BBO結晶

説明

基本プロパティ

Nd:YAGレーザーへの応用：

BBO は、Nd:YAG レーザーの第 2、第 3、第 4 高調波発生に効率的な NLO 結晶であり、213 nm での第 5 高調波発生に最適な NLO 結晶です。それぞれ、SHG で 70% 以上、THG で 60% 以上、4HG で 50% 以上の変換効率、および 213 nm (5HG) で 200 mW の出力が得られています。BBO は、高出力 Nd:YAG レーザーのキャビティ内 SHG にも効率的な結晶です。音響光学 Q スイッチ Nd:YAG レーザーのキャビティ内 SHG では、CASTECH AR コーティング BBO 結晶で 532 nm で平均出力 15W 以上が生成されました。モードロック Nd:YLF レーザーの 600 mW SHG 出力で励起すると、外部強化共振空洞内のブリュースター角カット BBO から 263 nm で 66 mW の出力が生成されました。

受光角が小さく、ウォークオフが大きいため、BBO で高い変換効率を得るには、良好なレーザー ビーム品質 (小さな発散、良好なモード条件など) が重要です。CASTECH のエンジニアは、レーザー ビームを厳密に焦点を合わせることを推奨していません。

チューナブルレーザーへの応用：

1. 色素レーザー
   タイプⅠ BBO では、波長 206 nm 以上で 10% を超える SHG 効率を伴う効率的な UV 出力 (205-310 nm) が得られ、出力 150KW の XeCl レーザー励起色素レーザーでは 36% の変換効率が達成されました。これは ADP の約 4 ～ 6 倍です。約 1% の効率で 204.97 nm の最短 SHG 波長が生成されました。

   CASTECH の BBO は色素レーザーに広く使用されています。BBO のタイプ Ⅰ 和周波数は 780 ～ 950 nm、波長は 248.5 nm (495 nm 色素レーザーの SHG 出力) で、最短 UV 出力は 188.9 nm ～ 197 nm で、パルスエネルギーはそれぞれ 193 nm で 95 mJ、189 nm で 8 mJ です。

2. 超高速パルスレーザー

   超短パルスレーザーの周波数倍増および周波数三倍増は、BBO が KDP および ADP 結晶よりも優れた特性を示すアプリケーションです。現在、CASTECH はこの目的のために 0.005 mm の薄さの BBO を提供できます。10 fs の短いレーザーパルスは、位相速度と群速度のマッチングの両方の観点から、薄い BBO で効率的に周波数倍増できます。

3. Ti:サファイアおよびアレキサンドライトレーザー

   378 nmで105 mJ（31%のSHG効率）のパルスエネルギーで360-390 nmの領域でのUV出力、およびタイプI SHGと244-259 nmの領域で7.5 mJ（24%の混合効率）の出力が得られました。
   BBO 結晶内のアレキサンドライト レーザーの THG。
   Ti:サファイアレーザーでは50%を超えるSHG変換効率が得られています。Ti:サファイアレーザーのTHGおよびFOHGでも高い変換効率が得られています。

4. アルゴンイオンおよび銅蒸気レーザー
   すべてのライン出力が 2 W のアルゴンイオンレーザーに空洞内周波数倍増技術を採用することで、ブリュースター角カット BBO 結晶で 250.4 nm で最大 33 mW、228.9 nm から 257.2 nm の範囲の深紫外線波長の 36 ラインが生成されました。
   510.6 nmの銅蒸気レーザーのSHGでは、255.3 nmのUVで最大230 mWの平均出力と最大8.9%の変換効率が達成されました。

BBOのOPOとOPA：

BBO の OPO と OPA は、UV から IR まで広範囲に調整可能なコヒーレント放射を生成するための強力なツールです。タイプ Ⅰ とタイプ Ⅱ の BBO OPO と OPA の調整角度が計算され、その結果がそれぞれ図 3 と図 4 に示されています。

1. 532nmで励起されたOPO
   7.2 mm 長のタイプ Ⅰ BBO で、680 nm から 2400 nm の範囲でピーク電力 1.6 MW、最大 30% のエネルギー変換効率の OPO 出力が得られました。入力ポンプ エネルギーは、パルス幅 75 ps で 532 nm で 40 mJ でした。結晶が長ければ長いほど、変換効率が高くなることが期待されます。

2. 355nmで励起されたOPOとOPA
   CASTECH の BBO 結晶を使用した OPO システムは、400 nm から 3100 nm の旋回範囲をカバーし、430 nm から 2000 nm の波長範囲で OPO システムの変換効率は 18% ～ 30% に達します。タイプ Ⅱ BBO を使用すると、縮退点付近の線幅を狭めることができます。0.05 nm という狭い線幅と 12% の使用可能な変換効率が得られました。ただし、タイプ Ⅱ位相整合方式を使用する場合は、通常、発振しきい値を下げるために、より長い (˃15 mm) BBO を使用する必要があります。

   355 nm のピコ秒 Nd:YAG でポンピングすると、狭帯域 (<0.3 nm)、高エネルギー (˃200 µJ)、広帯域 (400 ～ 2000 nm) のパルスが BBO の OPA によって生成されます。この OPA は 50% を超える変換効率に達することができるため、効率、調整範囲、メンテナンス、設計と操作の容易さなど、多くの点で一般的な色素レーザーよりも優れています。さらに、SHG 用の 205 nm ～ 3500 nm のコヒーレント放射も、BBO の OPO または OPA と BBO の組み合わせによって生成できます。

3. その他
   308 nm の XeCl エキシマ レーザーで励起されたタイプ Ⅰ BBO 結晶の角度を調節することで、信号波長が 422 nm から 477 nm の調整可能な OPO が生成されました。また、Nd:YAG レーザーの第 4 高調波 (266 nm) で励起された BBO の OPO は、出力波長 330 ～ 1370 nm の全範囲をカバーすることが確認されています。
   615 nm で 1 mJ、80 fs の色素レーザーで励起されると、2 つの BBO 結晶を備えた OPA は、800 nm ～ 2000 nm にわたって 50 µJ 以上 (最大 130 µJ)、<200 fs の超短パルスを生成します。

NCPM のアプリケーション:

• 25 W Antares モードロック Nd:YAG レーザー (76 MHz、80 ps) の外部共振器 SHG により、532 nm で 11 W を超える平均出力が得られました。
• 医療用マルチモード Q スイッチ Nd:YAG レーザーの周波数を 2 倍にすることで、20 W の緑色出力が生成されました。入力電力が高ければ、緑色出力も高くなることが期待されます。

BBOのEOアプリケーション：

BBO は EO アプリケーションにも使用できます。UV から約 3500 nm までの広い透過範囲を持ち、KD*P や LiNbO3 よりもはるかに高い損傷しきい値を持っています。CASTECH の EO BBO 結晶と Nd:YVO4 結晶をゲイン メディアとして使用することで、100W を超える出力と 1000 KHz の繰り返しレートが達成されました。5 KHz では、パルス幅は最短 6.4 ns、エネルギーは 5.7 mJ、ピーク電力は 900 KW です。市販の AO Q スイッチ AO のものに比べて、非常に短いパルス、高いビーム品質、コンパクトなサイズなどの利点があります。電気光学係数は比較的小さく、半波長電圧は高い (1064 nm、3 × 3 × 20 mm 3で 7 KV ) ですが、長くて薄い BBO により電圧要件を低減できます。 CASTECH は現在、長さ 25 mm、厚さ 1 mm で、側面に Z カット、AR コーティング、金/クロムメッキを施した高品質の BBO 結晶を供給できます。

コーティング：

CASTECH は、BBO 向けに以下の AR コーティングを提供しています。

• IBS、IADコーティング法はリクエストに応じて利用可能です
• 1064 nmのSHG、THG、FOHG用のBBOの低反射デュアルバンドおよびトリプルバンドARコーティング
• 波長可変レーザーのSHG用LBOの広帯域ARコーティング（BBAR）
• 波長可変レーザーのSHG用BBOの広帯域ARコーティング（BBAR）
• OPO アプリケーション向け BBO の広帯域 P コーティング
• 高いダメージ閾値 長い耐久性
• ご要望に応じて他のコーティングもご利用いただけます

BBO のパラメータ:

注記：

• BBO は湿気の影響を受けにくい性質を持っています。BBO の塗布と保存の両方において、乾燥した環境を保つことをお勧めします。
• BBO は比較的柔らかいため、研磨面を保護するための予防措置が必要です。
• 角度調整が必要な場合、BBO の許容角度が小さいことに注意してください。
• CASTECH のエンジニアは、パルスあたりのエネルギー、パルス レーザーのパルス幅と繰り返し率、CW レーザーの電力、レーザー ビームの直径、モード条件、発散、波長調整範囲など、レーザーの主なパラメータに基づいて、最適な結晶を選択して設計できます。
• 薄い結晶の場合、CASTECH は無料のホルダーを提供できます。

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