Progresi i kërkimit të kristaleve elektro-optike me ndërprerje Q – Pjesa 4: Kristali BBO

Progresi i kërkimit të kristaleve elektro-optike me ndërprerje Q – Pjesa 4: Kristali BBO

Metaborati i bariumit në fazën e temperaturës së ulët (β-BaB2O4, shkurt BBO) kristali i përket sistemit kristal trepalësh, 3m grup pikësh. Në vitin 1949, Levinet al. zbuloi metaboratin e bariumit në fazën e temperaturës së ulët BaB2O4 kompleks. Në vitin 1968, Brixneret al. përdorur BaCl2 si fluks për të marrë një kristal transparent si gjilpërë. Në vitin 1969, Hubner përdori Li2O si fluks për t'u rritur 0.5mm×0.5mm×0.5mm dhe mati të dhënat bazë të densitetit, parametrave të qelizave dhe grupit të hapësirës. Pas vitit 1982, Instituti Fujian i Strukturës së Materieve, Akademia Kineze e Shkencave përdori metodën e kristalit të farës së shkrirë për të rritur një kristal të madh në fluks dhe zbuloi se kristali BBO është një material i shkëlqyer për dyfishimin e frekuencës ultravjollcë. Për aplikimin e ndërrimit elektro-optik Q, kristali BBO ka disavantazhin e koeficientit të ulët elektro-optik që çon në tension të lartë gjysmë-valë, por ka avantazhin e jashtëzakonshëm të pragut shumë të lartë të dëmtimit të lazerit.

Instituti Fujian i Strukturës së Lëndës, Akademia Kineze e Shkencave ka kryer një sërë pune mbi rritjen e kristaleve BBO. Në vitin 1985 u rrit një kristal i vetëm me madhësi φ67mm×14mm. Madhësia e kristalit arriti φ76mm×15mm në 1986 dhe φ120mm×23mm në 1988.

Rritja e kristaleve mbi të gjitha miraton metodën e farës së kristalit të shkrirë (e njohur edhe si metoda e kristalit të farës së sipërme, metoda e ngritjes së fluksit, etj.). Shkalla e rritjes së kristaleve nëc-Drejtimi i boshtit është i ngadaltë, dhe është e vështirë të marrësh kristal të gjatë me cilësi të lartë. Për më tepër, koeficienti elektro-optik i kristalit BBO është relativisht i vogël, dhe kristali i shkurtër do të thotë që kërkohet tension më i lartë i punës. Në vitin 1995, Goodnoet al. përdorur BBO si material elektro-optik për EO Q-modulimin e lazerit Nd:YLF. Madhësia e këtij kristali BBO ishte 3mm×3mm×15mm(x, y, z), dhe u miratua modulimi tërthor. Edhe pse raporti gjatësi-lartësi e këtij BBO arrin 5:1, tensioni i valës së katërt është ende deri në 4.6 kV, që është rreth 5 herë më shumë se modulimi EO Q i kristalit LN në të njëjtat kushte.

Për të reduktuar tensionin e funksionimit, ndërprerësi BBO EO Q përdor dy ose tre kristale së bashku, gjë që rrit humbjen dhe koston e futjes. Nikelet al. zvogëloi tensionin e gjysmëvalës së kristalit BBO duke bërë që drita të kalojë nëpër kristal për disa herë. Siç tregohet në figurë, rrezja e lazerit kalon përmes kristalit për katër herë, dhe vonesa fazore e shkaktuar nga pasqyra e reflektimit të lartë të vendosur në 45° u kompensua nga pllaka e valës e vendosur në shtegun optik. Në këtë mënyrë, voltazhi gjysmëvalë i këtij ndërprerësi BBO Q mund të jetë aq i ulët sa 3.6 kV.

Figura 1. BBO EO Q-modulim me tension të ulët gjysmëvalë – WISOPTIC

Në 2011 Perlov et al. përdori NaF si fluks për të rritur kristalin BBO me gjatësi 50 mmc-drejtimi i boshtit, dhe është marrë pajisje BBO EO me madhësi 5mm×5mm×40mm, dhe me uniformitet optik më të mirë se 1×10−6 cm−1, i cili plotëson kërkesat e aplikacioneve të ndërrimit të OE Q. Megjithatë, cikli i rritjes së kësaj metode është më shumë se 2 muaj, dhe kostoja është ende e lartë.

Aktualisht, koeficienti i ulët efektiv EO i kristalit BBO dhe vështirësia e rritjes së BBO me madhësi të madhe dhe cilësi të lartë ende kufizojnë aplikacionin e ndërrimit të EO Q të BBO. Megjithatë, për shkak të pragut të lartë të dëmtimit të lazerit dhe aftësisë për të punuar me frekuencë të lartë përsëritjeje, kristali BBO është ende një lloj materiali i modulimit EO Q me vlerë të rëndësishme dhe të ardhme premtuese.

BBO Pockels Cell-WISOPTIC-01

Figura 2. BBO EO Q-Switch me tension të ulët gjysmë-valë – Prodhuar nga WISOPTIC Technology Co., Ltd.


Koha e postimit: Tetor-12-2021