Sähköoptisten Q-kytkettyjen kiteiden tutkimus – Osa 4: BBO-kide

Sähköoptisten Q-kytkettyjen kiteiden tutkimus – Osa 4: BBO-kide

Matalan lämpötilan faasi bariummetaboraatti (β-BaB2O4, lyhennettynä BBO) kristalli kuuluu kolmiosaiseen kidejärjestelmään, 3m pisteryhmä. Vuonna 1949 Levinet ai. löysi matalan lämpötilan faasin bariummetaboraatin BaB:n2O4 yhdiste. Vuonna 1968 Brixneret ai. käytetty BaCl2 juoksutteena, jotta saadaan läpinäkyvä neulamainen yksikidekide. Vuonna 1969 Hubner käytti Li2O kasvaa vuona 0,5mm × 0,5mm × 0,5mm ja mittasi perustiedot tiheydestä, soluparametreista ja tilaryhmästä. Vuoden 1982 jälkeen Kiinan tiedeakatemian Fujian Institute of Matter Structure käytti sulan suolan siemenkiteiden menetelmää suuren yksittäiskiteen kasvattamiseen virtauksessa ja havaitsi, että BBO-kide on erinomainen ultraviolettitaajuuden kaksinkertaistava materiaali. Sähköoptisessa Q-kytkentäsovelluksessa BBO-kiteen haittapuolena on alhainen sähköoptinen kerroin, joka johtaa korkeaan puoliaaltojännitteeseen, mutta sillä on erinomainen etu erittäin korkea laservauriokynnys.

Kiinan tiedeakatemian Fujian Institute of Matter Structure on tehnyt sarjan työtä BBO-kiteiden kasvattamiseksi. Vuonna 1985 kasvatettiin yksikide, jonka koko oli φ67 mm × 14 mm. Kiteen koko saavutti φ76mm × 15mm vuonna 1986 ja φ120mm × 23mm vuonna 1988.

Kiteiden kasvussa käytetään ennen kaikkea sula-suola-siemenkide-menetelmää (tunnetaan myös nimellä yläsiemen-kide-menetelmä, flux-lifting-menetelmä jne.). Kiteen kasvunopeusc-akselin suunta on hidas, ja korkealaatuista pitkäkidettä on vaikea saada. Lisäksi BBO-kiteen sähköoptinen kerroin on suhteellisen pieni, ja lyhyt kide tarkoittaa, että tarvitaan korkeampi käyttöjännite. Vuonna 1995, Goodnoet ai. käytti BBO:ta sähköoptisena materiaalina Nd:YLF-laserin EO Q-modulaatioon. Tämän BBO-kiteen koko oli 3mm × 3mm × 15mm (x, y, z), ja poikittaismodulaatio otettiin käyttöön. Vaikka tämän BBO:n pituus-korkeussuhde saavuttaa 5:1, neljännesaaltojännite on edelleen jopa 4,6 kV, mikä on noin 5 kertaa LN-kiteen EO Q-modulaatio samoissa olosuhteissa.

Käyttöjännitteen pienentämiseksi BBO EO Q-kytkin käyttää kahta tai kolmea kidettä yhdessä, mikä lisää välityshäviöitä ja lisää kustannuksia. Nikkeliet ai. pienensi BBO-kiteen puoliaaltojännitettä saattamalla valon kulkemaan kiteen läpi useita kertoja. Kuten kuvasta näkyy, lasersäde kulkee kiteen läpi neljä kertaa, ja 45° kulmaan asetetun korkeaheijastuspeilin aiheuttama vaiheviive kompensoitui optiselle polulle sijoitetulla aaltolevyllä. Tällä tavalla tämän BBO Q-kytkimen puoliaaltojännite voisi olla jopa 3,6 kV.

Kuva 1. BBO EO Q-modulaatio matalalla puoliaaltojännitteellä – WISOPTIC

Vuonna 2011 Perlov et ai. käytti NaF:ää juoksutteena 50 mm:n pituisten BBO-kiteiden kasvattamiseenc-akselin suunta ja saatu BBO EO -laite, jonka koko on 5 mm × 5 mm × 40 mm ja jonka optinen tasaisuus on parempi kuin 1 × 10−6 cm−1, joka täyttää EO Q-kytkentäsovellusten vaatimukset. Tämän menetelmän kasvusykli on kuitenkin yli 2 kuukautta, ja kustannukset ovat edelleen korkeat.

Tällä hetkellä BBO-kiteen alhainen tehollinen EO-kerroin ja suuren koon ja korkealaatuisen BBO:n kasvattamisen vaikeus rajoittavat edelleen BBO:n EO Q-kytkentäsovellusta. Korkean laservauriokynnyksen ja korkean toistotaajuuden ansiosta BBO-kide on kuitenkin edelleen eräänlainen EO Q-modulaatiomateriaali, jolla on tärkeä arvo ja lupaava tulevaisuus.

BBO Pockels Cell-WISOPTIC-01

Kuva 2. BBO EO Q-Switch matalalla puoliaaltojännitteellä – Valmistaja WISOPTIC Technology Co., Ltd.


Postitusaika: 12.10.2021