CN1088689A - 对ii型相位匹配提高钛氧基磷酸钾及其同形体的双折射 - Google Patents
对ii型相位匹配提高钛氧基磷酸钾及其同形体的双折射 Download PDFInfo
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Abstract
利用II型相位匹配来进行波长转换的方法和装
置，其特征是使用主要由掺杂的MTiOXO4(其中的
M是K、Rb和/或Tl，而X是P和/或As)组成的
晶体，该晶体含有总量至少约为100ppm的Fe、Nb
和/或Ta掺杂剂，以使得掺杂的晶体与没有掺杂剂
的晶体相比，其nz-nx光学双折射至少增加约
0.001。由该晶体产生的输出波所具有的光学双折射
高于没有掺杂剂的晶体的最高相应光学双折射。其
中有用的晶体是那些主要由含有至少约100ppm的
Ta的掺杂MTiOXO4所组成的晶体。
Description
本发明涉及Ⅱ型相位匹配，更具体地说，涉及把钛氧基磷酸钾（KTP）及其同形体（如钛氧基砷酸钾（KTA））的二次折射晶体用于Ⅱ型相位匹配。
钛氧基磷酸钾（KTP）是一种出色的非线性光学（NLO）材料，它具有很多非线性的光学用途。它被广泛地应用于Nd的二次谐波产生（SHG）：YAG/YLF激光器;YAG激光器、染料激光器和二极管激光器的和频产生（SFG）;以及用于以毫微秒级至毫微微米级的光参量振荡（OPO）。最近，用于短波长二极管的SHG和SFG的KTP在波导、内腔和外部共振腔几何结构中的应用已获得迅速的进展。已知KTP的同形体，例如钛氧基砷酸钾，具有相似的非线性光学性质。它们在非线性光学元件中的应用也获得了进展。
对于包括频率变换在内的所有应用来说，相位匹配是关键的考虑问题之一。相位匹配描述一种传播状态，在此状态下，所有的电磁波皆以匹配速度穿过NLO物质而传播，以使波矢量的总和为零。（即，对于三束波的相互作用的情况来说，
;其中，
分别表示对每一束波（m＝1、2或3）在传播方向上的波矢量、频率、折射率和单位矢量，且C为光速。）对于大多数的应用来说，相位匹配可以简单地通过使用在NLO材料中的自然双折射作用来达到。根据这些波的偏振状态，可以将双折射相位匹配划分为Ⅰ型和Ⅱ型两类。虽然KTP在其整个透明范围内对SHG为Ⅰ型相位匹配，然而该Ⅰ型的有效非线性较小，因此不十分有用（见F.C.Zumsteg等，J.Appl.Phy.，47，P.4980（1976））。对于利用KTP的Ⅱ型相位匹配来说，可以达到较大的有效非线性，然而其主要波长范围被限定在994.3nm和更长的范围内，因此防碍了有效的SHG进入在技术上很重要的光谱的蓝光区域。即使对相位匹配的波长来说，其相位匹配的条件通常十分严格，要求对光在物质中的传播方向、波长以及所说物质的温度进行精确的控制。对于KTP来说，Nd：YAG激光器在1.064μm处相位匹配SHG具有较宽容的条件;它的角度带宽约为15mrad-cm，波长带宽约为0.56nm-cm，且温度带宽约为25℃-cm（见J.D.Bierlein等，JOSA B，6，P。622（1989））。此外，双折射作用可以导致基波和二次谐波的空间分离（离散），这样就限制了相互作用长度并显著地降低在内腔以及共振腔SHG的应用中的性能。
对于那些当它们沿着主轴传播（通常在技术上称为非临界或90℃相位匹配）时相位匹配的波长来说，对角带宽的限制显著地放宽。对于采用KTP的SHG来说，994.3nm的波长是一种沿着Y轴的非临界相位匹配（NCPM），它能给出一个173mrad-cm1/2宽的角带宽、0.7nm-cm的波长带宽、175℃-cm的温度带宽以及零角离散（见Risk等，Appl.Phys.Lett.，55，P.1179（1989））。沿着X轴，有效非线性度等于沿着Y轴的两倍，NCPM波长在1.08μm处，其角带宽约相当于在1.064μm临界相位匹配时的四倍，且角离散为零（见Garmash等，Tech.Phys.Lett.，12，P.505，（1986））。另外，对NCPM，带宽按晶体长度的平方根而降低，而不是象在临界相位匹配那样按线性关系降低。很清楚，NCPM是十分理想的，特别是在应用长晶体和多模激光器的情况下更是如此。然而，对于能产生自然双折射和色散的纯KTP来说，NCPM被限定在两个不连续的波长范围内，而在这两个波长范围内没有方便的激光源。对于KTA和其他的KTP同形体也可作相似的考虑。因此，需要一种能够提高双折射的材料，以对其他的光波输入提供Ⅱ型相位匹配。
本发明提供一种方法用于将电磁辐射引导入具有非线性光学特性的晶体，以利用Ⅱ型相位匹配来使所说晶体产生一输出波，后者具有不同于输入到所说晶体的输入波波长的选择波长。该方法的特征在于所说的晶体主要由掺杂的MTiOXO4（其中的M选自K、Rb和TL及其混合物，而X选自P、As及其混合物）组成，其中含有至少一种选自Fe、Nb和Ta的掺杂剂，其总量至少约为100ppm，这些掺杂剂可有效地使得被掺杂的晶体的nZ-nX光学双折射比没有所说掺杂剂的晶体至少提高0.001;并且由所说输入波在所说晶体内产生的输出波所具有的光学双折射高于没有所说掺杂剂的晶体所具有的最高相应光学双折射。
本发明还包括一种非线性的光学装置，它包含一个非线性光学晶体和一个用于将电磁辐射引导入所说晶体以利用Ⅱ型相位匹配来从所说晶体产生输出波的输入装置，该输出波具有不同于进入所说晶体的输入波波长的选择波长。该装置的特征在于，所说的晶体基本上由MTiOXO4（其中的M和X如上所述）组成，其中含有至少一种选自Fe、Nb和Ta的掺杂剂，其总量至少约为100ppm，这些掺杂剂可有效地使得被掺杂的晶体的nZ-nX光学双折射比没有所说掺杂剂的晶体至少提高0.001;且所说的输入装置能够提供一种输入波，这种输入波适于产生具有高于没有所说掺杂剂的晶体的所具有的最高相应光学双折射的光学双折射性的输出波。
本发明还包括一种基本上由掺杂的MTiOXO4所组成的晶体，其中含有至少100ppm的Ta（例如，Ta掺杂的KTP）。
本发明可用来实现输入和输出波长达到Ⅱ型相位匹配和/或使得在利用没有所说掺杂剂的相应晶体时不可能达到Ⅱ型相位匹配的传播方向上达到Ⅱ型相位匹配。
图1是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SHG的一种装置的示意图。
图2是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SHG的第二种装置的示意图。
图3是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SHG的第三种装置的示意图。
图4是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SHG的第四种装置的示意图。
图5是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SFG的一种装置的示意图。
图6是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SFG的二种装置的示意图。
图7是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SFG的三种装置的示意图。
图8是一个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于SFG的四种装置的示意图。
图9是个表示使用掺杂KTP或掺杂KTA以用于OPO的一种装置的示意图。
根据本发明，铁、铌和/或钽掺杂剂在MTiOXO4（其中，M是钾、铷和/或铊，而X是磷和/或砷）的NLO晶体中的浓度可以调节，以可控地提高所获晶体的有用光学双折射。光学双折射依赖于在晶体结构内的传播方向，并等于在一个方向上的折射率和与其正交的方向上的折射率之间的差值。因此，MTiOXO4晶体具有nZ-nX光学双折射（用于在Y方向上传播光波）以及nZ-nY光学双折射（用于在X方向上传播光波）。总的说来，根据本发明的掺杂方法能使nZ-nX和nZ-nY二者的光学双折射都得以提高。因此，可以在X和Y两个传播方向上获得Ⅱ型相位匹配，其双折射高于没有本发明的掺杂剂的晶体的最高相应光学双折射（即在相应方向上的最高光学双折射）。掺杂剂通常要影响折射率、相位匹配SHG角以及截止波长的测定值。值得注意的一种方案是，通过在KTP和KTA单晶内加入足够浓度的铁、铌和/或钽掺杂剂，能使光学双折射可控地提高，这样就可使Ⅱ型相位匹配的SHG和SFG的截止值向蓝光移动并可调谐NCPM波长。
一般说来，希望加入足够数量的掺杂剂以使得nZ-nX光学双折射能至少提高约0.001。通常在使用足够的掺杂剂时，nZ-nY光学双折射也可以提高，这样就可使nZ-nX和nZ-nY二者的光学双折射都至少提高约0.001。通常，为了达到这种效果，需要加入总量至少约为100ppm（重量）的Fe、Nb和/或Ta。通常，在将Nb和/或Ta作为掺杂剂使用时，其用量应至少约为500ppm。当将Nb作为掺杂剂使用时，Nb掺杂剂掺杂入晶体中的数量以不超过约230，000ppm为好，更好为不超过90，000ppm。当将Ta作为掺杂剂使用时，Ta掺杂剂掺杂入晶体中的数量以不超过约370，000ppm为好，更好为不超过167，000ppm。当将铁作为掺杂剂使用时，其用量最好至少约为300ppm，特别是在只用Fe而不用Nb和/或Ta的情况下，好的是将不超过约40，000ppm的Fe更好是将不超过约20，000ppm的Fe掺杂进晶体中。然而，也可以使用更高含量的铁掺杂剂，特别是在将铁与其他掺杂剂混合使用的情况下更是如此，可以使用60，000ppm甚至更高含量的铁，特别是在使用Fe与Nb和/或Ta的混合物时。特别应该指出，根据本发明提供的MTiOXO4的Ta-掺杂晶体是一种能达到高nZ-nY光学双折射的新颖组合物。
可以相信，根据本发明，用Nb和/或Ta来掺杂能够取代具有掺杂剂的晶体中的M和Ti组分，从而获得一种具有近似结晶化学式M1-xTi1-xDxOPO4的晶体;其中D是掺杂剂（Nb和/或Ta），而X是取代比值。据信铁掺杂剂能以一种不同的机理起作用。虽然掺杂剂的用量可达到晶体的mm2结构稳定性极限，然而最好的是将Nb和/或Ta的掺杂量加以限制，以使得取代比率X不超过约0.5，且最好是将掺杂量限制到使X不超过约0.2的水平。
用根据本发明的方法进行掺杂的提高的光学双折射可以用于各种使用。掺杂作用可使那些使用相应未掺杂的晶体不能进行相位匹配的光波达到光波结合的Ⅱ相位匹配。例如，可以使具有较高频率的光波达到SHG。掺杂作用还可以导致通过晶体的新的Ⅱ型传播方向，从而达到光波的结合（而在使用未掺杂的晶体时，在其他方向上不管是否会发生相位匹配）。
可以用本发明的掺杂剂的影响来制备一些具有所需双折射的材料，以用于各种不同的NLO的用途。例如，掺杂剂的影响可用来使截止波长蓝移，从而使KTP的Ⅱ型SHG波长小于994nm;并可使KTA的相应波长小于1.074μm。掺杂剂的影响还可用来将NCPM波长（不管是在X或Y的传播方向上）调谐到已知的激光波长。具体地说，双折射的掺杂剂控制，可被用来使Nd：YAG激光器在室温下，在1.064μm和946nm两处产生NCPM，并可使Nd：YLF激光器在1.053μm处、Nd：YAP激光器在1.08μm处和Nd：玻璃激光器在1.06μm处产生NCPM以及使所有具有输出的二极管激光器在700mm至1μm以上的波长之间和使Ti：蓝宝石激光器的可调输出产生NCPM。
掺杂剂的影响可用于SFG方面的用途，用来调谐双折射，从而就感兴趣的波长达到NCPM。例如，可使Nd：YAG激光器在946nm处和使二极管激光器在808.5nm处，在X或Y传播方向上产生NCPMSFG，从而获得435.9nm的蓝光发射。
除了上述的各种优点之外，掺杂剂的影响还可用于OPO方面的用途，以产生一种能够减小光谱带宽的NCPM。感兴趣的波长包括在外科医疗上应用的对眼睛安全的接近1.6μm的波长以及在作为诸如遥感和跟踪等大气方面应用的3-5μm区域的波长。双折射的调谐可用来通过Nd：YAG在1.06处的泵激作用来使KTP OPO在1.6μm和3.17μm处的输出达到NCPM。
根据本发明，提供了一种非线性的光学装置，它包括一个如上所述的掺杂晶体以及一个用于将电磁辐射引导进晶体从而达到Ⅱ型相位匹配的输入装置。该输入装置能够提供一种这样的输入波，由它所产生的输出波所具有的光学双折射（例如nZ-nX或nZ-nY）高于没有所说掺杂剂的晶体（即一种具有同样的M和X，但没有掺杂剂的MTiOXO4晶体）的最高相应（nZ-nY或nZ-nX）光学双折射。该输入装置能提供这样一种输入波，该输入波的频率特征不同于那些可由未掺杂的晶体产生Ⅱ型相位匹配的光波的频率特征（例如，可使用于SHG的频率高于在利用未掺杂的晶体SHG时所产生的频率）;和/或通过提供一种与晶体有关的传播方向，该传播方向不同于在使用同样的输入波但在未掺杂的晶体中用于的Ⅱ型相位匹配时的传播方向（例如，具有Y传播方向的NCPM频率转换）。
在图1至图9中示出了一系列本发明的装置。图1至图4以示意图形式描述了一些利用铁、铌和/或钽掺杂的KTP或KTA晶体在蓝移波长处达到Ⅱ SHG的光学装置。正如图1所示，对于KTP来说，一束短于994.3nm（或对于KTA来说短于1.074μm）的波长的线性偏振激光束（1）由一块半波片（2）来使其偏振，以达到Ⅱ型SHG。该光束由透镜（3）进行适当的聚焦，然后被引入一个精确地定向以达到相位匹配的掺杂的KTP或KTA晶体（4）中。对于KTP来说，具有短于497nm（或者对于KTA来说，短于539nm）波长的第二谐波光束（5）由晶体中射出。如图2所示，掺杂的晶体（4）可安装在激光腔的内部，该激光腔具有由（6）和（7）表示的多个反射面，一个增益介质（8）以及一个泵源（9）。其他元件，例如镜、偏振器、波片、滤光器、光栅、Q-开关、锁模器以及普克尔盒（未示出）等，也可包括在内。如图3所示，掺杂的晶体（4）也可安装在外腔的内部，该外腔包含由（10）和（11）表示的、与波片（12）结合使用的镜以及一个激光泵源（13）。如图4所示，一个安装在掺杂晶体（4）上的、由提高的折射率的区域组成的波导（14），可用于有效的SHG。在该波导中还可存在用来达到平衡相位匹配或激光源反馈锁定的其他机构。
图1至图4也是以示意图形式描述了几种利用铁、铌和/或钽掺杂的KTP或KTA晶体以在给定的波长处达到Ⅱ型NCPM SHG的光学装置。对于这些方案可在图1的装置中，利用一块半波片（2）来使具有选定波长的激光束（1）发生偏振，从而使其在掺合的晶体中达到Ⅱ型的SHG。该偏振光束被透镜（3）适当地聚焦，然后沿着掺杂的晶体（4）的X轴或Y轴被引导入该晶体中，掺杂的晶体被按照本发明精确地掺杂，从而使其对于选定的波长获得NCPM，使得出射光束（5）包含其波长等于光束（1）的输入波的波长的一半的输出波。如图2所示，掺杂的晶体（4）可以安装在一个具有多个反射面（例如（6）和（7））、一个增益介质（8）和一个泵源（9）的激光器的内腔中。其他元件，例如镜、透镜、波片、偏振器、滤光片、光栅、Q-开关、锁模器以及普克尔盒（未示出），也可包括在内。如图3所示，掺杂的晶体也可安装在具有镜（10）和（11）的外腔内，并由激光束（13）来泵激。如图4所示，一个由掺杂晶体上由增大折射率的区域组成的波导（14）可用于有效的NCPM SHG。在该波导中还可存在用于达到平衡的相位匹配或激光源的反馈锁定的其他结构。
图5至图8以示意图形式描述了利用铁、铌和/或钽掺杂的KTP或KTA晶体以在给定的波长处达到NCPM Ⅱ型SFG的光学装置。如图5中所示，两道具有合适波长的激光束（15）和（16）被偏振以达到Ⅱ型SFG。该激光束被透镜（17）进行适当的聚焦，然后沿着掺杂的KTP或KTA晶体（18）的X轴或Y轴被引导入该晶体中。按照本发明的方法来精确地掺杂晶体（18），以对于来自激光束（15）和（16）的输入波的特定波长获得NCPM。一束具有来自激光束（15）和（16）的所说输入波的和频的激光束（19）从晶体中射出。如图6所示，掺杂的晶体（18）可以安装在激光腔的内部，该激光腔包括多个由（20）和（21）表示的反射面、一个增益介质（22）以及一个泵源（23），该泵源可以是一道激光束。SFG产生于一种激光束（24）的激光波长与泵激波长（23）之间，该泵激波长也可以是谐振的，或者，该SFG产生于激光波长与第3道激光束（未示出）的波长之间，该第3道激光束可以是谐振的。其他的元件，例如镜、透镜、偏振器、波片、滤光片、光栅、Q-开关、锁模器以及普克尔盒（未示出），也可包括在内。如图7所示，该掺杂的晶体（18）可以安装在具有由（25）和（26）表示的镜的外腔中，并由两道激光束（27）和（28）来泵激以产生束（43）。如图8的示，由掺杂的晶体（18）上的、折射率被提高的区域组成的波导（29）可用于有效的SFG。具有适当波长的两道激光束（30）和（31）偶合进该波导中。用于达到平衡相位匹配或激光源反馈锁定的其他结构也可存在于该波导中。
图9示意显示出一种引导适当偏振的泵激光束（32）沿着OPO中的掺杂的KTP或KTA的X或Y轴行进以达到Ⅱ型相互作用的装置，该装置包含掺杂的KTP或KTA晶体（33）和由（34）和（35）代表的多个反射元件。用铁、铌和/或钽来精确地掺杂该晶体以获得对特定波长的NCPM OPO。该波长可以是信号波（36）或者是闲波（idler wave）（37）。
通过下列的非限定性实施例将使本发明的实际应用变得更清楚。
实施例
采用熔盐法来生长KTP和KTA的单晶。在晶体生长之前，先将铁或铌掺杂剂加入熔盐中。在熔盐法生长的单晶中，掺杂剂的浓度，被用电感耦合等离子-原子发射光谱或能量发散X射线谱来表征。对于每一种掺杂的晶体，皆将其切割成（001）片和（abc）块并将其抛光。通过测定在（001）片和一个无胁强力方氧化锆棱镜之间的总内反射临界角，来获得折射率。该棱镜的安装应使得它与晶体的（001）面接触而该晶体的取向应使得它的X轴或Y轴处于入射面内。把由氦氖激光器产生的辐射引导定向，使其通过棱镜并进入晶体中。通过测定在处于所说的临界激光的TE和TM模停止进入该晶体的临界角，来计算折射率。采用Ti：蓝宝石激光器束获得Y-传播方向的截止波长。将该激光偏振以用于Ⅱ型的SHG，并将其聚焦于（abc）块的Y面上。用一台波长计来监测Ti：蓝宝石激光器的波长，并将该波长调谐到最大的SHG。利用安装在一个精确的旋转台上的（abc）块来测量KTP的Ⅱ型相位匹配角。使用一台能产生1.064μm波长的Nd：YAG激光器。
实施例1
从一种由208.7g WO3、207.3g K2CO3、137.9g As2O5、24g TiO2和1.0g Fe2O3组成的熔盐混合物（即在熔体中掺杂0.6wt%的掺杂剂）中生长KTiOAsO4单晶。在一个基本上恒温的，顶部加料式加热炉中，采用缓慢冷却（按照约0.05℃/hr的速率从866℃冷却到826℃）的技术来使晶体生长。使用一台工业用晶体旋转和控制装置，并采用5-30rpm的转速来旋转晶种，借此产生一种强制对流作用，每20秒钟逆转一次旋转方向。长成的晶体的尺寸一般达到20×15×25mm3，并含有约0.3-0.5wt%的Fe杂质。
对于一块掺杂有0.47wt%Fe的KTA晶体，测得它的nZ-nX（双折射）的增加为0.0086，而nZ-nY的增加为0.0060。观察到在Y传播方向上截止波长的蓝移为37nm。
实施例2
从一种由210g K2HPO4、14.2g P2O5、65.6g、K2WO4、186g WO3、14.8g Li2CO3、48g TiO2和1.0g Fe2O3（即在熔体中的掺杂量为0.2wt%）组成的熔盐混合物中，通过自发成核作用来使晶体生长，以制备一种掺杂0.2wt%Fe的KTP晶体。按照0.4℃/hr的冷却速度使温度从1000℃降至680℃，然后将熔盐倒出并使其在热水中浸蚀，从而回收生成的晶体。
对一块掺杂有0.2wt%Fe的KTP晶体，测得它的nZ-nX双折射增加为0.0042，而nZ-nY的增加为0.0026，且在Y方向上的截止波长的蓝移为17nm。还观测到它在1.064μm处的Ⅱ型SHG相位匹配角降低了3°。
实施例3
用一种由298.4g K2CO3、223.8g P2O5、64.5g TiO2和2.2g Nb2O5组成的熔盐混合物来生长一种K0.99Ti0.99Nb0.01OPO4晶体。该晶体生长的方法基本上与实施例1相同，所不同的是将温度从910℃降至854℃。
对于掺杂铌的KTP晶体，测得它的nZ-nX双折射增加为0.0039，nZ-nY的增加为0.0030，在Y传播方向上截止波长的蓝移为15nm，且在1.064μm处的Ⅱ型SHG相位匹配角降低了9°。
实施例4
用一种由319.5g K2WO4、319.5g Li2WO4、101.6g K2CO3、168.9g As2O5、39.1g TiO2和6.5g Nb2O5组成的熔盐混合物来生长一种K0.96Ti0.96Nb0.04OA3O4晶体。该晶体生长的方法基本上与实施例1相同，所不同的是将温度从909℃降至870℃。
对于这种掺杂铌的KTA晶体，测得它的nZ-nX双折射增量为0.0103以及nZ-nY的增量为0.0073。
实施例5
用一种由317.1g K2CO3、237.8g P2O5、55.9g TiO2和23.3g Nb2O5组成的熔盐混合物来生长K0.90Ti0.90Nb0.10OPO4晶体。该晶体生长的方法基本上与实施例1相同，所不同的是将温度从901℃降至858℃。
测得该晶体的nZ-nX光学双折射值为0.1282，这相应于其增量为0.0252。还测得它在Y传播方向上Ⅱ型SHG截止波长的蓝移为68nm。
实施例6
用一种由252g KH2AsO4、230g K2WO4、52g Li2WO4、48g TiO2、4.0g Nb2O5和2.4g Fe2O3组成的熔盐混合物，通过自发成核作用来生长一种共掺杂Fe和Nb的KTA晶体。按照1℃/hr的冷却速率将温度从1000℃降低至750℃，并采用浇出熔盐并让其在水中浸蚀的方法来回收晶体。分析最终的晶体，发现其组成为（K0.93Ti0.93Fe0.03Nb0.04OA3O4）。测得它的nZ-nX光学双折射为0.1123增量为0.0156。
实施例7
用一种由321.5g K2CO3、242.4g P2O5、72.1g TiO2以及8.3g Ta2O5组成的熔盐混合物来生长一种K0.97Ti0.97Ta0.03OPO4晶体。该晶体生长的方法基本上与实施例1相同，所不同的是温度从957℃降至921℃。
测得这种掺杂3%Ta的KTP晶体的nZ-nX双折射增量为0.0142，而它在Y传播方向上的Ⅱ型SHG截止波长为943.6nm。
以上已解释了本发明的具体实施方案。对于本技术领域的普通技术人员来说，只要根据上文公开的对本发明的说明部分和实际应用部分所作的考虑，其他的实施方案就将是显而易见的。应予指出，在不背离本发明的新概念的精神和范围的条件下，可以作出各种更改和变化。还应该指出，本发明并不局限于上文所列举的具体组分和实施例，它还包含那些属于所附权利要求书范围之内的改进方案。
Claims (12)
1、一种用于将电磁辐射引导入具有非线性光学性能的晶体的方法，该方法利用Ⅱ型相位匹配来从所述晶体产生具有不同于输入到所说晶体的输入波波长的选择波长的输出波，其特征在于：
所说的晶体主要由掺杂的MTiOXO4组成，其中的M先自由K、Rb和Tl及其混合物组成的组，而X选自P、As及其混合物，所说的晶体含有至少一种选自由Fe、Nb和Ta组成的组的掺杂剂，其总量至少约为100ppm，以有效地使得被掺杂的晶体与没有所说掺杂剂的晶体相比，其nz-nx光学双折射至少提高0.001；以及
由所说输入波在所说晶体内产生的输出波所具有的光学双折射高于没有所说掺杂剂的晶体所产生的最高相应光学双折射。
2、如权利要求1的方法，其特征在于X是P。
3、如权利要求1的方法，其特征在于晶体主要由掺杂的KTiOPO4组成。
4、如权利要求2或3的方法，其特征在于在小于0.994μm的输入波长达到二次谐波产生。
5、如权利要求1的方法，其特征在于X是As。
6、如权利要求1的方法，其特征在于晶体主要由掺杂的KTiOAsO4组成。
7、如权利要求5或6的方法，其特征在于在小于1.074μm输入波长达到二次谐波产生。
8、一种非线性的光学装置，包含一个非线性光学晶体和一个用于将电磁辐射引导入所说晶体的输入装置，该光学装置利用Ⅱ型相位匹配来从所说晶体产生具有不同于进入所说晶体的输入波波长的选择波长的输出波，其特征在于：
所说的晶体主要由掺杂的MTiOXO4组成，其中，M选自由K、Rb、Tl及其混合物组成的组，而X选自P、As及其混合物组成的组，所说晶体含有至少一种选自由Fe、Nb和Ta组成的组的掺杂剂，其总量至少约为100ppm，以有效地使得被掺杂的晶体的nZ-nX光学双折射比没有所说掺杂剂的晶体至少提高0.001;以及
所说输入装置能够提供一种特定的输入波，这种输入波可用于产生具有高于没有所说掺杂剂的晶体所产生的最高相应双折射的光学双折射的输出波。
9、如权利要求8的装置，其特征在于所说的晶体主要由掺杂的KTiOPO4组成。
10、如权利要求8的装置，其特征在于所说的晶体主要由掺杂的KTiOA3O4组成。
11、一种主要由掺杂的MTiOXO4组成的晶体，它含有至少约100ppm的Ta，其中的M选自由K、Rb、Tl及其混合物组成的组，而X选自由P、As及其混合物组成的组。
12、如权利要求11的晶体，其特征在于M是K而X是P。
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