PPKTP晶体,是周期极化磷酸氧钛钾晶体的简称,是一种人工非线性光学晶体,其利用准相位匹配(QPM)技术,能够在宽波长范围内实现高效率频率转换。
周期极化,通过周期性调制非线性晶体内部的极化方向,来实现准相位匹配(QPM),从而有效增强晶体的非线性光学效应。KTP晶体,即磷酸氧钛钾晶体,是一种非线性光学晶体,具有倍频转化效率高、抗光损阈值高、光谱范围宽、机械性能好、化学性质稳定等优点。PPKTP晶体,即周期极化KTP晶体,与KTP晶体相比非线性光学效应更优。
根据新思界产业研究中心发布的
《2025-2030年中国PPKTP晶体行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,PPKTP晶体具有非线性光学系数高、光折变效应低、接收角大、离散角极小、光损伤阈值高等特点。基于以上优点,PPKTP晶体波长转换效率高,是一种发展潜力大的新型短波长光源器件,可以应用在半导体激光泵浦源、量子纠缠光源、电光调制器、光波导器件、光参量振荡器、测量仪器等领域,特别是在量子纠缠光源方面,能够产生高亮度纠缠光子对。
量子纠缠,是指两个或多个量子之间存在特殊关联。激光器发射单色、短波长的高能光,照射非线性光学晶体,转化为两束低能量、长波长的出射光,即纠缠光子对,这是产生纠缠光子对的最常见方法。纠缠光子对之间存在量子纠缠,是量子光学实验的关键资源。利用短波长高能激光照射PPKTP晶体,可以产生两束高亮度、高抗干扰的纠缠光子对,因此PPKTP晶体在量子科学领域发展潜力大。
在海外,以色列Raicol公司(被日本Oxide公司收购)是代表性的非线性光学晶体研制厂商之一,拥有PPKTP晶体生产能力,可以产生高亮度纠缠光子对。在我国,中国有色集团制备出水热法PPKTP晶体,极化周期10μm-46μm,波长转换效率高,主要用于谐波输出、高亮度纠缠源制备,可以为我国量子通信领域提供自主可控的关键核心器件。
新思界
行业分析人士表示,2020年以来,我国PPKTP晶体相关专利数量还在增多,例如济南量子技术研究院的“基于PPKTP晶体的多模接收小型化纠缠源系统”,科大国盾量子技术股份有限公司的“基于PPKTP晶体的全光纤纠缠源及其器件耦合封装方法”,中材人工晶体研究院有限公司、北京中材人工晶体研究院有限公司的“一种PPKTP晶体的制备方法”等。
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