높은 SHG 효율 비선형 광학

리튬 트리보레이트(LBO) 결정

BBO 크리스탈 (β-Barium Borate, β-BaB₂O₄)는 삼방정계 비중심대칭 비선형 광학 결정으로, 최대 70%(SHG, 532 nm), 60%(THG, 355 nm), 50%(FHG, 266 nm)의 효율을 갖는 Nd:YAG 레이저의 2차~5차 고조파를 생성하는 것으로 알려져 있으며, 213 nm에서 200 mW(FFHG)의 최고 효율을 달성합니다. 이 소재의 탁월한 성능은 넓은 투명도 범위(189~3500 nm), 높은 비선형 계수(1064 nm에서 d₁₁ = 2.6 pm/V, 532 nm), 낮은 광굴절률, 그리고 비흡습성으로 인해 UV 리소그래피, 레이저 미세 가공, 의료 광학 분야에 필수적입니다.

LBO 크리스탈리튬 트리보레이트 결정(Lithium Triborate Crystal)의 약자인 LBO 결정은 뛰어난 비선형 광학 결정입니다. 화학식은 LiB₃O₅이며, 155nm에서 3200nm까지의 넓은 투과 범위를 자랑하여 다양한 레이저 광원과 상호 작용할 수 있습니다. 높은 손상 한계값을 가지며, 성능 저하 없이 강렬한 레이저 빔을 견딜 수 있어 고출력 레이저 응용 분야에 필수적입니다. LBO 결정은 또한 뛰어난 광학적 균질성을 보입니다. 주파수 배가, 고피크 전력 펄스 레이저의 배증, 그리고 광 파라메트릭 발진기에 널리 사용됩니다. 뛰어난 특성 덕분에 의료용 레이저, 레이저 디스플레이, 광 데이터 저장 장치와 같은 광학 시스템의 필수 부품으로 자리 잡았습니다.

KTP 크리스탈 KTP는 높은 비선형 광학 계수, 넓은 각 대역폭, 작은 워크오프 각도, 넓은 온도 및 스펙트럼 대역폭을 가지므로 고체 Nd:YAG 결정 또는 Nd:YVO4 결정 레이저의 주파수 배가를 위한 비선형 결정으로 주로 사용됩니다. KTP 결정은 높은 전기광학(EO) 계수와 낮은 유전율, 그리고 높은 성능지수(FOM)를 가지므로 전기광학 응용 분야에서도 널리 사용됩니다.

주기적으로 분극된 티타닐 인산칼륨(PPKTP) 결정 독특한 구조를 가진 강유전성 비선형 결정으로, 준위상정합(QPM)을 통해 효율적인 주파수 변환을 지원합니다. 이 결정은 반대 방향의 자발 분극을 갖는 교번 도메인으로 구성되어 있어, QPM이 비선형 상호작용에서 위상 부정합을 보정할 수 있도록 합니다. 이 결정은 투명도 범위 내에서 모든 비선형 공정의 효율적인 변환에 적합합니다.

니오브산리튬(LiNbO3) Nd:YAG, Nd:YLF, Ti:Sapphire 레이저의 전기광학 변조기 및 Q-스위치, 광섬유 등의 변조기로 널리 사용됩니다. 횡변조는 주로 LiNbO3 결정에 사용됩니다. 또한 LiNbO3 결정은 1μm 이상의 파장을 위한 주파수 배가기, 1064nm에서 펌핑되는 광 파라메트릭 발진기(OPO), 그리고 준위상정합(QPM) 소자로도 널리 사용됩니다.

주기적 분극 LN(PPLN) 결정 비선형 광학 결정 리튬 니오베이트(LN)를 준위상 정합 이론(QPM)에 기반하여 주기적으로 역전된 도메인 구조로 제작하여 형성됩니다. 이 독특한 구조 설계는 비선형 광학 응용 분야에 필수적인 특정 광학 특성을 구현할 수 있도록 합니다.

인산이수소칼륨(KDP, KH₂PO₄) 및 인산이수소칼륨(KDP, KD₂PO₄) 정방정계 비선형 광학 결정으로, 실온에서 I/II형 위상 정합을 통해 Nd:YAG 레이저의 2차(532nm, 60% 효율), 3차(355nm), 4차(266nm) 고조파 생성에 널리 사용됩니다. KDP는 중수소화를 통해 75%의 고조파 생성 효율과 더 높은 손상 임계값을 제공합니다. 전기광학 재료로서, KDP는 초고효율 계수(KDP의 경우 r₃₃=23.3pm/V), 낮은 반파장 전압(1064nm에서 ~7.6kV), 그리고 넓은 대역폭(>10GHz)을 특징으로 하며, 포켈스 셀, 변조기, 그리고 관성 구속 핵융합과 같은 고출력 레이저 시스템에 응용될 수 있습니다. 이러한 시스템에서 KDP는 비흡습성으로 인해 가혹한 환경에서도 KDP보다 우수한 성능을 보입니다.

방해석(CaCO₃)는 극한 복굴절과 넓은 투과율(200nm~2300nm)을 갖는 삼방정계 음의 단축 결정으로, 부드러움(모스 3)과 흡습성에도 불구하고 가시광선-근적외선 편광 광학계에 가장 적합한 소재입니다. 소광비가 10⁶:1 이상인 글랜-테일러/톰슨 편광판, 빔 디스플레이서, 자외선 파장판을 구현할 수 있으며, 자외선 영역에서는 YVO₄와 같은 합성 결정보다 우수한 성능을 발휘하지만, AR 코팅과 습도 조절이 필요합니다.

이트륨 오르토바나데이트(YVO4) 초크랄스키법으로 성장된 양의 단축 결정입니다. 우수한 기계적 및 물리적 특성을 가지며, 넓은 투명도 범위와 큰 복굴절률로 인해 광학 편광 부품에 이상적입니다. 광섬유 절연체 및 순환기, 빔 디스플레이서, 글랜 편광기 및 기타 편광 광학 장치 등 다양한 응용 분야에서 방해석(CaCO3) 및 루틸(TiO2) 결정의 우수한 합성 대체재입니다.

고온 형태 BBO(a-BaB)2O4) 음의 단축 결정입니다. 189nm에서 3500nm의 넓은 투명 범위에 걸쳐 큰 복굴절을 갖습니다. 최근 MT-Optics에서 이 결정을 대형으로 성장시키는 데 성공했습니다. α-BBO 결정의 물리적, 화학적, 열적 및 광학적 특성은 β-BBO와 유사합니다. 그러나 α-BBO 결정의 비선형 광학적 특성은 결정 구조의 중심 대칭으로 인해 사라지므로 권장되지 않거나 NLO 공정입니다.

네오디뮴 도핑 가돌리늄 바나데이트(Nd:GdVO4 결정) 정방정계 결정계에 속하는 Nd:GdVO4 결정은 DPSS(다이오드 펌핑 고체 상태) 마이크로/미니 레이저에 이상적인 레이저 호스트 소재입니다. 뛰어난 물리적, 광학적, 기계적 특성을 나타냅니다. 레이저 성능 측면에서 Nd:GdVO4 결정은 Nd:YAG 결정보다 높은 경사 효율을 보입니다. Nd:YVO4 결정과 비교했을 때, Nd:GdVO4 결정은 우수한 열전도도를 가지고 있어 고출력 조건에서 더욱 안정적인 작동을 가능하게 하며, 더 높은 출력을 달성할 수 있습니다. 또한, 독특한 광학 이방성은 레이저 시스템의 효율적인 편광 제어를 용이하게 합니다. 이러한 특성 덕분에 Nd:GdVO4 결정은 의료용 레이저 장비, 정밀 레이저 가공 시스템, 첨단 과학 연구용 레이저 장치와 같이 높은 효율과 안정적인 성능이 필수적인 소형 레이저 소자에 매우 적합합니다.

Nd:YAG 결정 Nd:YAG는 오늘날 가장 널리 사용되는 고체 레이저 소재입니다. "마이크로/미니" DPSS(다이오드 펌핑 고체) 레이저 시스템에서 고품질 적색, 녹색 또는 청색 레이저 출력을 생성하는 데 사용되었습니다. Nd:YAG 결정으로 만든 청색 레이저는 Nd:YVO4 결정으로 만든 청색 레이저보다 효율이 높고 구현이 용이합니다. Nd:YAG 결정은 군사, 과학, 의료 및 산업용 레이저 시스템, 고성능 과학 레이저 ​​시스템, 레이저 치료, 미용 시스템, 레이저 마킹, 레이저 드릴링 및 기타 레이저 소재 가공 시스템에도 널리 사용됩니다. 특히 Nd:YAG 결정은 고출력, 고에너지 및 Q-스위치 펄스 레이저 시스템에 가장 적합한 레이저 소재입니다. 다양한 레이저 시스템에서 Nd:YAG 결정이 광범위하게 사용되는 것은 뛰어난 물리적 및 기계적 특성 때문입니다.

엔디:이보올4 Nd:YVO4는 다이오드 레이저 펌핑 고체 레이저용으로 현재 가장 효율적인 레이저 호스트 결정 중 하나입니다. 레이저 파장에서 큰 유도 방출 단면적, 펌프 파장에서 높은 흡수 계수 및 넓은 흡수 대역폭, 높은 레이저 유도 손상 임계값, 그리고 우수한 물리적, 광학적 및 기계적 특성을 갖추고 있어 고출력, 안정적이며 비용 효율적인 다이오드 펌핑 고체 레이저에 탁월한 결정입니다.

테르븀 갈륨 가넷(TGG) 패러디 소자(회전자와 절연체)에 적합한 결정 소재입니다. 패러디 래터레이터는 특수 설계된 자석 안에 TGG 막대가 들어 있는 구조입니다. 회전체를 통과하는 광선의 편광이 회전을 발생시킵니다. 회전 방향은 자기장의 방향에만 의존하며 광선의 전파 방향에는 의존하지 않습니다. 광 절연체는 적절하게 배열된 두 편광판 사이에 45도 각도로 설치된 회전체로 ​​구성되어 광선이 한 방향으로만 통과하도록 합니다. 높은 베르데 상수, 낮은 광 손실, 높은 열전도도, 높은 광 손상 임계값과 같은 우수한 특성들을 결합하여 TGG는 패러디 소자에 적합한 독보적인 소재입니다. YAG 레이저, Ti:Sapphire 가변 레이저, 링 레이저 등에 널리 사용됩니다.

Cr⁴⁺:YAG 크리스탈 는 파장 0.8~1.2μm의 Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO₄ 및 기타 네오디뮴 도핑 또는 이터븀 도핑 레이저용 수동 Q 스위치로서 탁월한 성능을 보이는 결정입니다. 수동 Q 스위치 또는 포화 흡수체를 사용하면 전기광학 스위치 없이도 충분한 레이저 펄스를 얻을 수 있습니다. 우수한 화학적 안정성, 내구성, 자외선 저항성, 우수한 열전도도, 높은 손상 임계값(>500MW/cm²), 그리고 취급 용이성 덕분에 수동 Q 스위치 분야에서 일반적으로 사용되는 LiF 및 염료를 대체하고 1μm Nd 도핑 레이저에 탁월한 선택이 될 것입니다.