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BBO晶体

β-钡硼酸盐(或β-BBO)晶体,化学式为BaB2O4,是一种具有三方结构的负单轴晶体。BBO晶体是最常见的非线性光学晶体之一。BBO晶体表现出出色的光学特性,包括高非线性光学系数、稳定的温度变化、宽广的光学透过范围(189-3500nm)和高损伤阈值。更重要的是,BBO晶体的出现填补了生成紫外波长的非线性晶体的空缺,提供了在基础波长下无法获得的紫外输出。该晶体的二次谐波生成(SHG)系数比目前可获得的ADP和KDP晶体在近红外、可见光和紫外光谱中的系数高出3到6倍。其损伤阈值为15Gw/cm2,比KDP高出200%,远高于LiNbO3。此外,其光学均匀性(δn ≈10-6/cm)也非常令人印象深刻。

这些特性使得β-BBO晶体在各种非线性光学应用中非常多用途,如谐波生成(例如SHG、THG、四次谐波生成、五次谐波生成)、光学参量振荡(OPO)、光学参量放大(OPA)以及量子光学(量子纠缠)和电光(EO)应用领域的其他应用。

杭州煦和光电提供现货和定制的BBO晶体,用于非线性光学应用。除了具有高频率转换效率、宽透过光谱和广泛的相位匹配范围外,我们的BBO晶体还具备大尺寸单晶和低热光学系数,这些都有助于促进热稳定性。该晶体采用最先进的制造技术生长,赋予BBO晶体高光学均匀性。我们提供多种镀膜选项,包括P镀膜、多层V镀膜、单波长和双波长AR镀膜。对于Femto-line激光器,我们还提供超薄0.01mm厚度的熔融硅基板BBO晶体和0.05mm厚度的自由立式BBO晶体。超薄晶体可用,最小厚度为0.01mm(带熔融硅基板)和0.05mm(自由立式)。Shalom EO还提供用于电光(EO)调制的BBO晶体,配有高精度抛光和Cr-Au电极。

我们BBO晶体具有以下特点:

  • 宽相位匹配范围:从409.6nm到3500nm
  • 大尺寸能力,最大孔径20x20mm
  • 宽广的透过光谱范围:从190nm到3500nm
  • 大有效二次谐波生成(SHG)系数
  • 高光学均匀性
  • 宽温度带宽
  • 高损伤阈值

以下是BBO晶体二次谐波生成(SHG)的透过率和调谐角度的图示(分别展示在图1和图2中):

BBO crystal transmission curve                                   BBO Crystal shg tuning angle

                             图1 BBO晶体透过曲线                                                                 图2 类型1和类型2SHG的调谐曲线


BBO晶体在NLO领域的应用:

  1. BBO用于Nd:YAG激光器的二次、三次、四次和五次谐波产生:

    使用BBO晶体可以实现卓越的转换效率,二次谐波生成(SHG)大于70%,三次谐波生成(THG)为60%,四次谐波生成(4thHG)为50%。BBO晶体是213nm五次谐波生成(5HG)的最佳选择。

    BBO晶体在处理Nd:YAG激光器的腔内二次谐波生成时表现优异,能够在高功率密度下生成532nm输出。当使用模式锁定的Nd:YLF激光器泵浦Nd:YAG激光器时,使用BBO晶体可以获得263nm的输出,并具有良好的功率水平。

    由于BBO具有较小的接受角度和较大的角度偏移,良好的激光束质量(如小的发散角、良好的模式条件等)是BBO能够更好工作的关键因素,因此不建议紧密聚焦激光束。

  2. BBO用于其他可调激光器的谐波生成:

    超快激光:对于超快激光的二次谐波生成(SHG)和三次谐波生成(THG),BBO晶体相比KDP和ADP晶体表现出显著优势。

    染料激光器:BBO晶体是XeCl激光泵浦染料激光器的SHG有效介质,用于生成紫外光谱(205-310nm)的输出。

    铝宝石激光器的SHG/THG和Ti:宝石激光器的SHG/THG/FHG:铝宝石激光器的SHG/THG输出可在360nm-390nm区域以及244nm-259nm区域实现,而Ti:宝石激光器的SHG/THG/FHG也可以高效实现。

    氩掺杂激光器的腔内SHG和铜蒸气激光器的SHG:氩掺杂激光器的腔内SHG用于紫外和深紫外输出,铜蒸气激光器的SHG用于紫外输出。

  3. BBO用于光学参量振荡(OPO)/光学参量放大(OPA):

    利用BBO晶体进行光学参量振荡(OPO)和参量光学放大(OPA),可以轻松获得宽波长范围内可调的输出(从紫外到红外)。常见的应用包括:

    • 532nm泵浦激光器的OPO,输出范围为680nm至2400nm。我们的BBO晶体可以支持532nm泵浦激光器的OPO输出,并具有良好的转换效率。
    • 355nm Nd:YAG泵浦激光器的OPO和OPA:使用Shalom EO的BBO晶体,355nm Nd:YAG泵浦激光器的OPO可生成从紫外到中红外(MWIR)谱段的宽可调波长范围,并具有可观的转换效率。
    • BBO晶体的OPA可为皮秒Nd-YAG泵浦激光器产生窄带、高功率、可调(400nm至2000nm)的脉冲。与使用染料激光器相比,这种方法在效率、可调范围和维护方面更为优越。

532nm、355nm和266nm时,类型1和类型2的OPO和OPA的调谐角度分别如图3和图4所示。

bbo type 1 opo                                    bbo type 2 opo

 图3 Type 1 BBO OPO 调谐曲线(@532/355/266nm)                                         图4 Type 2 BBO OPO 调谐曲线 (@532/355/266nm) 


4. BBO 晶体在电光(EO)应用中的应用:

BBO 晶体可以用于电光调制,具有较高的激光损伤阈值(LIDT)和广泛的传输范围(从190nm到3500nm)。BBO 晶体是高重复率 Q 开关的优良候选材料。我们提供 BBO 晶体用于电光应用 ,这些晶体经过高精度激光级抛光并涂覆 Cr-Au 电极。