硼酸钡(Barium Borate,化学式:BaB₂O₄)是一种重要的无机晶体材料,广泛应用于激光技术、非线性光学和光学器件领域。根据晶体结构的不同,硼酸钡主要存在两种晶型:β相(β-BBO)和α相(α-BBO)。尽管它们具有相同的化学成分,但在晶体结构、物理特性和应用领域方面存在显著差异。
什么是BBO晶体?
BBO晶体是指硼酸钡晶体,具有优异的光学性能和机械特性。根据晶体结构的不同,BBO晶体可分为两种晶型:
- β-BBO:低温相,具有非中心对称结构,表现出显著的非线性光学特性。
- α-BBO:高温相,具有中心对称结构,不具备非线性光学特性,但具有高双折射率。
β-BBO晶体:非线性光学的佼佼者
特性
- 晶体结构:β-BBO属于三方晶系,具有非中心对称结构,这种结构使其具备优异的非线性光学性能。
- 非线性光学性能:由于其非中心对称性,β-BBO在二次谐波生成(SHG)等非线性光学应用中表现出色。
- 宽透明范围:β-BBO的透光范围为190 nm至3500 nm,覆盖从紫外到红外的宽波段。
- 高光学损伤阈值:适用于高功率激光应用,具有较高的抗光损伤能力。

应用
- 激光倍频:常用于Nd:YAG激光器的二次谐波生成,将1064 nm的激光转换为532 nm的绿光。
- 光学参量放大(OPA)和光学参量振荡(OPO):用于产生可调谐的激光输出。
- 紫外光源生成:在紫外和深紫外波段的光源生成中发挥重要作用。
α-BBO晶体:高双折射率的光学材料
特性
- 晶体结构:α-BBO同样属于三方晶系,但具有中心对称结构,因此不具备二阶非线性光学效应。
- 高双折射率:α-BBO具有大的双折射率,透光范围为189 nm至3500 nm,尤其在紫外区的透过率很高(95%)。
- 热稳定性:α-BBO在高温下稳定,物理化学性能稳定,机械加工性能优异。
应用
- 偏振光学器件:用于制造高性能的偏振分束器、波片(如λ/2和λ/4波片)等。
- 高功率激光系统:由于其高损伤阈值,适用于高功率激光操作的场合,如激光器中的Q开关。
- 干涉光学仪器:在高精度光学测试中,用于制造干涉仪等设备。
β-BBO与α-BBO的主要区别
属性 | β-BBO | α-BBO |
晶体结构 | 三方晶系,非中心对称结构 | 三方晶系,中心对称结构 |
非线性光学性能 | 具备高非线性光学性能 | 无二阶非线性光学性能 |
双折射率 | 较高 | 极高 |
热稳定性 | 加热至约925℃时转变为α相 | 高热稳定性 |
主要应用领域 | 激光倍频、光学参量放大和振荡 | 偏振光学器件、高功率激光系统 |
如何选择合适的BBO晶体?
选择BBO晶体时,需根据应用需求进行合理选择:
- 非线性光学应用:如需要进行激光倍频、光学参量放大等,选择β-BBO。
- 偏振光学应用:如需要制造高性能偏振器件、波片等,选择α-BBO。
结论
β-BBO和α-BBO晶体在光学领域各具特色。β-BBO以其优异的非线性光学性能在激光技术中占据重要地位,而α-BBO则凭借其高双折射率和热稳定性在偏振光学器件中广受青睐。了解它们的特性和区别,有助于在实际应用中做出最佳选择。
跟本文相关的视频
No items found
跟本文相关的产品
跟本文相关的产品
No items found