wie funktioniert der KTP?

[floh]

Wie schafft es der KTP die Frequenz zu verdoppeln? Was geht da im Kristall ab? Funktioniert das nur mit 1064nm oder kann er auch andere Frequenzen verdoppeln?

[scoborgll]

Soweit ich weiß funkt das mit allen Frequenzen. Aber bitte nicht hauen!
Warten wir mal was die anderen wissen! <img src="/images/graemlins/grin.gif" alt="" />

[Dr. Burne]

Hallo,

also es klappt materialabhängig mit vielen Wellenlängen bis zu etwa 400nm Eingangsfrequenz.
Da gibt es noch:

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 Kristall          Eingangswellenlänge
 BBO 1           400-1500nm
 LBO 1           600-1200nm
 KTP 2           1000-3000nm meißte Effektivität von etwa 10-20%
 KDP 1           500-1000nm
 KD*P 1 u. 2   500-1000nm 
 LiJO3            700-4000nm  
 

Iregndwie hat es auch was zu tun, wie das Gitter zur Kristallachse(Phasenanpassungswinkel) ausgerichtet ist.

Was ich auch herausgefunden habe ist dass der ND:YAG bei 750nm gute Pumpeigenschaften aufweist, für die Besitzer solcher Dioden.

Interessant ist z.B. auch der Ti:Saphier der eine große Bandbreite zw. 670 und 1100 nm emittieren kann und in der Forschung durch Frequenzverdopplung(verdreifachung) einen sehr großen Bereich abdeckt, daher denke ich dass es mit fast jeder Wellenlänge möglich ist.
Üblicherweise wird er aber durch Argonlaser wie Farbstofflaser gepumpt, so dass er Farbstofflaser vollständig verdrängen wird.

Mhh etwas abgeschweift.


Gruß Stefan

[floh]

hm... und wenn man die 808nm der LD direkt in den KTP gibt? kommt dann 404nm raus? müsste doch irgendwo im blauen Bereich liegen...?

[Dr. Burne]

Hallo,

das mit Diode direkt in den Kristall ist ja schön, aber die Strahlqualität wäre wohl das allerletzte.
In der Regel wir der Nd:YAG mit seinen vielen Wellenlängen verwendet, da er gute Strahleigenschaften schafft z.B. auch aus Blitzlampenbetrieb.

Der Frequenzverdoppler setzt ja nur die Frequenz um, ändert aber nichts an der Divergenz oder so.

Gruß Stefan

[floh]

Aber WIE macht der Kristall die Frequenzverdoppelung?
Ich weiss aus der Elektronik, dass ein Digitalimpuls zwar problemlos geteilt werden kann (Zählerschaltung) aber nur mit viel Aufwand verdoppelt oder vervielfacht werden kann.
ND:YAG oder auch andere Festkörperlaser machen ja aus irgend einem Pumplicht "ihre" Laserwellenlänge. Der KTP wird das aber wohl nicht so machen wie ein Laseraktives Material? Würde ich mit einer IR-Diode (nicht Laser sondern z.b. von einer IR Fernbedienung) in den KTP leuchten, kommt dann auch etwas sichtbares raus oder geht das nicht so?

[Dr. Burne]

Hallo Floh,

Tchja das ist halt alles nichtlineare Optik.
So kann man es beschreiben, wie es im Grunde funktioniert.

"Die elektrische Feldstärke einer Lichtwelle in einem Material lässt Elektronen mitschwingen und induziert so Dipolmomente. Die Dichte der Dipolmomente wird als elektrische Polarisation(nicht zu verwechseln mit Polarisation = Schwingungsrichtung) bezeichnet. Die Polarisation ist dafür verantwortlich, dass die mitschwingenden Atome wieder Strahlung aussenden."
"Wird in einem Kristall nur eine Lichtwelle mit der Frequenz Omega1 eingestrahlt, so ergibt sich ein nichtlinearer Anteil der Polarisation, der mit der doppelten Frequenz Omega2 schwingt. Mit dieser Frequenz wird eine Lichtwelle, die zweite Harmonische, abgestrahlt. Um eine maximale Intensität in Richtung der eingestrahlten Welle zu erreichen, müssen der Polarisationsanteil mit Omega2 und Wellenvektor und die erzeugte Lichtwelle phasengleich durch das Material laufen."

Zitat: Laser Bauformen, Strahlführung, Anwendungen von J. und H.J. Eichler Seite 322 und 323

Wie schon sehr oft beschrieben müssen die Kristalle in einem bestimmten Winkel auf der Achse gedreht werden, damit es lasert.

Gruß Stefan

[floh]

nicht ganz einfach zu verstehen aber ich glaube, ansatzweise hab ich das kapiert...
Der Kristall wird also quasi zum schwingen auf der zweiten Harmonischen angeregt? Das ist dann sowas wie die harmonischen in einem Oszillator? (Ich muss mir das manchmal "elektronisch" vorstellen...) Gibt es aber nur die zweite und keine weiteren mehr?

[Dr. Burne]

Hallo Floh,

es gibt noch die 4. Harmonische, also vervierfachung.
Es gibt noch die 3. Harmonische, die aber viel zu schwach ist.
Man kann desshalb auch 2 Frequenzen, z.B. 532nm und 1064nm in einen Kristall schicken und diese mischen das ist das verdreifachen zu 355nm.
Höhere harmonische sind theoretisch möglich, können aber noch nicht in die Praxis umgesetzt werden.

Gruß Stefan

[junior]

Hi!

Geräte, die die 5. Harmonische vom ND-YAG erzeugen, sind schon eine ganze Weile auf dem Markt. Wichtig für Frequenzvervielfachung ist neben dem Phase-Matching eine möglichst hohe Photonendichte, weshalb das Ganze in der Regel nur bei Puls-Lasern oder bei CW-Lasern als Intra-Cavity-Variante funktioniert. Eine 808nm Diode zu verdoppeln ist zwar möglich, die Effektivität ist aber SEHR mickrig (500mW -> 0,05mW, wir habem so ein Teil im Labor).

Gruß, Junior