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LBO晶体的 10 个基本方面:其特性、应用和制造的详细指南

LBO晶体的故事:它们是什么?

LBO晶体(三硼酸锂, LiB3O5)是一种具有非常优良品质的非线性功能晶体材料。是目前应用比较广泛的一种倍频器件,其晶体内部光学均匀性良好、具有较宽的透过光谱范围、较高的非线性耦合特性、较高的匹配效率和激光损伤阈值以及良好的化学和机械加工性能,广泛运用于高功率倍频、三倍频、四倍频及和频、差频等重点领域。其次它在参量振荡参量扩大光波导及电光效应上也拥有良好的应用前景。目前国际上最广泛的用途是用于将中高功率1064nm激光二倍频至532nm绿光,或是将1064nm激光三倍频至355nm紫外激光以及用于OPO系统上。

LBO 的特殊之处在于它结合了从紫外线到远红外线的广泛透明度范围和极高的损伤阈值。高损伤阈值在许多光学应用中尤其重要,因为它可以处理高功率激光器而不会恶化或导致设备故障。这种令人难以置信的功能组合使得 LBO 在众多光学系统中得到广泛使用,使其成为非线性光学领域名副其实的超级明星。事实上,如果您深入研究许多现代激光系统的核心,您可能会发现 LBO晶体不知疲倦地工作,以真正令人惊叹的效率和稳定性水平转换和操纵光。简而言之,LBO 是一种改变游戏规则的非线性光学晶体,在当今的光学领域不可或缺。

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图 1. LBO非线性晶体OPO

应用范围:LBO晶体用于哪些领域?

LBO晶体巩固了其作为激光行业不可或缺的一部分的地位,为激光技术的进步做出了重大贡献。 LBO晶体具有高损伤阈值和出色的光学均匀性,可以承受高功率激光系统中常见的高强度输出,有效地使这些系统能够实现最佳性能,而不会损坏其组件。这些晶体在倍频领域大放异彩,倍频是最常见的非线性光学过程之一。在这里,它们将一个频率的光转换为两倍频率的光,从而使波长减半。这一过程对于制造不同颜色的激光器至关重要,并将其用途扩展到各种应用。这包括但不限于医疗程序、激光显示系统、光学数据存储,甚至高级研究。 LBO晶体在这些过程中不可或缺,不仅刺激了激光技术的发展,而且彻底改变了其适用性,使激光成为我们日常生活各个方面的常见特征,主要应用包括:

二倍频方面

  • 医用与工业用途的Nd:YAG激光;

  • 科研与军事用途的高功率Nd:YAG与Nd:YLF激光;

  • Nd:YVO4、Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦;

  • 红宝石、Ti:Sappire与Cr:LiSAF激光。

三倍频方面

  • Nd:YAG与Nd:YLF激光;

  • 光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO);

  • 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二、三倍频。

LBO晶体还在参量振荡、参量扩大、光波导及电光效应等方面具有良好的应用前景。

LBO晶体的诞生:它们是如何制造的?

LBO晶体在834℃左右会发生分解反应,生成2Li2O•5B2O3,因此不能用纯熔体生长方法进行晶体生长,如提拉法、下降法等,只能用助熔剂法进行晶体生长。生长LBO晶体的助熔剂比较多,有LiF、Li2O、B2O3、MoO3等。其中MoO3是一种很好的助熔剂,但单纯用MoO3,溶液会很不稳定,在晶体生长过程很容易出现杂晶、浮晶等,因此需要加入其它熔剂,即用组合熔剂进行生长。LBO晶体是用助熔剂法生长,不可避免会有极其微细的溶液包裹进入晶体内,生长后的晶体在绿光激光的照射下,会观测到较粗的散射通道,其体吸收值可达几十到上百ppm/cm。LBO晶体的制造过程证明了科学创新的高度。 Flux 方法是 LBO晶体制造的基石,是一个细致的过程,涉及原材料的精确混合、严格的温度控制和精心管理的化学环境。它首先在坩埚中混合经过良好校准的锂、硼和氧。然后将该混合物暴露于精确控制的热循环中,诱导晶体的生长。这种精心设计的温度分布确保混合物以均匀的方式凝固,形成单晶结构。通量法的一个关键方面是温度梯度,它对晶体的尺寸和质量有重大影响。确保稳定的温度梯度对于获得大型、高质量的 LBO晶体至关重要。最后,当晶体生长到所需尺寸后,根据其预期用途对其进行收获、切割、抛光和涂层。这种严格而严格的工艺使 LBO晶体在尺寸和质量之间达到了完美的平衡,体现了这些晶体令人难以置信的光学特性。

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图2.LBO晶体

谈谈光学:LBO晶体的光学特性是什么?

当谈到 LBO晶体的光学特性时,它们确实提供了令人印象深刻的产品组合。从深紫外到远红外光谱的宽透明度范围使 LBO晶体能够与大量激光光源相互作用,从而增强了其在不同应用中的多功能性。最重要的是,高损伤阈值(LBO晶体能够承受高强度激光束而不影响其结构或性能)是一个备受赞赏的品质,特别是在高功率激光应用中。此外,LBO晶体拥有较大的非线性系数。这一特性在倍频等非线性光学过程中至关重要,它有助于将入射光有效地转换为不同的频率。广泛的接受角度进一步丰富了它们的光学吸引力。此功能可实现更显着的光交互,并最大限度地减少光束对准的要求,从而简化整体操作。最后但并非最不重要的一点是,高光学均匀性可确保光在晶体中均匀传播,从而获得更好的光束质量和更少的失真。这种卓越的光学特性的融合使 LBO晶体能够满足并超越现代光学的需求,为光领域的突破性发现和创新奠定了基础。高质量的 LBO晶体应该具备以下特性:

  • 高光学质量:LBO晶体应该具有高的光学透过率、低的散射和吸收,以确保激光的高效传输和转换。

  • 高非线性系数:LBO晶体的非线性系数应该尽可能高,以提高激光的转换效率和输出功率。

  • 高激光损伤阈值:LBO晶体应该具有高的激光损伤阈值,以抵抗高功率激光的照射,避免晶体损坏。

  • 良好的热稳定性:LBO晶体应该具有良好的热稳定性,以保证在高温环境下的正常工作。

  • 良好的机械稳定性:LBO晶体应该具有良好的机械稳定性,以抵抗机械冲击和振动,避免晶体破裂。

  • 均匀性好:LBO晶体应该具有良好的均匀性,以确保激光的输出功率和光束质量的稳定性。

总之,高质量的 LBO晶体应该具备高光学质量、高非线性系数、高激光损伤阈值、良好的热稳定性、良好的机械稳定性和均匀性等特性,以满足不同的激光应用需求。

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图 3. LBO非线性晶体SHG

晶体比较:LBO晶体与其他非线性光学晶体相比如何?

当与其他非线性光学晶体相比时,LBO晶体毫无疑问地坚守阵地。其广泛的透明度范围是超越该领域大多数其他晶体的独特特征。这种广泛的范围使它们能够与不同的激光源交互,从而在各个科学和工业领域开辟了广泛的应用范围。另一个显着的特征是它们的高损伤阈值。许多光学系统,特别是涉及高功率激光器的光学系统,需要能够承受高能级的晶体。在这里,LBO晶体真正闪耀。它们能够承受高强度激光输出而不造成持续损坏或退化,这是一个巨大的优势,使它们成为高功率应用的首选。此外,LBO晶体表现出较大的接受度和较小的离散角。这些特性最大限度地降低了光学系统的对准灵敏度,并确保更好的光束传播。这些特性带来的不太严格的对准要求和更好的光束质量通常使 LBO晶体比其他非线性光学晶体更有利。总之,LBO晶体提供的性能和耐用性的独特结合使其在非线性光学领域中脱颖而出。

做出正确的选择:如何为您的应用选择正确的非线性光学晶体?

选择正确的非线性光学晶体(包括 LBO)是您应用成功的关键一步。然而,该过程涉及对几个关键因素的仔细评估。首先,晶体的尺寸起着关键作用。更大的晶体可以适应更高的功率水平,使其适合高功率应用。晶体的接收角是另一个关键决定因素。具有较大接收角的晶体(例如 LBO)所需的对准精度较低,因此更容易集成到您的系统中。晶体的损伤阈值同样重要,特别是在高功率激光系统中。 LBO晶体具有高损伤阈值,使晶体能够承受强光而不造成持续损坏,从而提高光学装置的使用寿命和可靠性。此外,激光系统的性质是一个关键因素。您需要考虑激光源的波长和功率,并选择在给定波长下透明且能够承受激光功率的晶体。最后,还需要考虑晶体的热稳定性、光学均匀性和非线性光学系数等其他因素。所有这些因素共同影响光学系统的性能和效率,使得选择正确的非线性光学晶体成为成功实现应用的决定性一步。

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图 4. LBO非线性晶体传输

激光与光:LBO晶体在激光技术中的应用是什么?

LBO晶体在激光技术领域享有盛誉,其用途广泛,可塑造激光和光的未来。 LBO晶体通常被称为高功率激光器的心脏,在这些激光系统的复杂工作中发挥着重要作用。由于其高损坏阈值,它们使这些高功率系统能够实现峰值性能,同时确保耐用性。最常见的应用之一是倍频,其中 LBO晶体有效地转换高功率激光的频率,有效地将波长减半,并为激光应用开辟了一系列可能性。此外,LBO晶体对光学参量振荡领域做出了重大贡献,这是产生可调谐光源的重要过程。在这里,它们充当入射光产生两个新光束的平台,每个光束携带不同的频率。此外,和频混频(将两个不同频率组合起来生成新频率的过程)也严重依赖于 LBO晶体。这一过程对于产生各种颜色的激光、拓宽激光显示器、医疗应用等的视野至关重要。总体而言,LBO晶体与激光技术的集成突破了我们用光所能实现的界限,照亮了通往更光明、更光明的未来的道路。

感受热量:LBO晶体的热稳定性如何?

LBO晶体以其卓越的热稳定性而著称,这一品质使其与众不同,并使其在许多光学系统中不可或缺。特别是在处理高功率激光器时,热稳定性至关重要。激光系统会产生大量热量,如果没有适当的热阻,晶体可能会退化甚至失效。但 LBO Crystals 立场坚定。它们可以承受大量热量,而不会造成任何显着的性能损失,从而确保您的光学系统即使在苛刻的情况下也能保持可靠和高效。除了高功率激光器之外,这种热稳定性还将 LBO晶体的适用性扩展到具有不同温度条件的各种环境。无论是低温科学实验还是高温工业过程,您都可以依靠 LBO晶体来提供一致的性能。它们在很宽的温度范围内保持非线性光学特性的能力进一步增强了它们的多功能性。这种抗热效应的实现得益于其独特的晶体结构,即使在巨大的热应力下也能保持稳定和不变。从本质上讲,LBO晶体的热稳定性证明了其弹性和可靠性,使其成为全球科学家和工程师的最爱。

最佳操作:LBO晶体在什么条件下最稳定?

LBO晶体在各种条件下都能保持稳定性,展现出其多功能性和弹性。然而,它们的最佳性能通常是在某些温度和压力参数下实现的。然而,这些条件并不是一成不变的,很大程度上取决于晶体的预期应用和激光系统设计的复杂性。一般来说,从温度来看,LBO晶体表现出高热稳定性,并在很宽的温度范围内持续有效地发挥作用。这一广泛的范围允许灵活的系统设计,并确保即使在波动的温度条件下晶体性能也不会受到影响。在压力环境下,LBO晶体通常在大多数光学应用中在环境压力条件下使用。它们在这些条件下保持其结构完整性和光学特性,确保可靠的性能。然而,如果应用需要,这些晶体也可以承受一定的高压条件。始终建议咨询晶体专家或参考特定制造商指南,以确定适合您的特定 LBO晶体和应用的最佳条件。综上所述,LBO晶体的稳定性和性能受到多种因素的影响。然而,它们固有的灵活性和对各种条件的适应性使它们与众不同,使其成为众多应用的可靠选择。

成本影响:LBO晶体的成本是多少,在购买时应该注意哪些问题?

在购买 LBO晶体时,以下是一些需要注意的问题:

  1. 晶体质量:LBO晶体的质量是影响其性能的关键因素。在购买时,应该选择质量好、光学性能稳定的晶体,以确保其在使用过程中能够达到预期的效果。

  2. 晶体尺寸:LBO晶体的尺寸会影响其适用范围和使用效果。在购买时,应该根据自己的需求选择合适的尺寸。

  3. 晶体品牌:不同品牌的 LBO晶体在质量和性能方面可能存在差异。在购买时,应该选择知名品牌的产品,以确保其质量和性能。

  4. 价格:LBO晶体的价格会受到多种因素的影响,如晶体质量、尺寸、品牌等。在购买时,应该根据自己的预算选择合适的产品。

  5. 售后服务:在购买LBO晶体时,应该选择提供良好售后服务的供应商或制造商,以确保在使用过程中能够得到及时的技术支持和维护服务。

总之,在购买LBO晶体时,应该综合考虑晶体质量、尺寸、品牌、价格和售后服务等因素,选择合适的产品。同时,建议在购买前与供应商或制造商进行充分沟通,了解产品的详细信息和使用注意事项。尽管是优质产品,但其卓越的性能往往证明投资是值得的。

结论

探索 LBO晶体的世界既有趣又富有洞察力。它们独特的性能和广泛的应用证明了它们在光学及其他领域日益增长的重要性。当我们继续利用这些非凡晶体的力量时,人们只能预见它们承诺为我们的未来带来的非凡进步。如果您需要对高功率二极管泵浦固体激光器的进行二倍频或者三倍频,您应该尝试使用我们的无损伤超光滑LBO晶体!我们提供的LBO晶体具有出色的表面质量,划痕为2/1,可定制0/0,并具有极低的吸收系数:在1064nm时达到1-2ppm/cm,另外,我们可以提供尺寸高达50×50mm2且最大长度为40mm的大尺寸LBO元件。请点击https://www.sinteclaser.com/optical/lbo-crystal.html了解更多LBO晶体产品信息。


LBO晶体
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2023-11-07
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