click me！

Кристаллы BBO и их области применения

Введение

Бета-бариевый борат, β-BaB2O4 или Кристалл BBO, — это эффективный нелинейный оптический (НЛО) кристалл, впервые изобретенный FIRSM, CAS (Институт исследований структуры вещества Китайской академии наук, Фуцзянь) в 1979 году. Среди семейства нелинейных оптических кристаллов, кристалл BBO является членом с очевидными комплексными преимуществами и превосходными характеристиками, обладая широким диапазоном передачи света, слабым пиезоэлектрическим эффектом и большим коэффициентом нелинейной оптики. Благодаря этим характеристикам, кристаллы BBO являются перспективным кандидатом для SHG, THG, 4HG и 5HG для кристаллов Nd:YAG, SHG, THG, 4HG для лазеров Ti: Sapphire и Alexandrite, оптических параметрических усилителей (OPA) и оптических параметрических осцилляторов (OPO), второго гармонического генератора для лазеров на аргоновых и рубиновых ионах, а также для передовых исследований и разработок в области лазерных технологий, таких как полностью твердотельные настраиваемые лазеры, ультракороткие импульсные лазеры и глубокие ультрафиолетовые лазеры. Этот кристалл признан одним из лучших второй гармонической нелинейной оптики в мире с непревзойденными характеристиками. Кроме того, по сравнению с другими кристаллами, предназначенными для электрооптической модуляции, он превосходит их по высокому коэффициенту затухания, большому углу фазового совпадения, высокому порогу повреждения и отличной оптической однородности, что способствует стабильной выходной мощности лазера.


Преимущества кристаллов BBO включают:

  • Широкий диапазон фазового совпадения: 409,6~3500 нм;
  • Широкий диапазон передачи света: 190~3500 нм;
  • Большой коэффициент генерации второй гармоники: около 6 раз больше, чем у кристалла KDP;
  • Высокий порог повреждения лазером: около 10 ГВт/см2 (100 пс, 1064 нм);
  • Высокая оптическая однородность: δn=10-6;
  • Широкий температурный диапазон: около 55 ℃.



Кристаллы BBO от Shalom EO


BBO и Нелинейное Частотное Преобразование

Нелинейное частотное преобразование — это процесс, в котором используется оптическая нелинейность для преобразования части оптической мощности входного света в выходной свет в другом диапазоне длин волн. Входной источник света часто представляет собой квази-монохроматический свет с фиксированной длиной волны или иногда с настраиваемой длиной волны; в некоторых случаях может быть получен широкий спектр света. Нелинейное преобразование частоты происходит только при воздействии лазерных лучей с существенной оптической интенсивностью на материал. Выходной свет обычно создается в виде луча, подобного лазерному, то есть с высокой пространственной когерентностью.

Частотное преобразование можно разделить на генерацию второй гармоники (подробности о генерации второй гармоники) и трехволновые нелинейные процессы, когда два насоса генерируют другой луч с суммой или разницей оптических частот насосных лучей. Генерация второй гармоники — это особый случай, когда два фотона одинаковой частоты объединяются в один фотон в два раза большей частоты. Трехволновые нелинейные оптические процессы включают генерацию разностной частоты (DFG), генерацию суммы частот (SFG), оптическую параметрическую осцилляцию и оптическое параметрическое усиление.

Цель нелинейного преобразования частоты — получить интересующие длины волн, которые не доступны в естественном спектре излучения лазеров. Поэтому часто, например, с помощью нелинейного преобразования частоты можно получить видимый или ультрафиолетовый свет, преобразуя инфракрасный свет из одного или нескольких лазеров. Также часто реализуют лазерные источники в среднем инфракрасном диапазоне на основе ближнего инфракрасного лазера в сочетании с некоторыми устройствами для преобразования частоты. Нелинейное преобразование частоты может происходить только при соблюдении условий фазового совпадения.


BBO и Генерация Гармоник

Генерация гармоник — это нелинейный оптический процесс, при котором фотоны интенсивного входного лазерного излучения взаимодействуют с нелинейным материалом, и излучение с соответствующими гармоническими частотами генерируется. Это часто происходит при оптических интенсивностях порядка 1014 Вт/см2 или выше. Когда n фотонов одинаковой частоты взаимодействуют с нелинейным материалом, фотоны "соединяются" и генерируют новый фотон, который содержит n раз больше энергии, чем начальные фотоны.

BBO для второй, третьей, четвертой и пятой гармоник лазеров Nd:YAG:

Исключительная эффективность преобразования может быть достигнута с использованием кристаллов BBO, которая превышает 70% для SHG, 60% для THG, 50% для 4HG. Кристалл BBO — лучший выбор для 213 нм 5HG.

Кристаллы BBO превосходят в способности обрабатывать внутриклеточную SHG лазеров Nd:YAG с высокой мощностью для генерации излучения 532 нм. Излучение 266 нм можно достичь с помощью кристалла BBO, нарезанного под углом Брюстера, при подаче на лазер Nd:YAG с выходом SHG из модов-локированного лазера Nd:YLF.

Из-за малого угла приема и большого углового сдвига, хорошее качество лазерного луча (малое расходимость, хорошее состояние мода и т. д.) является важным фактором для лучшей работы BBO, рекомендуется избегать плотной фокусировки лазерных лучей.

BBO для генерации гармоник других настраиваемых лазеров:

  • Ультрабыстрые лазеры:

Для SHG и THG ультрабыстрых лазеров, BBO также демонстрирует значительные преимущества перед кристаллами KDP и ADP.

  • Лазеры с красителями

Кристалл BBO является эффективным средством для SHG XeCl-лазера, накачиваемого лазером с красителями, для получения излучения в ультрафиолетовом спектре (205-310 нм).

  • SHG/THG лазеров Александрит и SHG/THG/FHG лазеров Ti:Sapphire

SHG/THG лазеров Александрит генерирует УФ-излучение в диапазоне 360-390 нм и излучение в диапазоне 244-259 нм. Также можно эффективно реализовать SHG/THG/FHG лазеров Ti:Sapphire.

  • Внутриклеточная SHG лазеров с аргоновым допированием и SHG медно-паровых лазеров

Внутриклеточная SHG лазеров с аргоновым допированием для УФ- и глубокого УФ-излучения, а также SHG медно-паровых лазеров можно достичь с помощью использования BBO.

Related Articles

Кристаллы BBO для электрооптических применений Генерация второго гармонического сигнала (SHG)

Tags: Кристаллы BBO: Высокопроизводительные Материалы для Генерации Второй и Третьей Гармоники