Кристаллы BBO для электрооптических применений

Кристаллы бета-BBO или кристаллы бета-бората бария обладают значительными преимуществами по сравнению с другими материалами по таким параметрам, как способность выдерживать высокую лазерную мощность, высокий порог повреждения, температурная стабильность и практически полное отсутствие пьезоэлектрического звона. Кристаллы бета-BBO являются наиболее привлекательными кандидатами для переключения добротности с высокой частотой повторения, выборки импульсов до 3 МГц, выброса лазерного резонатора, управления регенеративным усилителем и оптических прерыватели пучка. Кристалл бета-бората бария (BBO) — это отличный электрооптический кристалл для мощных применений в диапазоне длин волн от 200 нм до 2500 нм. Компания Hangzhou Shalom EO предлагает кристаллы BBO для поккельсовых ячеек с высокоточной полировкой, просветляющим покрытием (AR) и электродами Cr-Au по конкурентной цене. В наличии имеются кристаллы стандартных размеров, а также доступна индивидуальная настройка по запросу заказчика. Кроме того, мы также предлагаем поккельсовыe ячейки BBO. Нажмите здесь, чтобы перейти в наш архив и узнать больше о поккельсовых ячейках.

Физические свойства BBO:

Кристаллическая структура	Тригональная, пространственная группа R3c, точечная группа 3m	Параметры ячейки	a = b = 12.532 Å, c = 12.717 Å, Z = 6
Температура плавления	1095±5℃	Температура фазового перехода	925±5℃
Оптическая однородность	δn ~ 10⁻⁶ /см	Твёрдость по Моосу	4
Плотность	3.85 г/см³	Удельная теплоёмкость	1.91 Дж/см³·K
Гигроскопичность	Низкая	Коэффициенты теплового расширения	a: 4 x 10⁻⁶/K; c: 36 x 10⁻⁶/K
Теплопроводность	⊥c: 1.2 Вт/м·K; //c: 1.6 Вт/м·K	Коэффициент поглощения	< 0.1%/см (на 1064 нм)

Оптические свойства BBO:

Диапазон прозрачности	189–3500 нм	Показатели преломления на 1064 нм на 800 нм на 532 нм на 400 нм на 266 нм	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
Термооптические коэффициенты	dno/dT = -9.3 × 10⁻⁶/°C dne/dT = -16.6 × 10⁻⁶/°C	Электрооптические коэффициенты	γ11 = 2.7 пм/В, γ22, γ31 < 0.1 γ11
Выражения эффективной нелинейности	dooe = d31 sinθ + (d11 cos3φ - d22 sin3φ) cosθ deoe = (d11 sin3φ + d22 cos3φ) cos²θ	Полуволновое напряжение	48 кВ (на 1064 нм)
Нелинейные коэффициенты (НЛО)	d11 = 5.8 × d36(KDP) d31 = 0.05 × d11 d22 < 0.05 × d11	Порог повреждения (объём): на 1064 нм на 532 нм	5 ГВт/см² (10 нс); 10 ГВт/см² (1.3 нс) 1 ГВт/см² (10 нс); 7 ГВт/см² (250 пс)
Фазосогласуемые длины волн SH:	189–1750 нм

Рис.1 Кривая прозрачности кристалла BBO

• Лучший выбор для переключателей добротности с высокой частотой повторения:

Благодаря электрооптическому эффекту и низкой ёмкости ячейки, время переключения очень короткое. Это обеспечивает превосходную производительность для лазеров с частотой до 1 МГц. Твердотельный лазер с коротким резонатором и электрооптическим переключателем добротности на основе BBO может генерировать импульсы с длительностью менее 4 нс.

• Высокий порог повреждения и способность выдерживать мощность:

Без водяного охлаждения переключатель добротности на основе BBO может быть отключен и выдерживать до 150 Вт оптической мощности в резонаторе (мощность лазера до 50 Вт).

• Широкий диапазон передачи от УФ до ближнего ИК:

Кристаллы BBO обладают диапазоном прозрачности от 189 нм до 3500 нм, что позволяет использовать их в различных приложениях от УФ до ближнего ИК-диапазона.

• Низкое поглощение и отсутствие пьезоэлектрического звона:

По сравнению с LiNbO3, кристаллы BBO гораздо меньше подвержены пьезоэффектам при приложении напряжения. Кроме того, они обладают очень низким поглощением и, соответственно, низкой тепловой двулучепреломленностью, вызванной лазером. Это означает, что при рабочих длинах волн в видимом и ближнем ИК-диапазоне возникает минимальный нагрев.

• Относительно высокое полуволновое напряжение:

Из-за небольшого электрооптического коэффициента BBO требует высокого напряжения. Компания Shalom EO предлагает кристаллы BBO по индивидуальному заказу. Наши инженеры помогут подобрать оптимальное решение.

Особенности кристаллов BBO:

• Ультратонкие кристаллы подходят для сверхбыстрых приложений (<10 фс)
• Широкий диапазон фазосогласования для различных взаимодействий второго порядка
• Наивысшая нелинейность среди всех УФ-нелинейных кристаллов
• Высокий порог лазерного повреждения (LIDT)
• Диапазон пропускания от 188 нм до 5.2 мкм
• Крайне низкая ёмкость (< 1 пФ), что позволяет коммутировать с частотой повторения до сотен МГц с временем нарастания ~100 пс
• Высокий порог повреждения и устойчивость к интенсивным пиковым мощностям, подходящим для компактного дизайна
• Не склонен к пьезоэлектрическому звону
• Низкое поглощение и лазерная тепловая двулучепреломленность
• Высокое отношение экстинкции

Применения:

1. Переключатели добротности DPSS с высокой частотой повторения
2. Управление регенеративными усилителями
3. Сброс резонатора и оптические прерыватели
4. Низкая дисперсия, подходящая для коротких импульсов

Рис.2 Качественное сравнение акустического звона в BBO и LiNbO3

Интенсивность света, проходящего через поккельсову ячейку на основе LiNbO3, значительно колеблется из-за пьезоэффектов, в то время как через ячейку BBO свет следует за спадом высокого напряжения без заметного звона.

Меры предосторожности:

• Кристаллы BBO гигроскопичны, рекомендуется хранить и использовать их в сухой среде.
• Необходимо защищать полированные поверхности, так как материал относительно хрупок.
• BBO имеет малый угол акцептанса — требуется точная юстировка по углу.
• Инженеры Hangzhou Shalom EO могут предложить оптимальные кристаллы с учётом характеристик вашего лазера: длительность импульса, энергия, частота повторения, мощность, диаметр пучка, диапазон настройки длины волны и т.д.

Tags: Знакомство с кристаллами BBO для электрооптических применений

---