三硼酸锂（LBO）晶体是使用熔盐提拉法生长的。LBO是一种点群mm2的斜方晶体，由连续的网状B3O7分子群组成，并有锂离子填充在分子间隙。B3O7分子群紧凑的结构使得LBO晶体难以包含任何杂质。
LBO晶体特征
可透光波段范围宽（160—2600nm）
I,II类非临界相位匹配（NCPM）的波段范围宽
倍频转换效率较高(相当于KDP晶体的3倍）
高损伤域值（1.3ns脉宽的1053nm激光可达10GW/cm2)
接收角度宽，离散角度小
光学均匀性好，内部包络少
LBO晶体的应用:
1. 医用与工业用途的Nd:YAG激光
2. 科研与军事用途的高功率Nd:YAG与Nd:YLF激光
3. Nd:YVO4,Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦
4. 红宝石,Ti:Sappire与Cr:LiSAF激光
5. Nd:YAG与Nd:YLF激光
6. 光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO)
7. 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二,三倍频
我司能为您提供:
严格的质量控制
可提供晶体尺寸达到10X10X30mm3,最大长度35mm
可提供晶体的防反射镀膜(增透膜)和重抛镀业务,并可提供温控炉及支架
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Chemical and Structural Properties of LBO Crystal化学结构性能
Crystal Structure | Orthorhombic, Space group Pna21, Point group mm2 |
晶格参数 | a=8.4473Å, b=7.3788Å, c=5.1395Å |
熔点 | About 834℃ |
莫氏硬度 | 6 |
密度 | 2.47g·cm3 |
热传导系数 | 3.5W·m-1·K-1 |
热膨胀系数 | αx=10.8×10-5/K, αy= -8.8×10-5/K, αz=3.4×10-5/K |
光学和非线性光学性能
透过波段范围 | 160nm-2600nm |
相位匹配范围 | 551nm-2600nm (Type I) 790nm-2150nm (Type II) |
热光系数 | dnx/dT=-9.3×10-6; dny/dT=-13.6×10-6; dnz/dT=(-6.3-2.1l) ×10-6 |
吸收系数 | < 0.1%/cm @ 1064nm <0.3%/cm @ 532nm |
接收角 | 6.54 mrad·cm-1 (φ, Type I,1064 SHG) |
温度接受角宽 | 4.7℃·cm-1 (Type I, 1064 SHG) |
光谱接收 | 1.0nm·cm-1 (Type I, 1064 SHG) |
走离角 | 0.60° (Type I 1064 SHG) |
非线性系数 | deff(I)=d32cosφ (Type I in XY plane) |
非线性磁化系数 | d31=1.05 ± 0.09 pm/V d32= -0.98 ± 0.09 pm/V |
Sellmeier方程 [λ in μm] | nx2=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4 |
二次谐波产生
LBO 可用于Nd:YAG和Nd:YLF激光二、三倍频的相位匹配，I类、II类匹配皆可。在室温下，二次谐波可达到I类匹配，在551nm至3000nm的较大波长范围内，最大的有效倍频系数在XY和XZ面上（见图1）为：
deff(I)=d32cosφ ----(in XY plane)
deff(I)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
LBO晶体最佳II类匹配的有效倍频系数在YZ和XZ面上（见图1）为：
deff(II)=d31cosθ ----(in YZ plane)
deff(II)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
使用LBO的Nd:YAG激光在脉冲模式下获得的二次谐波转换率大于70%，三次谐波转换率大于60%，在连续模式下获得的二次谐波转换率大于30%。
应用：
1. 对2W锁模钛宝石激光(＜2ps, 82MHz)倍频可输出功率大于480mW的395nm波长激光，利用5x3x8 mm3 尺寸的LBO晶体可获得的波长范围在700-900nm。
2. 使用II类18mmLBO晶体的调Q Nd:YAG激光倍频可得到功率大于80W的绿色光。
3. 使用9mmLBO晶体的泵浦Nd:YLF激光(＞500μJ @1047nm,＜7ns,0-10KHz)倍频转换率大于40％。
4. 利用LBO晶体和频效应可获得187.7nm波长的真空紫外光。
5. 对调QNd:YAG激光进行腔内三倍频可获得输出脉冲能量2mJ的衍射极限光束。
LBO晶体非临界相位匹配：
LBO晶体的非临界相位匹配具有无离散、接受角度宽、有效系数大的特点，充分利用这一特性可使LBO发挥最佳功效。 使用LBO的Nd:YAG激光在脉冲模式下获得的二次谐波转换率大于70%，在连续模式下获得的二次谐波转换率大于30%，且光束质量好，输出稳定。
Table 4. 1064nm光 I 类NCPM SHG特性 | |
NCPM 温度 | 148℃ |
应用：
对25W Antares锁模Nd:YAG激光(76MHz,80ps)腔外倍频可获得平均功率大于11W的532nm激光。
医用多模调QNd:YAG激光倍频可输出20W的绿色光，输入功率越大输出功率越高。
LBO 能达到1300nm波长的温度调谐NCPM 和较大带宽的波谱NCPM。1300nm的Nd激光倍频输出红色光的性能较好。
LBO应用在OPO和OPA中具有较宽的调谐波长范围和较高功率的特点，是一种性能优异的非线性光学晶体。现已有应用308nmNd:YAG激光和XeC1受激准分子激光二、三倍频泵浦的光学参量放大器（OPA）和光学参量振荡器（OPO）的报道。LBO I, II类相位匹配及NCPM的特性为其在OPO和OPA领域的深入研究和应用提供了广阔的空间。图3提供了在室温下XY面上Nd:YAG激光二、三、四倍频泵浦的LBOI类OPO调谐曲线。图4是在YZ面和XZ面由Nd:YAG激光二、三倍频泵浦的LBOII类OPO调谐曲线。
采用LBO的OPO与OPA：
OPO可由355nm波长光实现相当好的转换效率以及输出540-1030nm范围的波长。
有报道I类LBO晶体OPA可由355nm波长光实现30%pump-to-signal 能量转换率。
II类NCPM LBO晶体OPO可由308nmXeC1 受激准分子激光泵浦实现16.5％的能量转换率，根据不同的泵源和温度调谐可获得一定范围内的波长调谐。
利用NCPM技术, I类LBO晶体OPA可在106.5℃-148.5℃温度下由532nm波长Nd:YAG激光倍频泵浦输出从750nm-1800nm的可调范围波长。
以II类的NCPM LBO 作为光学参量发生器(OPG)，I类临界相位BBO作为光学参量放大器（OPA），用4.8mJ, 30ps，354.7nm波长的激光泵浦，可获得较窄的线宽 (0.15nm) 和较高的pump-to-signal 能量转换率(32.7%) 。通过提高LBO的温度和旋转BBO可得到波长从482.6nm-415.9nm 的光。
LBO晶体防反射镀膜（增透膜）：
我司供应下列特性的防反射镀膜
Nd:YAG激光倍频LBO双频反射镀膜(DBAR)
低反射(1064nm波长 R＜0.2%，532nm波长 R＜0.5% )
高光损伤阈值(双波段＞500MW/cm2)
功效长
可调激光倍频LBO宽频防反射镀膜(BBAR)
提供规格可定制的其他镀膜
LBO 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+0.2/-0.1mm)
通光孔径: 90% 中央直径
50mW绿光检测无可见散射路径
平面度:λ/8 @ 633nm
划痕/Dig code: 10/5 to MIL-PRF-13830B
平行度: 优于20 arc seconds
垂直度: 5 arc minutes
角度偏差:△θ≤0.25°,△φ≤±0.25°
损伤阈值(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)
品质保证期: 一年内正常使用。
注意：
1. LBO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LBO晶体抛光面。
3. 客户如需定制LBO晶体，请提供激光器的主要性能参数，如脉冲能量，脉冲宽度，脉冲光重复频率率，连续光功率，光束直径，模式条件，发散角，可调波长范围等。
