Óptica no lineal de banda ancha de alta eficiencia de dispersión Raman

Cristal de ortovanadato de itrio (YVO4)

Cristal BBO El β-borato de bario (β-BaB₂O₄), un cristal óptico no lineal, trigonal y no centrosimétrico, es reconocido por generar armónicos del 2.º al 5.º en láseres Nd:YAG con eficiencias de hasta el 70 % (SHG, 532 nm), el 60 % (THG, 355 nm), el 50 % (FHG, 266 nm) y un récord de 200 mW a 213 nm (FFHG). Su rendimiento superior se debe a un amplio rango de transparencia (189-3500 nm), un alto coeficiente no lineal (d₁₁ = 2,6 pm/V a 1064 nm→532 nm), baja fotorrefracción y ausencia de higroscopicidad, lo que lo hace crucial para la litografía UV, el micromaquinado láser y la óptica médica.

Cristal LBOEl cristal de triborato de litio (LBO) es un cristal óptico no lineal excepcional. Con una fórmula química de LiB₃O₅, presenta un amplio rango de transparencia, de 155 a 3200 nm, lo que permite la interacción con diversas fuentes láser. Posee un alto umbral de daño, capaz de soportar rayos láser intensos sin degradar su rendimiento, lo cual es crucial para aplicaciones láser de alta potencia. El cristal LBO también muestra una excelente homogeneidad óptica. Se utiliza ampliamente en la duplicación y triplicación de frecuencias de láseres pulsados ​​de alta potencia de pico y osciladores paramétricos ópticos. Sus excepcionales propiedades lo convierten en un componente esencial en sistemas ópticos como láseres médicos, pantallas láser y almacenamiento óptico de datos.

Cristal KTP Se utiliza principalmente como cristal no lineal para la duplicación de frecuencia de láseres de cristal Nd:YAG o Nd:YVO₄ de estado sólido, gracias a sus altos coeficientes ópticos no lineales, amplio ancho de banda angular, pequeño ángulo de transición y amplio ancho de banda espectral y de temperatura. El cristal KTP también posee un alto coeficiente electroóptico (EO), una baja constante dieléctrica y una alta figura de mérito, características que lo hacen ampliamente utilizado en aplicaciones electroópticas.

Cristal de fosfato de titanilo y potasio (PPKTP) polarizado periódicamente Es un cristal ferroeléctrico no lineal con una estructura única que facilita la conversión eficiente de frecuencia mediante el método de Cuasi-Ajuste de Fase (QPM). El cristal está compuesto por dominios alternados con polarización espontánea de orientaciones opuestas, lo que permite que el QPM corrija el desajuste de fase en interacciones no lineales. El cristal es adecuado para la conversión eficiente de cualquier proceso no lineal dentro de su rango de transparencia.

Niobato de litio (LiNbO3) Se utiliza ampliamente como modulador electroóptico y conmutador Q para láseres de Nd:YAG, Nd:YLF y Ti:zafiro, así como modulador para fibra óptica, etc. La modulación transversal se emplea principalmente para cristales de LiNbO₃. El cristal de LiNbO₃ también se utiliza ampliamente como duplicador de frecuencia para longitudes de onda >1 µm y osciladores paramétricos ópticos (OPO) bombeados a 1064 nm, así como dispositivos de cuasi-adaptación de fase (QPM).

Cristal LN de polarización periódica (PPLN) Se forma mediante la fabricación del cristal óptico no lineal niobato de litio (LN) en una estructura de dominio periódicamente invertido, basada en la teoría de coincidencia de cuasi-fase (QPM). Este diseño estructural único permite obtener propiedades ópticas específicas, cruciales para aplicaciones ópticas no lineales.

Fosfato dihidrógeno de potasio (KDP, KH₂PO₄) y fosfato dideuterio de potasio (KDP, KD₂PO₄) Son cristales ópticos no lineales tetragonales ampliamente utilizados para la generación de láseres Nd:YAG de segundo (532 nm, 60 % de eficiencia), tercer (355 nm) y cuarto armónico (266 nm) mediante adaptación de fase tipo I/II a temperatura ambiente. El KDP ofrece una eficiencia SHG del 75 % y un mayor umbral de daño por deuteración. Como materiales electroópticos, presentan coeficientes ultraaltos (r₃₃ = 23,3 pm/V para el KDP), bajo voltaje de media onda (~7,6 kV a 1064 nm) y amplio ancho de banda (>10 GHz), lo que permite aplicaciones en celdas de Pockels, moduladores y sistemas láser de alta potencia como la fusión por confinamiento inercial, donde la no higroscopicidad del KDP supera a la del KDP en entornos hostiles.

Calcita (CaCO₃), un cristal uniaxial trigonal negativo con birrefringencia extrema y amplia transmisión (200 nm–2300 nm), es el material de primera calidad para la óptica polarizadora del espectro visible al infrarrojo cercano, a pesar de su suavidad (Mohs 3) e higroscopicidad. Permite la creación de polarizadores Glan-Taylor/Thompson con relaciones de extinción >10⁶:1, desplazadores de haz y placas de ondas UV, superando a cristales sintéticos como el YVO₄ en el rango ultravioleta, pero requiriendo recubrimientos antirreflectantes y control de la humedad.

El ortovanadato de itrio (YVO4) Es un cristal uniaxial positivo cultivado mediante el método Czochralski. Posee buenas propiedades mecánicas y físicas y es ideal para componentes ópticos polarizadores gracias a su amplio rango de transparencia y alta birrefringencia. Es un excelente sustituto sintético de los cristales de calcita (CaCO₃) y rutilo (TiO₂) en numerosas aplicaciones, como aisladores y circuladores de fibra óptica, desplazadores de haz, polarizadores Glan y otros sistemas ópticos polarizadores, entre otros.

Forma de alta temperatura BBO (a-BaB2O4) es un cristal uniaxial negativo. Tiene gran birrefringencia en el amplio rango de transparencia de 189 nm a 3500 nm. Recientemente, MT-Optics ha tenido éxito en hacer crecer este cristal a gran tamaño. Las propiedades físicas, químicas, térmicas y ópticas del cristal a-BBO son similares a las de β-BBO. Sin embargo, las propiedades ópticas no lineales del cristal a-BBO se desvanecen debido a la simetría céntrica con su estructura cristalina, no se recomienda ni se utilizan procesos NLO.

Vanadato de gadolinio dopado con neodimio (cristales de Nd:GdVO4) Perteneciente al sistema cristalino tetragonal, es un excelente material ideal para alojar láseres micro/miniláseres DPSS (estado sólido bombeado por diodos). Presenta propiedades físicas, ópticas y mecánicas excepcionales. En cuanto al rendimiento láser, los cristales de Nd:GdVO₄ presentan una mayor eficiencia de pendiente que los cristales de Nd:YAG. En comparación con los cristales de Nd:YVO₄, poseen una conductividad térmica superior, lo que permite un funcionamiento más estable en condiciones de alta potencia y puede alcanzar una mayor potencia de salida. Además, su distintiva anisotropía óptica facilita un control eficiente de la polarización en sistemas láser. Estas características hacen que los cristales de Nd:GdVO₄ sean muy adecuados para aplicaciones en dispositivos láser compactos, como equipos láser médicos, sistemas de procesamiento láser de precisión y configuraciones láser para investigación científica avanzada, donde la alta eficiencia y el rendimiento estable son requisitos críticos.

Cristal de Nd:YAG Es el material láser de estado sólido más utilizado en la actualidad. Se ha empleado en sistemas láser micro/mini DPSS (estado sólido bombeado por diodos) para generar una salida láser roja, verde o azul de alta calidad. El láser azul de cristal Nd:YAG presenta mayor eficiencia y es más fácil de obtener que el láser azul de cristal Nd:YVO4. El cristal Nd:YAG también se utiliza ampliamente en sistemas láser militares, científicos, médicos e industriales, sistemas láser científicos de alto rendimiento, terapia láser, sistemas de cosmetología, marcado láser, perforación láser y otros sistemas de procesamiento de materiales láser. Cabe destacar que el cristal Nd:YAG es el mejor material láser para sistemas láser de pulso de alta potencia y alta energía, y de conmutación Q. Las amplias aplicaciones del cristal Nd:YAG en diversos sistemas láser se deben a sus excelentes propiedades físicas y mecánicas.

Nd:YVO4 Es uno de los cristales hospedadores de láser más eficientes que existen actualmente para láseres de estado sólido bombeados por diodo. Su amplia sección transversal de emisión estimulada en la longitud de onda láser, su alto coeficiente de absorción y amplio ancho de banda de absorción en la longitud de onda de bombeo, su alto umbral de daño inducido por láser, así como sus excelentes propiedades físicas, ópticas y mecánicas, hacen del Nd:YVO₄ un cristal excelente para láseres de estado sólido bombeados por diodo de alta potencia, estables y rentables.

Granate de terbio y galio (TGG) Es el material cristalino ideal para dispositivos Farady (rotador y aislador). El rotador Farady está compuesto por una varilla TGG dentro de un imán de diseño especial. La polarización del haz de luz que pasa a través del rotador genera la rotación. La dirección de rotación depende únicamente de la dirección del campo magnético, no de la dirección de propagación del haz de luz. El aislador óptico consiste en un rotador de 45 grados colocado entre dos polarizadores dispuestos adecuadamente que permiten el paso del haz de luz en una sola dirección. Gracias a sus excelentes propiedades, como una constante de Verdet elevada, baja pérdida de luz, alta conductancia térmica y un alto umbral de daño por luz, el TGG es el material único para dispositivos Farady. Se utiliza ampliamente en láseres YAG, láseres sintonizables de zafiro Ti, láseres de anillo, etc.

Cristal Cr⁴⁺:YAG Es un cristal con un excelente rendimiento como interruptor Q pasivo para láseres Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YVO₄ y otros láseres dopados con neodimio o iterbio, con longitudes de onda de 0,8 a 1,2 μm. Con un interruptor Q pasivo o un absorbedor saturable, se pueden obtener suficientes pulsos láser sin necesidad de un interruptor electroóptico. Gracias a su buena estabilidad química, durabilidad, resistencia a los rayos UV, buena conductividad térmica, alto umbral de daño (>500 MW/cm²) y facilidad de manejo, reemplazará al LiF y a los colorantes, comúnmente utilizados en el campo de los interruptores Q pasivos, y se convertirá en una excelente opción para láseres dopados con Nd de 1 μm.