非线性光学晶体的种类和应用

非线性光学晶体分类、特性与行业应用。非线性晶体核心作用：倍频 SHG、三倍频 THG、四倍频 FHG、和频 SFG、差频 DFG、OPO 光参量振荡、电光调 Q，按透光波段分为：紫外 / 深紫外、可见光 - 近红外、中红外三大类，是全固态激光器波长变换核心材料。

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一、紫外 & 深紫外非线性晶体（190～400 nm，光刻、紫外精密加工）
1. KDP / DKDP（KD₂PO₄）
·透光：170 nm～2.5 μm
·特点：易做大口径单晶、损伤阈值极高、可电光调 Q + 非线性两用；潮解
·应用：大功率 Nd:YAG 三倍频 355 nm、大型激光装置（神光）倍频元件、普克尔盒电光 Q 开关
2. BBO β-BaB₂O₄ 偏硼酸钡
·透光：198 nm～3.5 μm
·特点：非线性系数大、可做到 266 nm 四倍频，走离偏大、温度敏感
·应用：1064→266 nm 深紫外、飞秒激光变频、OPO、染料泵浦源、科研超快光路
3. LBO LiB₃O₅ 三硼酸锂
·透光：160 nm～2.6 μm
·特点：走离小、吸收低、损伤阈值高、不潮解；不能做到 266 nm
·应用：工业 532 绿光、355 紫外量产首选，全固态打标机标配倍频晶体，呈欣光电针对LBO量产需求配套标准化定向抛光工艺，稳定控制走离角与表面损耗
4. CLBO CsLiB₆O₁₀ 铯锂硼酸盐
·透光：180 nm 以上，可实现 193 nm、248 nm DUV
·应用：193nm 准分子固体替代光源、深紫外科研、半导体微加工
5. KBBF（氟代硼铍酸钾，深紫外标杆）
·唯一可直接倍频获得177.3 nm 深紫外实用晶体
·应用：深紫外角分辨光电子能谱、超高分辨光谱仪、前沿科研光源
二、可见光～近红外非线性晶体（400 nm～2.5 μm，工业激光主流）
1. KTP KTiOPO₄ 磷酸钛氧钾
·透光：350 nm～4.5 μm
·优点：不潮解、机械好、非线性适中、工艺成熟、性价比最高
·应用：1064→532 小功率绿光、腔内倍频绿光激光器、电光调制、光波导
注：KTP 无法做 355 紫外。
2. RTP RbTiOPO₄ 铷钛氧磷
·电光性能优于 KTP，高压电光调 Q、高速偏振开关，多用于高精度固体激光
三、中远红外非线性晶体（2～16 μm，红外探测、激光雷达、光电对抗）
1. ZnGeP₂ 磷锗锌（ZGP）
·透光：2～13 μm，红外非线性系数极大
·应用：2～5 μm 中红外 OPO、军工红外干扰、气体红外光谱检测
2. AgGaS₂ / AgGaSe₂ 硫银镓、硒银镓
·透光：0.5～12 μm，可由 1064 泵浦产生 3～10 μm 红外
·应用：红外 OPO、环境红外遥感、激光气体检测
3. GaSe 硒化镓
·中远红外差频、THz 太赫兹非线性变频，科研实验室常用

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四、按功能细分应用场景
1）工业激光（占最大用量）
·绿光 532nm：Nd:YVO₄+KTP/LBO → 玉石雕刻、绿光打标
·紫外 355nm：1064+LBO+LBO → PCB 打码、玻璃 / 晶圆冷加工
·266nm 深紫外：1064+BBO → 高端微电子钻孔、科研
2）科研 & 超快光学
BBO、LBO、KTP 用于 Ti:Sapphire 飞秒激光变频、OPO 连续可调谐光源（400nm～4μm 全覆盖）、泵浦探测系统。
3）军工与安防
DKDP 大口径用于高能激光系统；ZGP/AgGaSe₂中红外 OPO 用于红外诱饵、大气探测、激光测距。
4）医疗激光
532nm 绿激光（KTP 倍频）：眼科、泌尿微创手术；2μm 晶体 + 红外非线性：微创医美、组织切割。
不同使用波段与功率等级对晶体切割角度、镀膜膜系要求差异较大，呈欣光电可根据光路指标匹配对应非线性晶体加工方案。
五、选型
1. 量产 532/355 工业机 → LBO
2. 低成本小功率绿光 → KTP
3. 需要 266nm 四倍频 → BBO
4. 大型高能装置倍频、电光调 Q → DKDP
5. 中红外 2～10μm 可调光源 → ZGP、AgGaSe₂

gangzi0801	2026-07-27 23:20
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