Periodically Poled KTP is an entirely new type of nonlinear material. It can be tailor- made for all non-linear applications within the transparency range of KTP, without the phase matching limitations of bulk KTP. It’s effective non linear coefficient is about three times larger than that of bulk KTP.
Raicol offers PPKTP in large production quantities, as well as small quantities for R&D work.
Specifications:
Wavelength Range: 400-4000 nm
Dimensions:
Thickness: up to 1 mm
Width (typical): 2 mm
Length: up to 30 mm
KTP晶体是众所周知的优良非线性光学晶体，但是KTP的上述优良的性能在实际应用中还没有得到充分利用。例如，KTP的光透过范围是350-4500 nm，但事实上KTP对1000 nm以下的激光就没有相位匹配方向，这就意味着KTP不可能以角度匹配的方式来产生蓝色激光或其它波长短于500 nm的激光。又例如，KTP的最大非线性系数可达16.9 pm/v，可实际上当用KTP做为倍频器件时，由于角度匹配的关系一般不能利用其最大非线性系数分量，故其有效非线性系数往往只有16.9 pm/v的几分之一。
通过对晶体进行周期性极化(Periodically poled ,简称PP)处理，晶体的极化方向以一定的间隔周期性地反转，形成了正负两个方向的铁电畴连续相互叠加的周期性结构。只要畴的厚度等于入射光波波长的相干长度，在这种周期性结构，或所谓介电体超晶格中，光波的相速度就是一种空间调制函数，在某一方向的畴片中相互作用的光波在行进时相位失配了，它们在通过下一个方向相反的畴片时，失配的相位就会得到补偿。使相位失配得到纠正，也就是利用晶体非线性光学系数的准周期性结构调制提供的倒格矢作傅里叶变换，补偿非线性频率转换过程中介质色散造成的基波与谐波之间的位相失配，使光线在连续通过每个周期畴结构时它们的相互作用就不断增强，这就是准位相匹配(QPM)。
准相位匹配技术解决了常规角度相位匹配技术中有效非线性系数较小、倍频效率较低、可实现频率转换范围有限等难题，拓宽了非线性晶体的应用范围。
目前在国内外市场上主要采用铌酸锂(LiNbO3)晶体做周期性极化器件PPLN，但LN晶体光损伤阈值低（10MW/cm2），自发极化反转电压高（2.1万伏/mm）。所以至今PPLN器件通光面厚度一般仅为0.5mm，难以适应高功率频率变换的需要。然而KTP晶体光损伤阈值是LiNbO3晶体的10倍，极化反转矫顽场电压仅是LiNbO3晶体的1/10，较容易极化反转厚度较大的晶体（比如3mm），有利于高变频功率下应用，且室温下光折变效应不明显，可有效利用二阶非线性系数较大的d33。由于准相位匹配器件具有的诸多优点以及KTP晶体在功率激光变频领域的实用价值，加以KTP的光损伤阈值比LN高得多，极化反转所需电压比LN低，故PPKTP比PPLN在激光变频领域更有竞争力。国外的新型大功率变频器均采用了PPKTP器件。自PPKTP研究成功以来，并屡有新的研究进展报导和相关的专利获得授权。
用普通熔盐法生长的KTP晶体制作PPKTP时，因其电导率太大（10－6～10－7/Ω•cm），高压极化反转操作困难，需在通液氮的低温下才能完成，工艺技术复杂；采用中材人工晶体研究院改进的顶部籽晶熔盐法生长的大Z切面低电导率（10-10 /Ω•cm数量级）电光KTP晶体特别适合制作周期极化的准位相匹配器件（PPKTP）。以色列、瑞典人向我院购买一片长×宽×高=35×25×1mm3的KTP晶体，我们卖给以色列人的售价是500美元，而他们买回去制成PPKTP，一块长×宽×高=20×2×1mm3的PPKTP器件卖给国内的单位，每片是2300美元，就算制作PPKTP的出成率只有33%，一片35×25×1mm3的KTP晶片也可以作成5片20×2×1mm3的PPKTP，总共值11500美元，是500美元的23倍（图10）！以色列人还把制好的PPKTP器件卖给我们国内的需用单位
KTP晶体除具有十分优秀的倍频性能外，还具有十分优秀的电光性能。高抗“灰迹”KTP晶体，可用于大功率的固体绿光激光器，将大大拓宽KTP晶体倍频器件的应用范围；熔盐法低电导率KTP晶体的研制成功，有力地促进了KTP电光器件的实际应用。低电导率电光KTP晶体在激光频率转换和电光调制两个方面都有着广泛的应用前景，可以在所有应用领域取代水热法生长出的KTP晶体。
低电导率电光晶体KTP由于其优异的电光性能，一旦实现商品化，将在大部分电光应用领域取代DKDP、LN用作电光调制。低电导率电光KTP晶体的推广应用，不仅可以大大提高我国脉冲整形器的性能，而且使我国在电光开关等多种光学调制器等方面的水平大大提高。此外还将改善我国多种军用激光器的性能，如激光测距机、激光制导、激光雷达和多种军事科研特需的激光器。所以说，低电导率电光晶体KTP的应用，将在目前的相关领域产生巨大的变革，具有十分重要的意义。其经济效益也十分显著，仅KTP替代DKDP、LN作电光开关一项，国际市场份额每年就超过1000万美元；一旦新的KTP电光偏转器研制成功，制造出超快速光脉冲测量仪，便可取代目前价格昂贵的高级示波器和条纹照相机等，应用前景不可限量。
PPKTP倍频器的应用前景也十分光明，准相位匹配倍频器不受匹配角度的限制，可在晶体透过率允许的波长范围内进行倍频，能充分发挥晶体最佳非线性特性。KTP晶体具有优良的介电性能，经过周期性极化处理后得到的PPKTP，各项性能明显优于传统用LiNbO3和LiTaO3等晶体制作的周期性极化器件。
由于周期极化KTP晶体(PPKTP)是全固态激光器产业及其应用产业链中的关键性环节，从而在数-模转换器件、激光医学、生化技术、材料科学和光通信等方面具有重要的应用；在近红外到中红外波段的激光可用于分子光谱分析，在环境检测、污染检测及过程控制等领域具有重要应用，可大大提高我国军用激光雷达、大气监测、海底探测等各种军事科研特需的激光器的性能。这种器件又可通过和频、差频、光参量振荡（OPO）和光参量放大（OPA），获得近红外可调谐激光输出，是小型、全固态、可调谐激光光源的关键材料，在未来战争的激光红外对抗中具有重要意义。
通过周期极化，可在晶体的整个透明波段的任何波长上获得非临界位相匹配，能同时获得多种可见光波段的多种颜色倍频，在彩色激光显示方面具有潜在的应用前景。尤其是PPKTP能够对半导体激光器直接倍频，形成蓝、绿光倍频激光，是未来小型半导体蓝、绿光激光器的有力竞争者，在高密度光存储、彩色打印等方面具有重要的应用，如果能够通过大规模的产业化开发，把成本降低到可用于上述商业民用领域，将形成可观的市场规模，经济效益、社会效益巨大。
