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BBO晶体简介

· 产品详细介绍
作为一种优越的电光材料，BBO晶体常被用作波长在200nm到2500nm的高功率激光系统中。Z切的BBO晶体，在镀增透膜和电极镀金后，可用于持续波二极管泵浦Nd:YAG激光器的调Q器件，产生高功率的能量输出。我司可提供厚度为0.05毫米的BBO薄片。
智和弘盛BBO晶体的特性：　  
可实现相位匹配的波段范围宽（409.6—3500nm）
可透过波段范围宽（190—3500nm）
倍频转换效率高(相当于KDP晶体的6倍）
光学均匀性好
高损伤阈值（100ps脉宽的1064nm10GW/cm^2）
温度接收角宽（55℃左右）
智和弘盛提供的服务
1. 严格的质量控制
2. 可提供晶体长度从0.02mm--25mm,尺寸可达到15X15X15mm.
3. 可提供晶体的镀膜(保护膜,增透膜)和重抛镀业务,并可提供支架
4. 备货充足
晶体结构
Trigonal, space group R3c
单孢参数
a=b=12.532Å, c=12.717Å
熔点
~1095℃
莫氏硬度
4
密度
3.85 g·cm-3
热传导系数
1.2 W·m-1·K-1 (┴c) ; 1.6 W·m-1·K-1 (//c)
基本特性
BBO晶体的光学和非线性光学特性
透过波段
190nm-3500nm
可实现相位匹配的波段范围宽
409.nm6-350 nm (Type I); 525nm-3500nm (Type II)
热光系数
dno/dT=-16.6×10-6; dne/dT=-9.3×10-6 
吸收系数
<0.1%/cm @1064nm; <1%/cm @532nm
接受角
0.8 mrad·cm-1      (θ, Type I, 1064 SHG)   
1.27 mrad·cm-1    (θ, Type II, 1064 SHG)
温度接收角宽
55 ℃·cm-1
光谱接收
1.1 nm·cm-1
走离角
2.7° (Type I, 1064 SHG); 3.2° (Type II, 1064 SHG)
非线性系数
deff (I)=d31sinθ+(d11cosΦ-d22sin3Φ)cosθ
deff (II)=(d11sin3Φ+d22cos3Φ)cos2θ
非线性磁化系数
d11=5.8×d36 (KDP); d31=0.05×d11; d22<0.05×d11
Sellmeier方程 (λ in μm )
no2=2.7359+0.01878 / (λ2-0.01822) -0.01354 λ2
ne2=2.3753+0.01224 / (λ2-0.01667) -0.01516 λ2
电光系数
r22=2.7 pm/V
半波电压
7 kV (@1064 nm, 3×3×20 mm3)
电阻率
>1011 Ω·cm
相对介电常数
εs11/εo:6.7; εs33/εo:8.1; Tan δ<0.001
济南智和弘盛BBO晶体的规格
尺寸公差
(W±0.1mm) ×(H±0.1mm) ×(L+0.5/-0.1mm) (L≥2.5mm) 
(W±0.1mm) ×(H±0.1mm) ×(L+0.1/-0.1mm) (L<2.5mm)
角度公差 
Δθ ≤ 0.25°  Δφ ≤ 0.25°
通过口径
90% of central area
倒边
≤ 0.2mm @45°
倒角
≤ 0.1mm
抗损阈值
[GW/cm2 ]
> 1 TEM00, 10ns, 10HZ (uncoated)
> 0.5 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated)
> 0.3 for 532nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated) 
平面度
< λ/8 @ 633nm
平行度
< 20"
垂直度
≤ 5' 
光洁度[S/D]
< 10/5
波前畸变
< λ/8 @ 633nm
内部质量
No visible scattering paths or centers [inspected by 50mW green laser]
　　BBO 是一种负单轴晶体，它的o-ray折射系数（no）要比e-ray（ne）折射系数大。通过角度调谐可获得I、II类的相位匹配。
BBO晶体在Nd:YAG激光器中的应用 
　　BBO晶体在Nd:YAG激光二、三、四倍频上的性能优异，是213nm光五倍频的最佳选择。二倍频的转换效率大于70％，三倍频60％，四倍频50％，213nm光五倍频的输出功率可达200mW。表1是Nd:YAG激光下BBO和KD*P的性能比较。表2是BBO从二倍频到五倍频的基本非线性光学特性比较。
表 1. BBO and KD*P的谐波效果比较
晶体
1w(mJ)
SHG(mJ)
THG(mJ)
4HG(mJ)
5HG(mJ)
BBO
220
105
39
18.5
5
600
350
140
70
20
KD*P
600
270
112.5
45
/

表 2. I BBO 晶体的NLO特性 

SHG
THG
4HG
5HG
有效NLO系数 (d36(KDP))
5.3
4.9
3.8
3.4
接受角(mrad-cm)
1.0
0.5
0.3
0.2
走离角 (degree)
3.2
4.1
4.9
5.5

　　BBO对高功率Nd:YAG激光腔内倍频的效果也非常理想。使用智和弘盛防反射镀膜BBO的声光调QNd:YAG激光器腔内倍频可获得15W平均功率的532nm光。 使用600mW倍频输出的锁模Nd:YLF激光器泵浦，Brewster斜角BBO腔外倍频可输出66mW的266nm的光。
　　由于BBO具有较小的接受角和较大的走离角，因此获得理想的转换效率的关键是使用较好质量的基频光（具有小的发散角，较好的模式条件等）。我们不推荐对基频光光束进行聚焦。
BBO晶体应用于可调谐激光
1.染料激光
　　用I类BBO可输出二次谐波效率超过10％，波长大于206nm的紫外线(205nm-310nm)。用150KW染料激光器泵浦的XeC1激光可获得36％的转换率，是ADP的4-6倍。最短204.97nmSHG波长光得到的转换率约为1％。

　　我司生产的BBO广泛应用于染料激光器中。用BBO将780-950nm和248.5nm光（495nm染料激光的SHG输出）进行I类和频，可输出从188.9nm-197nm的最短紫外光，其中193nm激光的脉冲能量为95mJ，189nm激光的脉冲能量为8mJ。

2.超快脉冲激光
　　在超快脉冲激光的二、三倍频中，BBO的性能要大大优于KDP和ADP。目前，智和弘盛可提供的BBO晶体最小厚度为0.01mm。在相速度匹配和群速度匹配方面，用一个小型BBO晶体可达到10fs激光脉冲的有效倍频。

3.钛宝石激光和Alexandrite激光
　　使用BBO晶体的Alexandrite激光的I类二次谐波可输出波长范围360nm-390nm的紫外光，其中378nm波长激光的脉冲能量为105mJ（31％的二次谐波转换率），三次谐波可输出波长范围244nm-259nm，脉冲能量7.5mJ（24％的混频转换率）的紫外光。
钛宝石激光可获得大于50％的二次谐波转换效率，以及更高的三次和四次谐波转换效率。

4. 氩离子激光和铜蒸气激光
　　在应用腔内倍频技术的全线功率为2W的氩离子激光中，Brewster斜切BBO晶体可获得波长范围在228.9nm-257.2nm的36线深紫外光，最大功率33mW（波长250.4nm）。
　　5106.nm的铜蒸气激光的二次谐波输出的紫外线功率可达230mW（波长255.3nm），最大能量转换率为8.9％。

　　BBO在OPO和OPA中的功能非常强，可产生从紫外线到红外线的一系列可调谐激光。
1.532nm泵浦OPO
　　一个7.2mm长的I类BBO晶体可获得波长范围680 nm-2400nm的OPO输出，峰值功率1.6MW，能量转换率可达30％。输入泵浦能量为532nm波长40mJ，脉冲宽度为75ps。较长的BBO晶体可获得更高的能量转换率。

2.355nm泵浦OPO和OPA
　　用Nd:YAG激光泵浦，使用BBO的OPO的输出能量超过100mJ，波长范围400nm-2000nm。使用智和弘盛BBO晶体的OPO系统输出的可调谐波长范围在400nm-3100nm，确保了波长430nm-2000nm部分的能量转换率在18％-30％之间。

　　II类BBO可用来减小线宽。我们用BBO获得了0.05nm的线宽和12％的转换率。但是，在II类相位匹配中，一个较长的BBO晶体(>15mm)通常被用来减小起振阈值。

　　用一个355nm波长的皮秒Nd:YAG激光来泵浦使用BBO的OPA获得的脉冲具有窄带(<0.3nm)，能量高(>200μJ)和可调谐性宽(400nm-2000nm)的特点。这种OPA可获得超过50％的最大能量转换率，因此在很多方面都比通常的染料激光性能优越，如转换率高，可调谐范围宽，易维护，设计简单，操作简便等。 另外，使用BBO的OPO或二次谐波BBO的OPA可获得205nm-3500nm范围的连续激光。

3.其他
　　对被308nm波长的XeCl准分子激光泵浦的I类BBO晶体进行角度调谐可获得一个信号波长范围422nm-477nm的可调OPO。用266nm波长的Nd:YAG激光的四次谐波对使用BBO的OPO泵浦可输出一个完整的330nm -1370nm的波长范围。
Coatings of BBO
1.防护镀膜(P-coating)
由于BBO具有较低的潮解性，因此潮湿的空气易使抛光的BBO晶体表面变得模糊。我们使用了一种有效的防护镀膜(P-coating)来防止晶体受潮。此产品具有如下特点：
*　使用寿命长
    95%湿度下可使用至少6个月，较低湿度（如80％）下的使用寿命更长。
*　高损伤阈值
   1064nm波长，30ps脉冲宽度，大于7GW/cm2 ；1064nm波长，10ns脉冲宽度，重复率10Hz，0.5GW/cm2 。
*　传输效果好
    在200 nm-3500 nm波长范围内，镀膜晶体的传输效果优于未镀膜的晶体。
2.防反射镀膜 (AR-coating)
我们提供1064nm和532nm波的单频和双频防反射镀膜BBO。双频防反射镀膜具有低反射比(1064nm波小于0.2%，532nm波小于0.4%),高损伤阈值, 防潮，使用寿命长的特点。我们还提供其他波长的防反射镀膜。
BBO晶体的品质保证规范
波前畸变:小于 λ/8 @ 633nm
尺寸公差:(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L±0.2mm/-0.1mm)
通光孔径: 大于 90% 中央直径
平面度: λ/8 @ 633nm
光洁度:10/5 to MIL-PRF-13830B
平行度: 优于20秒
垂直度: 5 分
角度偏差: △θ≤±0.25°,△φ≤±0.25°
品质保证期: 一年内正常使用。
备注
1.BBO晶体的潮解性较低，建议用户在干燥的环境中使用和保存晶体。
2.勿损伤晶体抛光面。
3.BBO的接收角较小，请小心调节角度。
4.客户如需定制BBO晶体，请提供激光器的主要性能参数，如脉冲能量，脉冲宽度，脉冲重复频率，连续光功率，光束直径，模式条件，发散角，可调波长范围等。