用于电光应用的 BBO 晶体

β-BBO晶体或β-硼酸钡晶体在激光功率承受能力、高损伤阈值、温度稳定性以及极低的压电振铃效应方面，相较于其他材料具有显著优势。β-BBO晶体是高重复率Q开关、脉冲选取（最高可达3 MHz）、激光腔倾倒、再生放大器控制及光束分光器的最理想选择。β-硼酸钡（BBO）晶体是一种优秀的电光晶体，可在200nm至2500nm的波长范围内用于高功率应用。杭州煦和光电提供用于Pockels单元的BBO晶体，具有高精度抛光、抗反射（AR）镀膜及Cr-Au电极，并且价格具有竞争力。标准规格的现货晶体可供选择，同时也可根据客户需求提供定制特殊晶体。此外，我们还提供BBO Pockels单元。点击此处了解更多关于Pockels单元的信息。

BBO晶体的物理特性：

晶体结构	三方晶系, 空间群 R3c, 点群 3m	晶胞参数	a = b = 12.532 Å, c = 12.717 Å, Z = 6
熔点	1095±5℃	相变点	925±5℃
光学均匀性	δn ~ 10^-6 /cm	莫氏硬度	4
密度	3.85 g/cm3	比热	1.91 J/cm3·K
吸湿性	低	热膨胀系数	a, 4 × 10^-6/K; c, 36 × 10^-6/K
热导率	⊥c, 1.2 W/m/K; //c, 1.6 W/m/K	吸收系数	< 0.1% /cm (在1064 nm)

BBO晶体的光学特性：

透光范围	189-3500 nm	折射率 1064 nm 800 nm 532 nm 400 nm 266 nm	no = 1.6545, ne = 1.5392 no = 1.6606, ne = 1.5444 no = 1.6742, ne = 1.5547 no = 1.6930, ne = 1.5679 no = 1.7585, ne = 1.6126
热光系数	dno/dT = -9.3 × 10^-6 /°C dne/dT = -16.6 × 10^-6 /°C	电光系数	γ11 = 2.7 pm/V, γ22, γ31 < 0.1 γ11
有效非线性表达式	dooe = d31 sinθ +(d11 cos3φ - d22 sin3φ) cosθ deoe = (d11 sin3φ + d22 cos3φ) cos2θ	半波电压	48 kV (在1064 nm)
NLO系数	d11 = 5.8 × d36(KDP) d31 = 0.05 × d11 d22 < 0.05 × d11	损伤阈值 (体晶) 1064 nm 532 nm	5 GW/cm2 (10 ns); 10 GW/cm2 (1.3 ns) 1 GW/cm2 (10 ns); 7 GW/cm2 (250 ps)
可相位匹配的SH波长	189 - 1750 nm

  

图1  BBO晶体透光曲线

• 高重复率Q开关的最佳选择：

依赖电光效应，由于电光Q开关电容低，开关时间非常快，因此在高重复率激光（最高1 MHz）中性能卓越。使用BBO电光Q开关的全固态短腔Q开关激光器可产生脉冲宽度小于4 ns的高能激光。

• 高损伤阈值和功率承受能力：

无需水冷，BBO电光Q开关可承受腔内振荡光功率高达150 W（激光输出功率高达50 W）。

• 宽透光范围从UV到NIR：

BBO晶体的透光范围宽，189 nm至3500 nm，可用于从紫外到近红外的多种应用。

• 低吸收和压电振铃效应小：

与LiNbO3相比，BBO晶体在施加电压时受压电影响较小。BBO电光晶体的另一重要特性是吸收极低及由此产生的激光热双折射效应小。在可见光和近红外工作波长下，光学加热非常少。

• 相对高半波电压：

BBO具有相对较小的电光系数，因此需要较高的施加电压。煦和光电可提供定制尺寸的BBO晶体，并提供专业咨询，帮助确定最佳解决方案。

BBO晶体特性：

• 超薄晶体可用于超快（<10 fs）应用
• 在几乎整个透明范围内，二阶非线性相位匹配范围宽
• 在所有紫外非线性晶体中非线性系数最高
• 高激光损伤阈值 (LIDT)
• 宽透光范围 188 nm 至 5.2 μm（厚度为数十μm时在3-5.2 μm仍有适用透光性）
• 极低电容（<1 pF）可实现高重复率开关，响应时间约100 ps或更短
• 高损伤阈值，可承受小光斑尺寸下的高峰值功率，适合紧凑设计（小晶体孔径可能导致衍射损耗，从而增加插入损耗）
• 不易出现压电振铃
• 低吸收及激光热双折射小
• 高消光比

应用：

1. 高重复率DPSS Q开关
2. 高重复率再生放大器控制
3. 腔倾倒及光束分光器
4. 适用于短脉冲再生放大器的低色散

      

图2  BBO与LiNbO3压电振铃定性比较

通过LiNbO3 Pockels单元传输的光强受压电效应影响较大，而通过BBO Pockels单元传输的光强则随施加高压脉冲衰减，无明显声学振铃。

注意事项：

• BBO晶体为吸湿性材料，建议在干燥环境下保存和使用。
• 晶体表面较脆弱，需要采取措施保护抛光面。
• BBO的接受角较小，调整角度时需小心。
• 杭州煦和光电工程师可根据您的激光器特性提供最适合的高品质晶体。我们考虑的参数包括脉冲宽度、每脉冲能量、脉冲重复率（脉冲激光）、功率（连续波激光）、发散角、激光束直径、波长调谐范围、模场条件等。

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