硼酸鋇（Barium Borate，化學(xué)式：BaB?O?）是一種重要的無機晶體材料，廣泛應(yīng)用于激光技術(shù)、非線性光學(xué)和光學(xué)器件領(lǐng)域。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，硼酸鋇主要存在兩種晶型：β相（β-BBO）和α相（α-BBO）。盡管它們具有相同的化學(xué)成分，但在晶體結(jié)構(gòu)、物理特性和應(yīng)用領(lǐng)域方面存在顯著差異。

什么是BBO晶體？

BBO晶體是指硼酸鋇晶體，具有優(yōu)異的光學(xué)性能和機械特性。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，BBO晶體可分為兩種晶型：

• β-BBO：低溫相，具有非中心對稱結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出顯著的非線性光學(xué)特性。

• α-BBO：高溫相，具有中心對稱結(jié)構(gòu)，不具備非線性光學(xué)特性，但具有高雙折射率。

β-BBO晶體：非線性光學(xué)的佼佼者

特性

• 晶體結(jié)構(gòu)：β-BBO屬于三方晶系，具有非中心對稱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使其具備優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。

• 非線性光學(xué)性能：由于其非中心對稱性，β-BBO在二次諧波生成（SHG）等非線性光學(xué)應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

• 寬透明范圍：β-BBO的透光范圍為190 nm至3500 nm，覆蓋從紫外到紅外的寬波段。

• 高光學(xué)損傷閾值：適用于高功率激光應(yīng)用，具有較高的抗光損傷能力。

應(yīng)用

• 激光倍頻：常用于Nd:YAG激光器的二次諧波生成，將1064 nm的激光轉(zhuǎn)換為532 nm的綠光。

• 光學(xué)參量放大（OPA）和光學(xué)參量振蕩（OPO）：用于產(chǎn)生可調(diào)諧的激光輸出。

• 紫外光源生成：在紫外和深紫外波段的光源生成中發(fā)揮重要作用。

α-BBO晶體：高雙折射率的光學(xué)材料

特性

• 晶體結(jié)構(gòu)：α-BBO同樣屬于三方晶系，但具有中心對稱結(jié)構(gòu)，因此不具備二階非線性光學(xué)效應(yīng)。

• 高雙折射率：α-BBO具有大的雙折射率，透光范圍為189 nm至3500 nm，尤其在紫外區(qū)的透過率很高（95%）。

• 熱穩(wěn)定性：α-BBO在高溫下穩(wěn)定，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，機械加工性能優(yōu)異。

應(yīng)用

• 偏振光學(xué)器件：用于制造高性能的偏振分束器、波片（如λ/2和λ/4波片）等。

• 高功率激光系統(tǒng)：由于其高損傷閾值，適用于高功率激光操作的場合，如激光器中的Q開關(guān)。

• 干涉光學(xué)儀器：在高精度光學(xué)測試中，用于制造干涉儀等設(shè)備。

β-BBO與α-BBO的主要區(qū)別

屬性	β-BBO	α-BBO
晶體結(jié)構(gòu)	三方晶系，非中心對稱結(jié)構(gòu)	三方晶系，中心對稱結(jié)構(gòu)
非線性光學(xué)性能	具備高非線性光學(xué)性能	無二階非線性光學(xué)性能
雙折射率	較高	極高
熱穩(wěn)定性	加熱至約925℃時轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?/td>	高熱穩(wěn)定性
主要應(yīng)用領(lǐng)域	激光倍頻、光學(xué)參量放大和振蕩	偏振光學(xué)器件、高功率激光系統(tǒng)

如何選擇合適的BBO晶體？

選擇BBO晶體時，需根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行合理選擇：

• 非線性光學(xué)應(yīng)用：如需要進(jìn)行激光倍頻、光學(xué)參量放大等，選擇β-BBO。

• 偏振光學(xué)應(yīng)用：如需要制造高性能偏振器件、波片等，選擇α-BBO。

結(jié)論

β-BBO和α-BBO晶體在光學(xué)領(lǐng)域各具特色。β-BBO以其優(yōu)異的非線性光學(xué)性能在激光技術(shù)中占據(jù)重要地位，而α-BBO則憑借其高雙折射率和熱穩(wěn)定性在偏振光學(xué)器件中廣受青睞。了解它們的特性和區(qū)別，有助于在實際應(yīng)用中做出最佳選擇。