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    LBO晶體

    LBO晶體

    LBO晶體

     LBO晶體的主要優點:

    ◇ 可透光波段範圍寬(160—2600nm)
    ◇ 光學均勻性好,內部包絡少
    ◇ 倍頻轉換效率較高(相當於KDP晶體的3倍)
    ◇ 高損傷域值(1.3ns脈寬的1053nm激光可達10GW/cm2)
    ◇ 接收角度寬,離散角度小
    ◇  I,II類非臨界相位匹配(NCPM)的波段範圍寬
    ◇ 光譜非臨界相位匹配(NCPM)接近1300nm

    LBO晶體的主要應用:

    . 二倍頻方麵:
    1. 醫用與工業用途的Nd:YAG激光
    2. 科研與軍事用途的高功率Nd:YAG與Nd:YLF激光
    3. Nd:YVO4,Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦
    4. 紅寶石,Ti:Sappire與Cr:LiSAF激光

    . 三倍頻方麵:
    1. Nd:YAG與Nd:YLF激光
    2. 光學參量放大器(OPA)與光學參量振蕩器(OPO)
    3. 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二,三倍頻

    表1 LBO晶體的物理和化學特性

    晶體結構
    斜方晶係, 空間群Pna21, 點群mm2
    晶格參數
    a=8.4473A,b=7.3788A,c=5.1395A,Z=2
    熔點
    約834℃
    莫氏(Mohs)硬度
    密度
    2.47g/cm3
    熱膨脹係數
    αx=10.8x10-5/K, αy=-8.8x10-5/K,αz=3.4x10-5/K
    吸收係數
    <0.1%/cm at 1064nm

    LBO晶體的光學及非線性光學特性

    LBO 屬負雙軸晶體, 主軸X,Y,Z (nz>ny>nx) 分別與結晶軸a,c,b平行。 表2. 給出了LBO晶體在不同波長下的折射係數。折射係數與波長的關係可用塞米爾(Selleimer) 方程式表示如下(λ表示μm):
    n2x=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4
    n2y=2.539070+0.012711/(λ2-0.012523)-0.018540λ2+2.00×10-4λ4
    n2z=2.586179+0.013099/(λ2-0.011893)-0.017968λ2-2.26×10-4λ4

    在1.064um光下,LBO晶體的有效SHG係數是KDP的3倍. 點群mm2的LBO晶體的非零非線性(光學)極化率 計算如下:
    d31=1.05±0.09pm/V
    d32=-0.98±0.09pm/V
    d33=0.05±0.006pm/V

    2. 主要折射係數
    波長(nm)
    nx
    ny
    nz
    1064
    1.5656
    1.5905
    1.6055
    532
    1.5785
    1.6065
    1.6212
    355
    1.5973
    1.6286
    1.6444

    LBO的光損傷閾值是常用無機非線性光學晶體中最高的。因此,它是高功率二次諧波發生器和其他非線性光學應用的最佳選擇。表3將LBO與其他常用晶體在1.3ns 1053nm Nd:YLF激光下的光損傷閾值進行了比較。

    表3. LBO晶體 1053nm光損傷閾值
    (晶體能量密度(J/cm2)及功率密度(GW/cm2) 比率)
    晶體
    能量密度 (J/cm2)
    功率密度(GW/cm2)
    比率
    KTP
    KDP
    BBO
    LBO
    6.0
    10.9
    12.9
    24.6
    4.6
    8.4
    9.9
    18.9
    1.00
    1.83
    2.15
    4.10

    室溫下LBO的SHG 及THG特性

    LBO 可用於Nd:YAG和Nd:YLF激光二、三倍頻的相位匹配,I類、II類匹配皆可。在室溫下,二次諧波可達到I類匹配,在551nm至3000nm的較大波長範圍內,最大的有效倍頻係數在XY和XZ麵上(見圖1)為:

    deff(I)=d32cosφ ----(in XY plane)
    deff(I)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
    LBO晶體最佳II類匹配的有效倍頻係數在YZXZ麵上(見圖2)為:

    deff(II)=d31cosθ ----(in YZ plane)
    deff(II)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
    使用LBO的Nd:YAG激光在脈衝模式下獲得的二次諧波轉換率大於70%,三次諧波轉換率大於60%,在連續模式下獲得的二次諧波轉換率大於30%。


    LBO晶體應用:


    ◇ 對2W鎖模鈦寶石激光(<2ps, 82MHz)倍頻可輸出功率大於480mW的395nm波長激光,利用5x3x8 mm3 尺寸的LBO晶體可獲得的波長範圍在700-900nm。
    ◇ 使用II類18mmLBO晶體的調Q Nd:YAG激光倍頻可得到功率大於80W的綠色光。
    ◇ 使用9mmLBO晶體的泵浦Nd:YLF激光(>500μJ @1047nm,<7ns,0-10KHz)倍頻轉換率大於40%。
    ◇ 利用LBO晶體和頻效應可獲得187.7nm波長的真空紫外光。
    ◇ 對調QNd:YAG激光進行腔內三倍頻可獲得輸出脈衝能量2mJ的衍射極限光束。

    LBO晶體非臨界相位匹配


    LBO晶體的非臨界相位匹配具有無離散、接受角度寬、有效係數大的特點,充分利用這一特性可使LBO發揮最佳功效。 使用LBO的Nd:YAG激光在脈衝模式下獲得的二次諧波轉換率大於70%,在連續模式下獲得的二次諧波轉換率大於30%,且光束質量好,輸出穩定。

    表 4. 1064nm光 I 類NCPM SHG特性
    NCPM 溫度
    接受角
    離散角
    溫度線寬
    有效SHG係數 
    148℃
    52 mrad-cm1/2
    0
    4℃-cm
    2.69d36(KDP)

     

    如圖2所示,室溫下LBO晶體可在X軸和Z軸方向分別獲得I類和II類非臨界相位匹配。而且,NCPM頻率有可能在X軸或Z軸方向上使波長同時加倍。

    圖3還給出了LBO晶體在900nm-1700nm較寬基波範圍內的溫度調諧NCPM測量結果。Nd:YAG1064nm激光NCPM SHG特性在表4列出.

    LBO晶體應用:


    ◇ 對25W Antares鎖模Nd:YAG激光(76MHz,80ps)腔外倍頻可獲得平均功率大於11W的532nm激光。
    ◇ 醫用多模調QNd:YAG激光倍頻可輸出20W的綠色光,輸入功率越大輸出功率越高。
    ◇ LBO 能達到1300nm波長的溫度調諧NCPM 和較大帶寬的波譜NCPM。1300nm的Nd激光倍頻輸出紅色光的性能較好。

    采用LBO的OPO與OPA

    LBO應用在OPO和OPA中具有較寬的調諧波長範圍和較高功率的特點,是一種性能優異的非線性光學晶體。現已有應用308nmNd:YAG激光和XeC1受激準分子激光二、三倍頻泵浦的光學參量放大器(OPA)和光學參量振蕩器(OPO)的報道。LBO I, II類相位匹配及NCPM的特性為其在OPO和OPA領域的深入研究和應用提供了廣闊的空間。圖4提供了在室溫下XY麵上Nd:YAG激光二、三、四倍頻泵浦的LBOI類OPO調諧曲線。圖5是在YZ麵和XZ麵由Nd:YAG激光二、三倍頻泵浦的LBOII類OPO調諧曲線。

    應用:


    ◇ OPO可由355nm波長光實現相當好的轉換效率以及輸出540-1030nm範圍的波長。
    ◇ 有報道I類LBO晶體OPA可由355nm波長光實現30%pump-to-signal 能量轉換率。
    ◇ II類NCPM LBO晶體OPO可由308nmXeC1 受激準分子激光泵浦實現16.5%的能量轉換率,根據不同的泵源和溫度調諧可獲得一定範圍內的波長調諧。
    ◇ 利用NCPM技術, I類LBO晶體OPA可在106.5℃-148.5℃溫度下由532nm波長Nd:YAG激光倍頻泵浦輸出從750nm-1800nm的可調範圍波長。
    ◇ 以II類的NCPM LBO 作為光學參量發生器(OPG),I類臨界相位BBO作為光學參量放大器(OPA),用4.8mJ, 30ps,354.7nm波長的激光泵浦,可獲得較窄的線寬(0.15nm) 和較高的pump-to-signal 能量轉換率(32.7%) 。通過提高LBO的溫度和旋轉BBO可得到波長從482.6nm-415.9nm 的光。


    LBO晶體規格

    波前畸變
    小於 λ/8 @ 633nm
    尺寸公差
    (W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.5/-0.1mm) (L≥2.5mm)
    (W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.1/-0.1mm) (L<2.5mm)
    通光孔徑
    90% 中央直徑
    平麵度
    λ/8 @ 633nm
    光潔度
    10/5 to MIL-PRF-13830B
    平行度
    優於20秒
    垂直度
    5 分
    角度偏差
    △θ≤±0.25°,△φ≤±0.25°
    損傷閾值(GW/cm2)
    >10 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (polished only)
     >1 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated)
     >0.5 for 532nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated)
    品質保證期
    一年內正常使用

    備注
    1. LBO晶體的潮解性較低,建議用戶在幹燥的環境中使用和保存晶體。
    2. 勿損傷LBO晶體拋光麵。

     

    產品列表

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