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BBO非线性晶体

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BBO非线性晶体
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β-BaB2O4（偏硼酸钡）非线性晶体 – 一种广泛使用的非线性晶体，用于紫外，可见和近红外的频率转换。具有较大的双折射和低的色散，损伤阀值高，相位匹配范围较宽，温度稳定性好，具有大的非线性光学效应，倍频系数是KDP晶体的六倍。可以应用在Nd:YAG和Nd:YLF激光的二，三，四，五倍频染料激光的倍频，三倍频和混频，Ti:Sapphire和Alexandrite激光的二，三，四倍频，光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO)，氩离子，红宝石和Cu蒸汽激光器的倍频，在全固态可调激光，超快脉冲激光,深紫外激光等高、精、尖激光技术领域的研发领域。

特点

  • 良好的物理性能；
  • 适当的机械性能；
  • 温度带宽约55℃；
  • 光学均匀性高：δn≈10-6/cm；
  • 透射范围从190 nm到3500nm；
  • 相位匹配范围从6 nm到3500nm；
  • 有效SHG（二次谐波产生）系数大；
  • 1064 nm处10 J/cm2的100 ps脉冲损坏阈值；

物理和化学特性

属性数值
化学式BaB2O4
晶体结构三方晶系, 3m
晶格参数a=b=12.532Å,c=12.717Å, Z=6
质量密度3.85 g/cm3
莫氏硬度4
熔点大约1095°C
导热系数1.2 W/m/K (⊥c); 1.6 W/m/K (//c)
热膨胀系数α,4×10-6/K; c,36×10-6/K
双折射负单轴

非线性光学性质

属性数值
SHG相位匹配范围409.6 ∼3500nm (Type I); 525 ∼3500nm (TypeII)
NLO系数d11= 5.8 x d36(KDP); d31 = 0.05 x d11; d22< 0.05 x d11
deff(I)=d31sinθ+ (d11cos3φ – d22sin3φ)cosθ
deff(II)=(d11sin3φ+ d22cos3θ)cos2θ
热光系数dno/dT = – 9.3 x 10-6/◦C
dne/dT = -16.6 x 10-6/◦C
电光系数g11= 2.7 pm/V, g22, g31< 0.1 g11
半波电压48 KV (at 1064 nm)
损坏阈值 
  在1.064μm5 GW/cm2 (10 ns); 10 GW/cm2 (1.3 ns)
  在0.532μm1 GW/cm2 (10 ns); 7 GW/cm2 (250 ps)

线性光学性质

属性数值
透明范围189 – 3500 nm
吸收系数α<0.1%/cm @1064nm
折光指数 
在1.0642μmne = 1.5425, no = 1.6551
在0.5321μmne = 1.5555, no = 1.6749
at 0.2660 μmne = 1.6146, no = 1.7571
Sellmeier方程（λinμm）no2(λ) = 2.7359+0.01878/(λ2-0.01822)-0.01354λ2
ne2(λ) = 2.3753+0.01224/(λ2-0.01667)-0.01516λ2

T = 293K 时的带宽内部角度的实验值

相互作用波长[μm]θpm [deg]Δθint [deg]
SHG, o+o ⇒ e
1.0642⇒0.532122.80.021
22.70.03
0.5321⇒0.2660547.30.01
0.53⇒0.26547.6(298K)0.006
SFG, o+o ⇒ e  
1.0641+0.53205⇒0.354731.30.011
1.0642+0.5321⇒0.3547331.10.015
2.44702+0.5712⇒0.463122.10.026
2.68823+0.5712⇒0.471121.80.028
SHG, e+o ⇒ e  
1.0642⇒0.532132.70.034
32.40.046
SFG, e+o ⇒ e  
1.0642+0.5321⇒0.3547338.40.02
SFG, o+e ⇒ e  
1.0642+0.5321⇒0.3547358.40.05

相位匹配角的实验值（T = 293K）

相互作用波长[μm]θexp [deg]
SHG, o+o ⇒ e 
0.4096⇒0.204890
0.41⇒0.2090
0.41152⇒0.2057682.8
0.41546⇒0.2077379.2
0.418⇒0.20977.3
0.429⇒0.214571
0.4765⇒0.2382557
0.488⇒0.24454.5
0.4965⇒0.2482552.5
0.5106⇒0.255350/50.6
0.5145⇒0.2572549.5
0.5321⇒0.2660547.3/47.5/47.6/48
0.589⇒0.294541.5
0.604⇒0.30240
0.6156⇒0.307839
0.616⇒0.30838
0.70946⇒0.3547332.9/33/33.1/33.3/33.7
0.78⇒0.3931/30
0.8⇒0.426.5
0.946⇒0.47324.9
1.0642⇒0.532122.7/22.8
SFG, o+o ⇒ e 
0.73865+0.25725⇒0.190881.7
0.72747+0.26325⇒0.193376
0.5922+0.2961⇒0.197488
0.5964+0.2982⇒0.198882.5
0.5991+0.29955⇒0.199780
0.60465+0.30233⇒0.2015576.2
0.5321+0.32561⇒0.20283.9
0.6099+0.30495⇒0.203373.5
0.5321+0.34691⇒0.2171.9
0.7736+0.25787⇒0.193470.7
0.5321+0.35473⇒0.2128470
0.51567+0.38675⇒0.22164.7
0.804+0.268⇒0.20164
0.75+0.375⇒0.2561.7
1.0642+0.26605⇒0.2128451.1
0.78+0.373⇒0.252347.4
1.0642+0.298⇒0.2328146.1
0.5782+0.5106⇒0.2711546
0.59099+0.5321⇒0.2844.7
0.78+0.43⇒0.277243.4
1.0642+0.35473⇒0.2660540.2
1.0641+0.53205⇒0.354731.3
1.0642+0.5321⇒0.3547331.1/31.3/31.4
2.68823+0.5712⇒0.471121.8
1.41831+1.0642⇒0.60821
SHG, e+o ⇒ e 
0.5321⇒0.2660581
0.70946⇒0.3547348/48.1
1.0642⇒0.532131.6/32.4/32.7/32.9
SFG, e+o ⇒ e 
1.0642+0.35473⇒0.2660546.6
1.0642+0.5321⇒0.3547338.4/38.5
SFG, o+e ⇒ e 
1.0642+0.5321⇒0.3547359.8

光谱

BBO传输光谱BBO的SHG调谐曲线
BBO的OPO调谐曲线(I型(ooe))在不同的泵浦灯下，530 nm, 355 nm 和 266 nmBBO的OPO调谐曲线(II型(eoe))在不同的泵浦灯下，530 nm, 355 nm 和 266 nm

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