دانلود پایان نامه

پتاسیم تیتانیل فسفات با فرمول شیمیایی KTiOPO4 که به اختصار KTP شناخته میشود، یک بلور نوری غیر خطی (NLO) است که به خاطر داشتن ضریب نوری غیرخطی بالا، ناحیه وسیع عبوردهی، پایداری حرارتی بالا، آستانه آسیب نوری بالا به طور گسترده ای در صنایع الکترواپتیکی مورد استفاده قرار می گیرد[28].
مواد اپتیکی غیر خطی هم اکنون به عنوان کارآمدترین ابزار جهت تولید پرتو لیزر با طول موجهایی که با منابع فعلی و عام غیرقابل دسترس هستند، مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به ساختار و خواص فیزیکی، کریستالوگرافی و اپتیکی خطی و غیرخطی KTP، میتوان بیان داشت مهمترین کاربرد این بلور تولید هارمونیک مرتبه دوم (SHG) لیزرهای سبز با قدرت خروجی متوسط و کم در دمای اتاق است که در صنایعی مانند پزشکی کاربرد گسترده دارد.
از آنجایی که بیشینه قدرت خروجی که میتواند از KTP بدست آید به طور عمده به آستانه آسیب آن بستگی دارد، یکنواختی بلور برای لیزرهای سبز دارای قدرت بالا با پمپ LD بسیار مهم است.[29]
از کاربردهای مهم دیگر بلورKTP، به دلیل ضریب الکترواپتیکی خطی بزرگ و ثابت دیالکتریک پایین آن استفاده این بلور درQ –Switch ها و مبدلها میباشد. بهطور کلی Q –Switchها برای بدست آوردن پالسهای نورانی با توان بالا توسط لیزرها استفاده میشوند که در حالت عادی، همان لیزرها قدرت ایجاد پالسهای نورانی با توان بالا را ندارند[30].
بلور KTP در زمینهی لیزردرمانی جایگاه ویژهای پیدا کرده است. امروزه سیستمهای زیادی از لیزرهای پزشکی وجود دارند که هدف از ساخت همه آنها رساندن طول موج مناسبی از لیزر به بافت موردنظر، به منظور تخریب و از بین بردن صرفاً همان بافت می باشد. انواع مختلف این لیزرها عبارت اند از Laser CO2 ، Argon laser ،Copper Vapor Laser ، laser Diode و نهایتاً YAG laser که محیط لیزری آن از یک میله ی کریستالی ایتریوم آلومینیوم گارنت تشکیل شده است .واحدهای تجزیه شده در بلور YAG ، اتم های عناصر کمیاب زمین، مانند نئودیمیوم (Nd) ، ایربیوم (Er) و هولمیوم (Ho) هستند که باعث ویژگی های مختلف در لیزر می شوند. لیزرهای YAG به صورت موج پیوسته، پالسی و یاswitch –Q عمل می نمایند که در مورد خاص Nd: YAG در محیط لیزری از بلور KTP استفاده شده است و اشعهی مادون قرمز با طول موج nm 1064 از بین بلور پتاسیم تیتانیل فسفات (KTP) عبور می کند و طول موج به نصف یعنی nm 532 می رسد. اشعه سبز الماسی در مد پیوسته برای برش بافت و در مد پالسی برای بیماری های عروقی و در مد سوئیچ شدهیQ برای ضایعات پیگمانته و خال کوبی ها بکار می رود.
2- 2ساختار بلوری KTP
ترکیب های هم شــــکل KTP با فرمول واحد MTiOXO4 مشخصه یابی می شوند، که M می تواند K،Rb ،Cs باشد و X می تواند P یا As باشد. عناصر قابل دسترس از گروه بالا KTiOPO4 ، RbTiOPO4 ، RbTiOAsO4 ،KTiOAsO4 و CsTiOAsO4 هستــند. این بلورها به ساختار اورتورمبیک(a ≠ b ≠ c و α = β = γ =°90) با تقارن گروه نقطه ای mm2 و تقارن گروه فضایی Pna21 تعلق دارند. در حالی که خواص غیر خطی الکترواپتیک این بلور ها اغلب شبیه هم هستند، آنها از نظر خواص کشسانی و الکتریکی و اپتیک خطی به علت متفاوت بودن عناصرشان متفاوت هستند.
در هر یاخته یکه، 64 اتم در شبکه بلور KTP وجود دارد. این گروه 64 تایی اتمها به 4 زیرگروه 16 تایی تقسیم میشوند، و در هر زیرگروه، دو جایگاه ناهمارز برای پتاسیم، دو جایگاه ناهمارز برای تیتانیم، دو جایگاه ناهمارز برای فسفر و ده جایگاه ناهمارز برای اکسیژن وجود دارد. دوتا از جایگاههای اکسیژن یک پل یونی در بین یونهای تیتانیم تشکیل میدهد. در حالیکه 8 جایگاه دیگر در گروههای PO4 قرار دارند و
یک یون Ti را به یک یون P متصل میکنند. تصویر ساختار KTP در شکل زیر نشان داده شده است.

مطلب مرتبط :   مقاله درمورد دانلود آلاینده ها و شبیه سازی

شکل(2-1) ساختار بلوری KTP [31]
ساختار فیزیکی بلورهای خانواده KTP، شامل زنجیرهای حلزونی از هشت وجهیTiO6 میباشد که با جهت بلورشناسی< 011> موازی بوده و تشکیل یک شبکه دوبعدی در صفحهb-a میدهند. هشت وجهی TiO6 در دو گوشه توسط پیوندهای کوتاه وبلند Ti(1)-O متصل شده است که معمولاً فرض میشود که این هشت وجهی پاسخگوی خواص اپتیکی غیرخطی بلور میباشد. هر اتمK در ساختار KTP، بطور غیرمتقارن با اتمهای اکسیژن در دو جایگاه ناهمارز در یک راستا قرار گرفتهاند. در جهت b و در مجاورت هر اتم K یک تهیجا که هماندازه اتم Kمیباشد، وجود دارد. در دماهای بالا انتقال فروالکتریک (pna21) به پاراالکتریک ( فازpnan) انجام میپذیرد[31].

شکل (2-2) ساختار پلیمری اوکتاهدرال TiO6
خواص فیزیکی و شیمیایی
2-3- 1 قطبش پذیری
قطبشپذیری نتیجهای از این واقعیت است که مولکولها سنگ بنای همهی مواد هستند و از بارهای مثبت و منفی تشکیل یافتهاند و در مواد دیالکتریک بر اپتیک غیر خطی موثر میباشند، حائز اهمیت است. اگر یک میدان الکتریکی بر مولکول اعمال گردد، بارهای مثبت در امتداد میدان و بارهای منفی در خلاف جهت میدان جابهجا میشوند. بنابراین اعمال میدان باعث میشود که بارهای مخالف از همدیگر جدا شوند، یعنی مولکول قطبیده میشود.
بسته به ساختار مولکولهای تشکیل دهنده جسم جامد، انواع مختلف فرآیندهای قطبیدگی میتواند وجود داشته باشد. اگر مولکول یک گشتاور دو قطبی الکتریکی دائمی داشته باشد، یعنی حتی در غیاب میدان الکتریکی نیز گشتاور داشته باشد، مولکول دو قطبی نامیده میشود و مواد متشکل از این مولکولها نیز مواد دوقطبی نامیده میشوند. علیرغم این واقعیت که مولکولهای منفرد در مواد قطبی، گشتاورهای دائمی دارند در غیاب میدان الکتریکی خارجی، این گشتاورها به طور کاتورهای توزیع شدهاند و اثر همدیگر را خنثی میکنند و قطبش کل و خالص ماده صفر است، ولی هنگامی که یک میدان الکتریکی به ماده اعمال میشود، گشتاورهای دوقطبی به سمت میدان تغییر جهت میدهند و در نتیجه یک قطبش خالص غیرصفر ایجاد میشود. اگر مولکول شامل پیوندهای یونی باشد، اعمال میدان سبب کشیده شدن طول پیوند میشود.
اثر این تغییر طول، ایجاد یک گشتاور دوقطبی خالص بر یاخته واحد است که قبلا وجود نداشت. از آنجا که قطبش در اینجا مربوط به جابهجایی نسبی یونهای باردار مخالف است، از آن به عنوان قطبشپذیری یونی یاد میشود.
نوع سوم قطبشپذیری از این ناشی میشود که در اثر اعمال میدان الکتریکی، یونهای منفرد و یا اتمهای داخل یک مولکول خودشان قطبیده شوند. به عنوان مثال در مورد NaCl هر کدام از یونهای Na+ و Cl- قطبیده هستند و با اعمال میدان نیز الکترونها در لایههای مختلف خود نسبت به هسته جابهجا شدهاند، این اثر را قطبش الکترونی مینامند. بنابراین در حالت کلی، قطبشپذیری کل یک ماده از قطبشپذیری الکترونی eα، یونی iα و دوقطبی dα ناشی میشود. در تمامی مواد قطبشپذیری الکترونی وجود دارد ولی
بسته به نوع ماده، قطبشپذیری یونی و دوقطبی میتوانند در قطبشپذیری سهیم باشند.