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LBO Nichtlineare Kristalle

BBO-nichtlineare Kristalle Beta Barium Borate (β-BaB2O4) oder BBO ist eines der nützlichsten linearen optischen Kristallmaterialien. Features: Breiter optischer Transparenzbereich (190 bis 3500 nm) Große nichtlineare Koeffizienten (deff = 1,94 pm / V für Typ I SHG von 1064 nm) Hohe optische Homogenität (δn ~ 10-6) ...

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Produkt - Details

Beschreibung

Lithium-Triborat (LiB3O5) LBO ist ein ausgezeichneter nichtlinearer Optikkristall, der einen breiten Transparenzbereich, eine hohe Schadensschwelle, eine mäßig hohe nichtlineare Kopplung und wünschenswerte chemische und mechanische Eigenschaften aufweist. LBO-Kristalle wurden in der zweiten harmonischen Erzeugung (SHG), beispielsweise von Nd: YAG-Lasern (1064 nm ⇒ 532 nm), weit verbreitet verwendet. LBO kann sowohl kritisch als auch nicht kritisch phasenangepasst sein.

Dank der großen spektralen Übertragungsreichweite sowie der nichtkritischen Phasenanpassung (NCPM) im nahen IR-Bereich wurden LBO-Kristalle in nichtlinearen optischen Anwendungen wie OPO, OPA, OPCPA und anderen eingesetzt. Da seine breite Verstärkungsbandbreite mit Ti: Sapphire im 800-nm-Bereich überlappt, wurden auf der Basis des gemischten CPA / OPCPA-Plans Ultra-High-Power- und High-Contrast-Lasersysteme aufgebaut.


image006.png

Eigenschaften

Breite Übertragungsregion von 160 nm bis 2600nm

Großer effektiver Koeffizient der zweiten Harmonischen (SHG) (etwa das Dreifache der KDP)

Gute mechanische und physikalische Eigenschaften

Hohe Schadensschwelle von 18,9 GW / cm2 für einen 1,3 ns Laser bei 1053 nm

Sowohl Typ I als auch II NCPM in einem breiten Wellenlängenbereich sind möglich

Breiter Akzeptanzwinkel und kleiner Spaziergang

Hohe optische Homogenität mit δn≈10-6 / cm

Spektrales NCPM bei 1300 nm

Anwendungen

Frequenzverdopplung und Verdreifachung von Nd: YAG- und Nd: YLF-Lasern.

SHG und THG für mittlere und hohe Leistung Nd: Laser bei 1064 nm für medizinische, industrielle und militärische Anwendungen

SHG und THG von Hochleistungs-Nd: Lasern bei 1342 nm & 1319 nm für Rot- und Blau-Laser

Optische parametrische Verstärker (OPA) und Oszillatoren (OPO) gepumpt durch Excimer-Laser und Oberschwingungen von Nd: YAG-Lasern.

Optische parametrische Chirp-Pulsverstärkung (OPCPA) im ultraschnellen Puls-System

Chemische und physikalische Eigenschaften

Eigentum

Wert

Chemische Formel

LiB 3 O 5

Kristallstruktur

Orthorhombisch, Raumgruppe Pna2 1 , Punktgruppe mm2

Gitterparameter

A = 8,4473 Å, b = 7,3788 Å, c = 5,1395 Å, Z = 2

Massendichte

2,47 g / cm 3

Moh Härte

6

Schmelzpunkt

Etwa 834 ° C

Wärmeleitfähigkeit

3,5W / m / K

Wärmeausdehnungskoeffizient

A x = 10,8 × 10 -5 / K, a y = -8,8 × 10 -5 / K, a z = 3,4 x 10 -5 / K

Doppelbrechung

Negatives biaxiales Kristall: 2V z = 109,2◦ bei λ = 0,5321μm

Lineare optische Eigenschaften

Eigentum

Wert

Transparenzbereich

169 - 2600 nm

Absorptionskoeffizient:

<0,1% cm="" bei="" 1064nm=""><0,3% cm="" bei="" 532="">

Refraktive indizes

Bei 1.0642 mm

Bei 0,5321 mm

Bei 0,2660 mm

Nx = 1,5656, ny = 1,5905, nz = 1,6055

Nx = 1.5785, ny = 1.6065, nz = 1.6212

Nx = 1.5973, ny = 1.6286, nz = 1.6444

Sellmeier-Gleichungen (λ in μm)

N · 2 = 2,454140 + 0,011249 / (& lambda; & sub2; -0,011350) -0,014591λ 2 -6,60x10 -5 & lambda; & sub4;

N y 2 = 2,539070 + 0,012711 / (& lgr; 2 -0,012523) -0,018540 & lambda; & sub2; + 2,0 · 10 & supmin; & sup4; λ & sub4;

N z 2 = 2,586179 + 0,013099 / (& lgr; 2 -0,011893) -0,017968 & lambda; & sub2; -2,26 · 10 & supmin; & sup4; & lambda; & sub4;

Nichtlineare optische Eigenschaften

Eigentum

Wert

SHG Phase Matchable Range

551 ~ 2600nm (Typ I) 790-2150nm (Typ II)

NLO-Koeffizienten

D eff (I) = d 32 cosΦ (Typ I in XY-Ebene)

D eff (I) = d 31 cos 2 θ + d 32 sin 2 θ (Typ I in XZ-Ebene)

D eff (II) = d 31 cosθ (Typ II in YZ-Ebene)

D eff (II) = d 31 cos 2 θ + d 32 sin 2 θ (Typ II in XZ-Ebene)

Nicht verschwundene NLO-Suszeptibilitäten

D 31 = 1,05 ± 0,09 pm / V

D 32 = -0,98 ± 0,09 pm / V

D 33 = 0,05 ± 0,006 pm / V

Therm-Optik-Koeffizienten

(° C, λ in μm)

Dn x / dT = -9.3X10 -6

Dn y /dT=-13.6X10 -6

Dn z / dT =(- 6.3-2.1λ)X10 -6

Winkelannahme

6,54mrad-cm (Φ, Typ I, 1064 SHG)

15,27mrad-cm (q, Typ II, 1064 SHG)

Schadensschwelle

Bei 1,064 mm

Bei 0,532 mm

9 GW / cm 2 (9 ns); 19 GW / cm 2 (1,3 ns)

2,2 GW / cm 2 (10 ns); 45 GW / cm 2 (100 ps)

image011.png

Abbildung 2. SHG-Abstimmkurven von LBO

image013.png

Abbildung 3. OPO-Abstimmkurven von LBO (TypeI (ooe) in 'XY' Ebene) mit unterschiedlichem Pumplicht, nämlich 530 nm, 355 nm und 266 nm

Polierspezifikation

Eigentum

Wert

Orientierung Tolerence

<0,5>

Dicke / Durchmesser Toleranz

± 0,05 mm

Oberflächenebenheit

<λ 8="" bei="" 632="">

Wavefront Verzerrung

<λ 4="" bei="" 632="">

Oberflächenqualität

10/5

Parallel

30 "

Aufrecht

15

Klare Blende

> 90%

Chammfer

<0,2 ×="" 45="">

Standardprodukte

Kristall

Maß / mm

Länge / mm

Anwendung

Orientierung

Theta / Phi deg

AR-Beschichtungen S1 / S2,

Nm / nm

3 x 3

10

THG @ 1064nm, Typ II (e-oe)

42,2 / 90

1064 + 532/355

3 x 3

15

SHG @ 1064nm, NCPM I Typ

90/0

1064 + 532/1064 + 532

5 x 5

15

SHG @ 1064nm, Typ I (e-oo)

90 / 11,6

1064 + 532/1064 + 532

6 x 6

0,9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

6 x 6

1.9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

6 x 6

2.8

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

6 x 6

3.7

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

8 x 8

0,9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

8 x 8

1.9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

8 x 8

2.8

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

10 x 10

0,9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

10 x 10

1.9

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

10 x 10

2.8

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

10 x 10

3.7

SHG @ 1030nm

90 / 13,8

515 + 1030/515 + 1030

3 x 3

15

THG @ 1064nm, Typ II (e-oe)

42,2 / 90

1064 + 532/355

3 x 3

15

SHG @ 1064nm, Typ I (e-oo)

90 / 11,6

1064 + 532/1064 + 532

3 x 3

20

SHG @ 1064nm, NCPM I Typ

90/0

1064 + 532/1064 + 532

5 x 5

15

THG @ 1064nm, Typ II (e-oe)

42,2 / 90

1064 + 532/355

3 x 3

10

SHG @ 1064nm, Typ I (e-oo)

90 / 11,6

1064 + 532/1064 + 532

Fragen und Antworten

F: Was ist Phasenfehlanpassung?

A: Eine Gruppe von Techniken zur Erzielung effizienter nichtlinearer Wechselwirkungen in einem Medium. Viele phasensensitive nichtlineare Prozesse, insbesondere parametrische Prozesse wie Frequenzverdopplung, Summen- und Differenzfrequenzerzeugung, parametrische Verstärkung und Oszillation sowie Vierwellenmischung erfordern eine Phasenanpassung, um effizient zu sein. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass eine korrekte Phasenbeziehung zwischen den wechselwirkenden Wellen (für eine optimale nichtlineare Frequenzumsetzung) entlang der Ausbreitungsrichtung aufrechterhalten wird. Nur wenn diese Bedingung erfüllt ist, sind Amplitudenbeiträge von verschiedenen Orten zur Produktwelle alle am Ende des nichtlinearen Kristalls in Phase.

F: Was ist die zweite harmonische Generation (SHG)?

A: SHG ist ein nichtlineares optisches Verfahren, bei dem Photonen mit der gleichen Frequenz, die mit einem nichtlinearen Material wechselwirken, effektiv "kombiniert" werden, um neue Photonen mit doppelter Energie zu erzeugen, und daher die doppelte Frequenz und die Hälfte der Wellenlänge der anfänglichen Photonen.


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