Истражувачкиот напредок на кристалите со електро-оптички Q-префрлување - Дел 4: BBO кристал

Истражувачкиот напредок на кристалите со електро-оптички Q-префрлување - Дел 4: BBO кристал

Нискотемпературниот бариум метаборат (β-BaB2O4, скратено BBO) кристалот припаѓа на трипартитниот кристален систем, 3m точка група. Во 1949 година, Левинet al. откри нискотемпературен бариум метаборат BaB2O4 соединение. Во 1968 година, Брикснерet al. користен BaCl2 како флукс за да се добие проѕирен единечен кристал како игла. Во 1969 година, Хабнер го користел Ли2О како флукс да расте 0,5mm×0,5mm×0,5mm и ги измери основните податоци за густината, параметрите на ќелиите и просторната група. По 1982 година, Фуџијан Институтот за структура на материјата, Кинеската академија на науките го користеше методот на семе-кристал со стопена сол за да расте голем единечен кристал во флукс, и откри дека кристалот BBO е одличен материјал за удвојување на ултравиолетовите фреквенции. За примена на електро-оптичко Q-преклопување, BBO кристалот има недостаток на нискиот електро-оптички коефициент што доведува до висок напон на половина бран, но има извонредна предност од многу висок праг на ласерско оштетување.

Фуџијан институтот за структура на материјата, Кинеската академија на науките изврши серија работи на растот на BBO кристалите. Во 1985 година се одгледува единечен кристал со големина φ67mm×14mm. Големината на кристалот достигна φ76mm×15mm во 1986 година и φ120mm×23mm во 1988 година.

Растот на кристалите пред сè го усвојува методот семе-кристал со стопена сол (исто така познат како метод на врвно семе-кристал, метод на подигнување на флукс итн.). Стапката на раст на кристалите воc-Насоката на оската е бавна и тешко е да се добие висококвалитетен долг кристал. Покрај тоа, електрооптичкиот коефициент на BBO кристалот е релативно мал, а краткиот кристал значи дека е потребен поголем работен напон. Во 1995 година, Гудноet al. користен BBO како електро-оптички материјал за EO Q-модулација на Nd:YLF ласер. Големината на овој BBO кристал беше 3mm×3mm×15mm(x, y, z), и усвоена е попречна модулација. Иако односот должина-висина на овој BBO достигнува 5:1, напонот на четвртина бран е сè уште до 4,6 kV, што е околу 5 пати повеќе од EO Q-модулацијата на LN кристалот под исти услови.

Со цел да се намали работниот напон, BBO EO Q-прекинувачот користи два или три кристали заедно, што ги зголемува загубите и трошоците за вметнување. Никелet al. го намали полубрановиот напон на BBO кристалот така што светлината поминува низ кристалот неколку пати. Како што е прикажано на сликата, ласерскиот зрак минува низ кристалот четири пати, а фазното доцнење предизвикано од огледалото со висока рефлексија поставено на 45° беше компензирано со брановата плоча поставена на оптичката патека. На овој начин, полубрановиот напон на овој BBO Q-прекинувач може да биде низок до 3,6 kV.

Слика 1. BBO EO Q-модулација со низок полубранов напон – WISOPTIC

Во 2011 година Перлов et al. користеше NaF како флукс за одгледување на BBO кристал со должина од 50 mm воc- насока на оската, и добиен BBO EO уред со големина 5mm×5mm×40mm и со оптичка униформност подобра од 1×10−6 цм−1, кој ги задоволува барањата на апликациите за преклопување на EO Q. Сепак, циклусот на раст на овој метод е повеќе од 2 месеци, а цената е сè уште висока.

Во моментов, нискиот коефициент на ефективна EO на BBO кристалот и тешкотијата за одгледување BBO со големи димензии и висок квалитет сè уште ја ограничуваат апликацијата за префрлување на EO Q на BBO. Сепак, поради високиот праг на ласерско оштетување и способноста за работа со висока фреквенција на повторување, BBO кристалот сè уште е еден вид EO Q-модулациски материјал со важна вредност и ветувачка иднина.

BBO Pockels Cell-WISOPTIC-01

Слика 2. BBO EO Q-прекинувач со низок полубранов напон – Направено од WISOPTIC Technology Co., Ltd.


Време на објавување: Октомври-12-2021 година