BBO晶体简介
bbo晶体的一类相位匹配
bbo晶体的一类相位匹配
BBO 晶体的一类相位匹配在非线性光学领域具有重要的应用。
BBO 晶体是一种具有非线性光学性质的晶体，其基本性质包括具有二次非线性极化率、较宽的透光范围和较长的光学响应时间等。
这些性质使得BBO 晶体成为非线性光学领域的重要研究对象。
BBO 晶体的相位匹配原理是基于非线性光学效应中的二次谐波生成过程。
在一束基频光的作用下，BBO 晶体内部发生电极化，产生第二频光。
通过控制基频光的偏振状态和入射角度，可以实现BBO 晶体的一类相位匹配，从而提高倍频光的转化效率。
BBO 晶体的一类相位匹配条件包括：基频光和倍频光的偏振方向平行或垂直，以及满足相位匹配角要求。
在实际应用中，为了实现高效的非线性光学过程，通常需要通过精确控制温度、压力和光学元件等参数，来达到一类相位匹配的条件。
一类相位匹配在BBO 晶体中的应用包括非线性光学倍频、光参量振荡和光束变换等。
其中，非线性光学倍频是BBO 晶体最典型的应用之一，可以实现红外光向紫外光的转换。
此外，BBO 晶体在光参量振荡和光束变换等领域也有广泛的应用。
BBO 晶体相位匹配技术的未来发展方向主要包括：提高相位匹配效率，实现更高效的非线性光学过程；拓展BBO 晶体的应用领域，如在光通信、光储存和光计算等领域的应用；以及探索新型相位匹配技术，如三倍频和四倍频等。
BBO晶体的应用原理
BBO晶体的应用原理1. 简介BBO（β-BaB2O4）晶体是一种非线性光学晶体，具有较高的非线性光学系数和较宽的适用光谱范围，广泛应用于激光技术、光通信、光子学等领域。
本文将介绍BBO晶体的应用原理及其在不同领域的具体应用。
2. 应用原理BBO晶体的非线性光学效应是其应用的基础。
其主要的非线性光学效应包括二倍频（SHG）效应、倍频（THG）效应以及光参量振荡（OPO）效应。
2.1 二倍频（SHG）效应二倍频效应是指将输入的光波频率翻倍得到新的频率。
当在BBO晶体中输入光波通过二倍频效应时，输出光波的频率是输入光波频率的二倍。
这一效应是非常重要的，它可以将激光器输出的高频率激光转换成更高频率的光线，从而得到更高的光能量。
2.2 倍频（THG）效应倍频效应是指将输入的光波频率倍增得到新的频率。
BBO晶体在倍频效应中起到了关键作用。
通过选择合适的晶体厚度和入射角度，可以实现电光倍频，将输入的光波频率增加一倍或更多。
2.3 光参量振荡（OPO）效应光参量振荡效应是指通过非线性光学晶体的作用，将一个入射激光波分裂成两个具有不同频率的激光波。
当激光波通过BBO晶体时，可以产生一个高频泵浦激光波和一个低频信号激光波。
3. 应用领域3.1 激光技术BBO晶体在激光技术领域有广泛的应用。
通过BBO晶体的二倍频效应，可以实现将激光器输出的激光波频率翻倍，产生更高的激光能量。
此外，BBO晶体还可以作为激光腔内调谐元件，用于调谐激光器输出频率。
3.2 光通信在光通信领域，BBO晶体常用于频率转换和波长调制。
利用二倍频效应，可以将输入的信号激光波频率转换成半导体激光器所需的波长范围。
通过控制晶体的属性，还可以实现调节信号波的光强。
3.3 光子学BBO晶体在光子学中也有广泛的应用。
利用倍频效应，可以实现光子学中的频率转换，扩展光子学光源的应用。
此外，BBO晶体还可以用于非线性光学波导的制备，实现自抗锁定调制器和光开关等器件的制作。
非线性光学晶体
非线性光学晶体非线性光学晶体对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体。
非线性光学晶体是一种功能材料，其中的倍频（或称“变频”）晶体可用来对激光波长进行变频，从而扩展激光器的可调谐范围，在激光技术领域具有重要应用价值。
1 介绍具有非线性光学效应的晶体。
广义指在强光或外场作用下能产生非线性光学效应的晶体。
通常将强光作用下产生的称为非线性光学晶体; 外场作用下产生的称电光、磁光、声光晶体。
此外，还有含共轭体系的有机分子组成的晶体或聚合物。
广泛应用的有KH2PO4(KDP)、NH4H2PO4(ADP)、CsH2A5O4(CDA)；KTiOPO4、KNbO3、NiNbO3、 Ba2NaNb5O15；BaB2O4(BBO)、LiB3O5(LBO)、NaNO2；GaAs、InSb、InAs、 ZnS等。
按状态分为块状、薄膜、纤维、液晶。
利用二阶非线性效应产生的倍频、混频、参量振荡及光参量放大等变频技术，可拓宽激光的波长范围，已应用于核聚变、医疗、水下摄影、光通信、光测距等方面。
2 三硼酸锂晶体简称LBO晶体。
分子式为 LiB3O5，属正交晶系，空间群为Pna2 的一种非线性光学材料。
福建物质结构研究所首次发现。
密度2.48g/cm，莫氏硬度6，具有较宽的透光范围（0.16～2.6μm），较大的非线性光学系数，高的光损伤阈值（约为KTP的 4.1倍，KDP 的1.83倍，BBO的2.15 倍）及良好的化学稳定性及抗潮解性。
可用于1.06μm激光的二倍频和三倍频，并可实现Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配。
用功率密度为350MW/cm的锁模Nd ：YAG激光，样品通光长度为11mm （表面未镀膜），可获得倍频转换效率高达60%。
LBO晶体可制作激光倍频器和光参量振荡器。
用高温溶液法可生长出光学质量的单晶。
3 三硼酸锂铯晶体CLBO晶体的基本结构与三硼酸铮和三硼酸铯相同，其阴离子基因中平面基团和四面体基团的结合是其大的非线性效应来源。
倍频晶体的倍频原理
倍频晶体的倍频原理倍频晶体是一种不可或缺的元件，它可以将输入信号的频率提高到输入信号频率的整数倍。
它具有广泛的应用领域，包括无线电通信、光学通信和高科技数字电子设备中的数码信号处理等。
倍频原理倍频晶体的工作原理基于二阶非线性光学效应，即二次谐波发生器。
在这种情况下，信号的频率被倍增。
简单来说，倍频器最重要的参数是能够许多倍增加信号的显性非线性性质。
假设我们有一个信号的频率为 f0，并将其输入到一个二次谐波发生器中。
这个二次谐波发生器包含一块非线性晶体材料。
当输入信号经过晶体时，它将被分裂为两条具有相等频率的信号，分别为2f0和f0。
为了更好地理解这个过程，可以将这个二阶非线性现象与线性效应进行比较。
线性效应中，输入信号只会产生与输入信号频率相同的单一输出信号。
但是在二阶非线性效应中，输出信号的频率是输入信号频率的倍数。
倍频器的结构倍频晶体通常由硼酸锂 (BBO) 和 phasematching 浏阳铁线石 (PPMgLN) 晶体材料制成。
它们可以被制成具有大小不同的结构，以满足不同的应用需求。
相位匹配是倍数器工作的一个关键因素，它确保二次谐波与输入信号的相对相位为零。
在一个典型的倍数器中，输入信号会进入输入端口，并通过内部的光学透镜系统，在晶体中进行相位匹配。
当二次谐波产生后，它会经过衰减器和光学滤波器，以消除其他频率和参数噪声。
应用领域倍频器的应用非常广泛，包括光通信、无线电通讯、数码信号处理和高科技数字电子设备中。
其中，光通信中的倍频晶体尤其重要，它可以将激光器产生的光信号频率倍增，使其可以传输更高速的数据。
在无线电通讯领域中，倍频晶体也扮演着重要的角色。
它可以将射频信号的频率提高到更高的频率范围，以便通过带宽更宽的信道进行传输。
此外，倍频晶体还可以用于汽车雷达和无线电识别等应用。
在数码信号处理方面，倍频晶体可以用于数字音频处理和视频处理等领域。
由于它的高可靠性和低失真，倍频器已成为数字音频和视频处理中不可或缺的元件。
《美丽化学》物质结构
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《美丽化学》目前的版本是1.0。
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《美丽化学》物质结构目前已知的元素有114种，它们构成了世界上所有的生命体和非生命体。
尽管科学家可能会再发现新的元素，这些新元素可能会非常不稳定，因而仅能存在于实验室中。
我们可以用符号来表示元素。
比如氢元素的符号是H，氧元素是O，碳元素是C，硫元素是S。
原子是元素的基本单元。
不同的元素对应不同的原子。
原子极其微小。
比如，一个篮球要比一个碳原子大40亿倍左右。
原子由位于中心带正电的原子核和围绕原子核运动的电子组成。
电子占据了原子的绝大部分体积，原子核则占据了原子的绝大部分质量。
两个或多个原子通过化学键结合在一起便形成了分子。
例如，氢气分子是由两个氢原子组成，水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成。
H2和H2O分别是氢气和水的分子式。
一些分子是由众多重复单元连接而成长链。
硼酸盐非线性光学晶体材料原理介绍
陈创天院士等人根据阴离子集团理论计算了B-O集团的倍频系数大小。结果显示：平面的 BO3基团有较大的微观倍频系数，而四面体的 BO4基团的微观倍频系数相对小得多。硼氧 阴离子基团微观倍频系数大小的排列为：
根据BBO和LBO的研究发现： B3O6因为具有悬挂键而使得晶体的带隙较小，紫外截止边
较大，不是实现深紫外倍频输出。 B3O7 基团通过互相连接消除了悬挂键，提高了带隙 降低了紫外截止边，但其双折射太小使得相位匹配范围太小，不能包括深紫外区域，因 而也不能实现深紫外倍频输出。 上世纪90年代初，陈创天课题组开始将BO3基团作为探索下一代紫外非线性光学晶体的 基本结构单元。当BO3基团三个终端氧原子(dangling bond)与其它原子相连后，消除了 终端氧的悬挂键时，能量带隙可增大到 8.27 eV，吸收边将紫移至150nm左右；同时， 虽然单个 BO3基团的微观倍频系数小于 B3O6 基团和 B3O7基团，但 BO3基团所占的空间 体积小，因此只要晶格中单位体积内BO3基团的数量比B3O6基团和B3O7基团的数量多， 该类化合物仍可产生较大的宏观倍频系数。在这一思想的指导下，陈创天课题组发现了
3. 光学透过范围宽，在工作波段有较高的透明度。目前探索新晶体的重点是用于紫外，特别是深紫 外区（λ<200 nm）以及中红外区（λ<15~10 μm）的可实用化的非线性光学晶体。对于这类非线 性光学晶体，我们要求它们有宽的透光范围。例如对能用于深紫外倍频的非线性光学晶体，一般 要求其在紫外区的透光范围达到λ≈150nm 附近；而对于在中红外区使用的非线性光学晶体，则要 求其在红外区的截止波长达到λ =15 ~ 20 μm。 相位匹配区间：能够实现Ⅰ类相位匹配的波长范围。
近些年来，为改善KBBF晶体的各种缺点，中国科学家又进行了一系列的研究。 改善KBBF晶体层状结晶习性 RbBe2BO3F2 ( 简称 RBBF) ，利用原子半径更大的 Rb 代替 KBe2BO3F2 中的 K ，从而使得 RbBe2BO3F2晶体的层间距减小，改善了KBBF晶体的层状生长问题。 NH4Be2BO3F2（简称ABBF）晶体具有相似的原理，因为NH(4+)与F之间的氢键比K-F离子 键强很多，因而NH(4+)离子团较K+离子对层与层之间有更强的结合力, ABBF较KBBF很 可能会拥有更好的层状生长性能。
bbo晶体的生长方法
bbo晶体的生长方法一、前言硼晶体（BBO）是一种常用的倍频器晶体，它以其优异的折射指数、耐高温和高粘接强度等特点非常适合制备高功率倍频器。
本文将综述BBO晶体的基本性能以及目前普遍应用的生长方法，包括流体化深熔、溅射化学气相沉积（CVD）、放电沉积（PECVD）等。
二、BBO晶体的性能BBO晶体的光学性质是其生长的基础，它具有折射折射率高、热稳定性良好、高可粘接性和系统中较低的损耗等优点，BBO晶体弯矩良好，高温下仍可获得良好的倍频器性能。
折射指数n（BBO）为2.5127Nd ，Nd是晶体之内电子的密度。
其中，紫外线区域折射率低，小于非紫外线区域，非紫外线区域上，折射率随谱段的增加而逐渐下降，在可见光谱段尤其低。
折射率的差异产生了良好的断面折射特性，使得BBO晶体的倍频器性能大大提高。
1、流体化深熔法流体化深熔法采用持续流体化熔融手段，将原料熔化抬升以形成团簇，并在BBO晶体拖尾力学效应的作用下，把原料深入液晶层沉积在培养物上。
该方法可保护原料有序沉积，有利于物质的向上流动，促进晶体生长，从而减少晶体缺陷，使得晶体可以获得晶莹剔透、单调致密的折射率分布和高反射率的性能。
此外，无需溅射的成本也是使用该技术的一大优势。
2、溅射化学气相沉积法溅射化学气相沉积，即溅射电子束技术，是把原料溅射在晶片表面，以形成一个均匀厚度的晶体层，其中原料有序凝聚形成有序排列的超晶格结构。
一般情况下，它在低速条件下，可以凝聚成一定形状的晶体原子，从而形成单调致密的折射率分布和低损耗性能，但是此方法可能会产生溅射畸变，如果没有恰当的控制，会带来质量的不稳定性。
3、放电沉积法放电沉积是在低压环境下，通过放电产生放电火花，把原料转化为深入熔融的溶体，然后在晶体表面较低的温度下，进行静电场沉积，从而把原料均匀地沉积在表面，形成大面积、低损耗、低缺陷的BBO晶体层。
该技术非常巧妙，可以实现晶体尺寸的控制，而且沉积速率很快，生长率高达每小时20毫米，气体的浓度和温度也可以按需要进行调节，可以获得单调致密的折射率分布和高反射率的晶体特性。
bbo晶体的热透镜效应
bbo晶体的热透镜效应一、引言BBO晶体是一种非线性光学晶体，在非线性光学领域有着广泛的应用。
其中，热透镜效应是BBO晶体的一种重要特性，对于实现高功率激光系统及其它相关领域具有重要意义。
二、BBO晶体的基本特性1. BBO晶体的结构和物理特性BBO晶体是一种双折射晶体，属于非中心对称晶系。
其化学式为β-BaB2O4，具有高透明度、高耐热性和优良的非线性光学特性。
2. BBO晶体的非线性光学特性BBO晶体具有优异的非线性光学特性，包括二次谐波产生、差频产生、和频产生等。
其中，二次谐波产生是最常见的应用方式。
三、热透镜效应的基本原理1. 热透镜效应的定义热透镜效应指在高功率激光束作用下，由于吸收能量而导致介质温度升高，从而改变了介质折射率分布，使得激光束在介质内传输时发生自聚焦或自散焦的现象。
2. 热透镜效应的基本原理热透镜效应的基本原理是介质中吸收激光束能量导致温度升高，从而改变了介质的折射率分布。
当激光束通过介质时，由于折射率分布的不均匀性，会产生自聚焦或自散焦现象。
四、BBO晶体的热透镜效应1. BBO晶体的热透镜效应机理BBO晶体在高功率激光束作用下，会吸收一部分能量导致温度升高。
由于BBO晶体具有双折射特性，在温度变化时其折射率也会发生变化。
这种折射率变化会导致激光束在BBO晶体内部发生自聚焦或自散焦现象。
2. BBO晶体热透镜效应的影响因素BBO晶体热透镜效应受到多种因素影响，包括激光功率、激光波长、BBO晶体厚度、入射角度等。
其中，激光功率是影响热透镜效应最主要的因素。
3. BBO晶体热透镜效应的应用BBO晶体的热透镜效应在高功率激光系统中具有广泛的应用。
例如，在激光聚焦、高功率激光器保护、激光加工等领域中都有重要作用。
五、结论总之，BBO晶体的热透镜效应是一种重要特性，对于实现高功率激光系统及其它相关领域具有重要意义。
未来，随着技术的不断发展，BBO晶体热透镜效应在更多领域中将得到广泛应用。
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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
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。