Напредак истраживања електро-оптичких кристала са К-свитцхедом – 4. део: ББО кристал

Напредак истраживања електро-оптичких кристала са К-свитцхедом – 4. део: ББО кристал

Нискотемпературна фаза баријум метабората (β-БаБ2O4, скраћено ББО) кристал припада троделном кристалном систему, 3m тачка група. Године 1949. Левинет ал. открио нискотемпературну фазу баријум метабората БаБ2O4 сложени. Године 1968. Брикснерет ал. користи се БаЦл2 као флукс да би се добио провидни игличасти монокристал. 1969. Хубнер је користио Ли2О као флукс да расте 0.5мм×0.5мм×0.5мм и измерене основне податке о густини, параметрима ћелија и групи простора. Након 1982. године, Фујиан Институте оф Маттер Струцтуре, Кинеска академија наука је користио методу семена-кристала од растопљене соли за узгој великог монокристала у флуксу и открио да је ББО кристал одличан материјал за удвостручење фреквенције ултраљубичастог зрачења. За примену електро-оптичког К-прекидања, ББО кристал има недостатак ниског електро-оптичког коефицијента који доводи до високог полуталасног напона, али има изузетну предност веома високог прага оштећења ласера.

Институт за структуру материје Фујиан, Кинеска академија наука, спровео је низ радова на расту ББО кристала. Године 1985. узгојен је монокристал величине φ67мм×14мм. Величина кристала достигла је φ76мм×15мм 1986. године и φ120мм×23мм 1988. године.

Раст кристала пре свега усваја методу растопљене соли семена-кристала (такође позната као метода горњег семена, метода подизања флукса, итд.). Брзина раста кристала уc-смер осе је спор и тешко је добити висококвалитетни дуги кристал. Штавише, електрооптички коефицијент ББО кристала је релативно мали, а кратак кристал значи да је потребан већи радни напон. Године 1995. Гоодноет ал. користио је ББО као електрооптички материјал за ЕО К-модулацију Нд:ИЛФ ласера. Величина овог ББО кристала била је 3 мм × 3 мм × 15 мм (x, y, z), и усвојена је попречна модулација. Иако однос дужине и висине овог ББО достиже 5:1, четвртталасни напон је и даље до 4,6 кВ, што је око 5 пута више од ЕО К-модулације ЛН кристала под истим условима.

Да би се смањио радни напон, ББО ЕО К-прекидач користи два или три кристала заједно, што повећава губитак уметања и трошкове. Никлет ал. смањио полуталасни напон ББО кристала тако што је учинио да светлост неколико пута пролази кроз кристал. Као што је приказано на слици, ласерски сноп пролази кроз кристал четири пута, а фазно кашњење изазвано огледалом високе рефлексије постављеним на 45° компензовано је таласном плочом постављеном на оптичку путању. На овај начин, полуталасни напон овог ББО К-прекидача могао би бити чак 3,6 кВ.

Слика 1. ББО ЕО К-модулација са ниским полуталасним напоном – ВИСОПТИЦ

Године 2011. Перлов ет ал. користио НаФ као флукс за узгој ББО кристала дужине 50 ммc-смер осе, и добијен ББО ЕО уређај величине 5мм×5мм×40мм, и са оптичком униформношћу бољом од 1×10−6 центиметар−1, који испуњава захтеве ЕО К-свитцхинг апликација. Међутим, циклус раста ове методе је више од 2 месеца, а трошак је и даље висок.

Тренутно, низак ефективни ЕО коефицијент ББО кристала и тешкоћа узгоја ББО велике величине и високог квалитета и даље ограничавају ББО-ову примену ЕО К-прекидача. Међутим, због високог прага оштећења ласера ​​и способности да ради на високој фреквенцији понављања, ББО кристал је и даље врста ЕО К-модулационог материјала са важном вредношћу и обећавајућом будућношћу.

BBO Pockels Cell-WISOPTIC-01

Слика 2. ББО ЕО К-прекидач са ниским полуталасним напоном – Маде би ВИСОПТИЦ Тецхнологи Цо., Лтд.


Време поста: 12.10.2021