器としても用いられます。高い損傷閾値と大きな結晶開口を有するため、光パラメトリック発振器としての高出力動作に特に適しています。ただし、この材料はポンプ信号光とアイドラー光の間に高い複屈折ウォークオフ特性を有するため、非常に低出力の用途では光パラメトリック発振器としての使用が制限されます。
この材料は、理論上、光損傷閾値が比較的高く（約15 J/cm 2 ）、優れた光非線形性と優れた熱安定性を備えています。実際には、KTP結晶は1064 nm（赤外線、532 nmの緑色光を出力する）で励起された場合、動作温度が安定している必要があります。しかし、高出力の1064 nm第二高調波発生時にはフォトクロミック損傷（グレートラッキングと呼ばれる）が発生しやすいため、低出力および中出力システムへの使用が制限される傾向があります。
その他のそのような材料としては、ヒ酸チタン酸カリウム（KTiOAsO 4）が挙げられる。
いくつかのアプリケーション
これは、一部のレーザー前立腺手術を行う際に「グリーンライト」を生成するために使用されます。KTP結晶はNd:YAGまたはNd:YVO 4結晶と結合しており、緑色レーザーポインターによく使用されています。[ 5 ]
KTP は、電気光学変調器、光導波路材料、方向性結合器としても使用されます。
周期分極反転リン酸チタン酸カリウム（PPKTP）
周期分極反転リン酸チタン酸カリウム（PPKTP）は、結晶内にスイッチングドメイン領域を有するKTPで構成され、様々な非線形光学用途や周波数変換に用いられます。波長を調整することで、効率的な第二高調波発生、和周波発生、差周波発生が可能です。PPKTPの相互作用は、結晶の周期分極反転によって実現される擬似位相整合に基づいており、これにより、材料中に規則的に間隔をあけて配向が交互に変化する 強誘電体ドメイン構造が形成されます。
PPKTP は、730 ～ 3500 nm のポンプ波長のタイプ 1 および 2 の周波数変換によく使用されます。
周期分極に使用されるその他の材料としては、ニオブ酸リチウム（周期分極ニオブ酸リチウム、PPLN となる）、タンタル酸リチウムなどのワイドバンドギャップ無機結晶、および一部の有機材料があります。
さらに読む
- Bierlein, John D.; Vanherzeele, Herman (1989). 「リン酸チタン酸カリウム：特性と新たな用途」アメリカ光学会誌 B . 6 (4): 622–33 . Bibcode : 1989JOSAB...6..622B . doi : 10.1364/JOSAB.6.000622 .
参照
レーザー周波数倍増に使用される他の材料は
- 高出力の緑色または青色DPSSレーザーに使用される三ホウ酸リチウム（LBO）
- 高出力DPSS青色レーザーに使用されるベータバリウムホウ酸塩（BBO）
参考文献
- ^ Yoon, Hyun N.; Norwood, Robert A.; Man, Hong-Tai (2000). 「非線形光学」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi : 10.1002/14356007.a17_541 . ISBN 978-3-527-30385-4。
- ^ Csele, Mark (2016). 「レーザー」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . pp. 1– 20. doi : 10.1002/14356007.a15_165.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2。
- ^ a b c Norberg, ST; Ishizawa, N. (2005). 「室温でのKTiOPO 4のKサイト分裂」. Acta Crystallographica Section C . 61 (10): 99– 102. Bibcode : 2005AcCrC..61I..99N . doi : 10.1107/S0108270105027010 . PMID 16210753 .
- ^シェール, ハンス J.; 福田 嗣夫 (2004).結晶成長技術. ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. ISBN 978-0-471-49524-6。
- ^ Nurmikko, Arto V.; Gosnell, Timothy R. (2003). Compact Blue-green Lasers . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-52103-1。
