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三硼酸锂晶体

三硼酸锂晶体

三硼酸锂晶体(LBO)是一种性能优良的非线性光学晶体他具有紫外透光性好,光学损伤阈值较高和非线性系数适中等特点,此外,该晶体的化学性能稳定,机械硬度高,易潮解,对于某些非线性光学加工极具吸引力。因为LBO晶..

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产品描述

三硼酸锂晶体(LBO)是一种性能优良的非线性光学晶体他具有紫外透光性好,光学损伤阈值较高和非线性系数适中等特点,此外,该晶体的化学性能稳定,机械硬度高,易潮解,对于某些非线性光学加工极具吸引力。因为LBO晶体的双折射小于BBO晶体,所以有助于限制相位匹配的光谱范围,但是也会在可见光和近红外光的频率转换应用中导致产生非临界相位匹配和大的接收角。
 LBO晶体的物理和化学特性
晶体结构
斜方晶系, 空间群Pna21, 点群mm2
晶格参数
a=8.4473Å,b=7.3788Å,c=5.1395Å,Z=2
熔点
约834℃
莫氏(Mohs)硬度
6
密度
2.47g/cm3
热膨胀系数
αx=10.8x10-5/K, αy=-8.8x10-5/K,αz=3.4x10-5/K
吸收系数
<0.1%/cm at 1064nm

 LBO晶体主要折射系数

  波长(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晶体的光学及非线性光学特性:

LBO 属负双轴晶体, 主轴X,Y,Z (nz>ny>nx) 分别与结晶轴a,c,b平行。《LBO晶体主要折射系数表》 给出了LBO晶体在不同波长下的折射系数。折射系数与波长的关系可用塞米尔(Sellmeier) 方程式表示如下(λ单位:μm):

                                  nx2=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4
                                  ny2=2.539070+0.012711/(λ2-0.012523)-0.018540λ2+2.00×10-5λ4
                                  nz2=2.586179+0.013099/(λ2-0.011893)-0.017968λ2-2.26×10-5λ4 
 
 在1.064um光下,LBO晶体的有效SHG系数是KDP的3倍. 点群mm2的LBO晶体的非零非线性(光学)极化率 计算如下:
                                 d31=1.05±0.09pm/V
                                 d32=-0.98±0.09pm/V
                                 d33=0.05±0.006pm/V
 
LBO的光损伤阈值是常用无机非线性光学晶体中最高的。因此,它是高功率二次谐波发生器和其他非线性光学应用的最佳选择。《LBO晶体1053nm光损伤阈值、晶体能量密度(J/cm2)及功率密度(GW/cm2) 比率 》将LBO与其他常用晶体在1.3ns脉宽1053nm Nd:YLF激光下的光损伤阈值进行了比较。
LBO晶体1053nm光损伤阈值、晶体能量密度(J/cm2)及功率密度(GW/cm2) 比率 
晶体
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
1.0
1.83
2.15
4.10

 LBO晶体的主要优点:

 
  • 可透光波段范围宽(160—2600nm);
  • 光学均匀性好(δn≈10-6/cm),内部包络少;
  • 倍频转换效率较高(相当于KDP晶体的3倍);
  • 高损伤域值(脉宽为1.3ns的1053nm激光可达10GW/cm2);
  • 接收角度宽,离散角度小;
  • I,II类非临界相位匹配(NCPM)的波段范围宽;
  • 光谱非临界相位匹配(NCPM)接近1300nm。
 

LBO晶体的主要应用:

     1.二倍频方面:
 
        • 医用与工业用途的Nd:YAG激光;
        • 科研与军事用途的高功率Nd:YAG与Nd:YLF激光;
        • Nd:YVO4, Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦;
        • 红宝石, Ti:Sappire与Cr:LiSAF激光。
     2.三倍频方面:
 
       • Nd:YAG与Nd:YLF激光;
       • 光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO);
       • 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二,三倍频。