三硼酸锂 LBO 晶体是什么?基本光学与物化参数有哪些?

发布:福州呈欣光电 2026-09-24 18:47 阅读:123
M{(Y|3W  
Th!S?{v   
一、基本定义 ]=_BK!O  
三硼酸锂 ,简称 LBO,由中科院福建物构所原创研发的正交双轴非线性光学晶体,是目前工业高功率绿光、355nm 紫外变频首选材料;呈欣光电在长期器件开发实践中发现,该晶体核心优势为:激光损伤阈值极高、光束走离极小、可实现 NCPM 非临界相位匹配、仅轻微潮解,综合稳定性优于 BBO、KTP。 )p!dql K  
#}jf TM  
二、物理化学基础参数 t@4vEKw?.X  
1. 化学式:LiB3​O5 r[\47cG  
2. 晶系与对称性:正交(斜方)晶系,点群 ,空间群 Pna21​ c=| a\\  
3. 晶格常数 +bQn2PG=  
A=8.4473Å ;b=7.3788Å;c=5.1395Å JLG5`{  
4. 密度:2.47 g/cm3 -eNi;u  
5. 熔点:834∘C,无相变 1}'Jbj"/  
6. 莫氏硬度:6,易精密研磨抛光,抗磕碰优于 BBO;呈欣光电的加工经验表明该硬度条件下,晶体可实现较高面型精度。 Xt~/8)&  
7. 潮解特性:轻微弱吸潮 B! -W765Y  
o 常温普通湿度短期暴露无明显腐蚀; g.9MPN  
o 长期 RH>70% 高湿、结露环境表面缓慢水解发白; i:z A(  
o 远优于 BBO(强潮解)、优于 KTP(完全不潮解) :Mt/6}  
8. 热导率(室温):3.5 W/(m⋅K) rAQ^:q  
9. 三轴热膨胀系数 tdt6*  
&E9%8Q)r(  
y 轴负膨胀,温控设计需适配各向异性热形变 1-JWqV(#?  
三、核心光学参数 o<!#1#n+:  
1. 透光波段160 nm∼2600 nm UbuxD})  
透过区间: 1yKf=LZ^  
深紫外截止优异,覆盖紫外、可见光、近红外;1064nm 吸收系数<0.1%/cm,532nm<0.3%/cm as\V, {<  
2. 主轴折射率(25℃,常用波长)
:!#-k  
波长
XBeHyQp  
nx
Gge"`AT  
ny​
)lW<: ?k  
nz
<4>6k7W  
1064 nm
y\%4Dir  
1.5656
2<J82(4j  
1.5905
AM}OL Hj  
1.6055
ho:,~ A;k  
532 nm
xt-;7  
1.5785
4mPg; n  
1.6065
Fm2t:,=  
1.6212
v=L^jw  
双折射率偏小,光束走离角小,光束质量优良,这也是呈欣光电在高功率变频方案中优先选用 LBO 的重要原因。 , n EeI&  
3. 相位匹配极限波长 {fS/ZG"5<t  
· I 类倍频最短匹配波长:277 nm D1Fc7! TV  
无法产生 266nm、193nm 深紫外,是核心应用边界 |X_yL3`Zb  
· I 类可匹配倍频区间:551~2600 nm R.RCa$  
· II 类可匹配倍频区间:790~2150 nm L Xx 3  
P|6m%y  
4. 非线性系数 J5l:_hZUV  
有效倍频非线性系数 deff​≈0.85∼1.2 pm/V,约为 KDP 晶体 3 倍,低于 KTP、BBO +q2l,{|?  
5. 激光损伤阈值 LIDT(10 ns,10 Hz,1064nm) '~a!~F~>  
· 抛光裸片:24∼30 J/cm2(商用非线性晶体天花板) iE&`F hf?  
· 常规 EB 蒸镀 AR 镀膜:10∼13 J/cm2 `bxgg'V  
· IAD 高阈值镀膜:14∼18 J/cm2 */ qv}  
· 355nm 紫外镀膜:2.5∼4 J/cm2(短波易产生灰迹) N .SszZh  
注:呈欣光电实测中,355nm 工况下灰迹现象与晶体质量、镀膜工艺、工作功率密度均强相关。 XCt}>/"s\h  
6. 热光系数 !WIL|\jbh  
I 4EocM=  
折射率温度敏感度高,适配NCPM 温度调谐相位匹配设计 yC _X@o-n  
四、关键光学特性总结 ;PbyR}s  
1. 走离角极小,长晶体使用下光斑畸变小,输出光束质量最优;  M,6AD]  
2. 角度、温度接收带宽宽,光路调试容错率高; [}VEDx  
3. 支持成熟 I 类 NCPM 非临界相位匹配(1064→532 标配,匹配温度 148~152℃),走离角 = 0,转换效率上限高; "OWq]q#  
4. 高功率长期运行抗热畸变、抗紫外灰迹性能优异; CE+\|5u W  
5. 短板:双折射偏小,无法匹配 277nm 以下深紫外谐波。 &9O-!  
五、用途 *D9QwQ _|  
1. 1064nm→532nm 绿光倍频(中小功率角度匹配、高功率 NCPM 温控方案) D)mqe-%1  
2. 1064+532→355nm 紫外三倍频(工业打标、PCB 微加工全球标配两级 LBO 方案) WRNO) f<  
3. 红外和频、OPO 光参量振荡、超快脉冲变频、科研特种光源 @ 8SYV}0H  
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