LBO晶体-三硼酸锂晶体

LBO晶体的中文名称是：三硼酸锂晶体（LiB3O5 or LBO）是一种极佳的非线性光学晶体，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、透过波段比较宽，具有较高的匹配效率和激光损伤阈值。

详细描述

LBO晶体，全称为三硼酸锂（LiB3O5）晶体，是一种具有优越光学性能的非线性光学晶体。其基本特性如下：

• 化学结构与晶体系统：LBO晶体属于正交晶系，化学式为LiB3O5。其晶体结构稳定，具有优良的光学均匀性。
• 物理性质：
  • 密度：约为2.47 g/cm³。
  • 熔点：约834℃。
  • 硬度：莫氏硬度为6，适中便于加工。
  • 热膨胀系数：具有各向异性，具体数值如ax=10.8×10^-5/K, ay=8.8×10^-5/K, az=3.4×10^-5/K（在25℃下）。
  • 热导率：3.5 W/m/K，有助于在高功率激光应用中有效散热。
• 光学性质：
  • 透光范围：非常宽，从160 nm到2600 nm，覆盖了紫外到红外的大部分光谱范围。
  • 吸收系数：在1064 nm处小于0.1%/cm，在532 nm处小于0.3%/cm，显示出较低的吸收特性。
  • 非线性光学系数：具有较高的倍频转换效率，等同于KDP晶体的3倍。
  • 相位匹配特性：具有温度调谐非临界相位匹配（NCPM）特性和相位匹配折返现象，适用于多种相位匹配方式。

优点

LBO晶体具有诸多优点，使其成为非线性光学领域的重要材料：

1. 可透光波段范围宽：从160 nm到2600 nm，适用于多种激光波长。
2. 光学均匀性好：内部包络少，有助于提高光学性能。
3. 倍频转换效率高：等同于KDP晶体的3倍，适用于高效非线性光学过程。
4. 高损伤阈值：如1.3 ns脉宽的1053 nm激光可以达到10 GW/cm²，能够承受高功率激光的照射而不易损坏。
5. 接收角度宽，离散角度小：有助于实现更稳定的光学性能。
6. 非临界相位匹配（NCPM）波段范围宽：适用于多种相位匹配需求。

应用领域

LBO晶体因其优越的性能在多个领域得到广泛应用：

1. 激光技术：
   • 用于Nd:YAG、Nd:YLF等激光器的倍频、三倍频和四倍频过程，产生短波长激光。
   • 在光学参量放大器（OPA）和光学参量振荡器（OPO）中作为非线性光学介质，实现宽调谐激光输出。
   • 在连续波（CW）和准连续波（QCW）激光器中用于频率转换。
2. 材料加工：
   • 用于工业激光器中，如材料切割、雕刻等领域。
3. 科研与军事：
   • 在大学和研究中心的科研激光器中得到应用。
   • 在军事和国防激光器中用于产生特定波长的激光。
4. 医学：
   • 在医用激光器中，特别是眼科应用和脱毛或纹身去除方面发挥重要作用。

 

基本参数：

晶体结构	斜方晶系
晶格常数	a=8.4473A, b=7.3788A, c=5.1395A, Z=2
密度	2.47g/cm3
熔点	约834℃
硬度	6
热膨胀系数	ax=10.8×10-5/K, ay=8.8×10-5/K, az=3.4×10-5/K at 25℃
吸收系数	< 0.1%/cm at 1064nm
透光范围	160~2600nm
损伤阈值	1.3ns脉宽的1053nm激光可达10GW/cm2