LBO晶體的 10 個(gè)基本方面：其特性、應(yīng)用和制造的詳細(xì)指南

LBO晶體的故事：它們是什么？

LBO晶體(三硼酸鋰, LiB3O5)是一種具有非常優(yōu)良品質(zhì)的非線性功能晶體材料。是目前應(yīng)用比較廣泛的一種倍頻器件，其晶體內(nèi)部光學(xué)均勻性良好、具有較寬的透過光譜范圍、較高的非線性耦合特性、較高的匹配效率和激光損傷閾值以及良好的化學(xué)和機(jī)械加工性能，廣泛運(yùn)用于高功率倍頻、三倍頻、四倍頻及和頻、差頻等重點(diǎn)領(lǐng)域。其次，它在參量振蕩、參量擴(kuò)大、光波導(dǎo)及電光效應(yīng)上也擁有良好的應(yīng)用前景。目前國(guó)際上最廣泛的用途是用于將中高功率1064nm激光二倍頻至532nm綠光，或是將1064nm激光三倍頻至355nm紫外激光以及用于OPO系統(tǒng)上。

LBO 的特殊之處在于它結(jié)合了從紫外線到遠(yuǎn)紅外線的廣泛透明度范圍和極高的損傷閾值。高損傷閾值在許多光學(xué)應(yīng)用中尤其重要，因?yàn)樗梢蕴幚砀吖β始す馄鞫粫?huì)惡化或?qū)е略O(shè)備故障。這種令人難以置信的功能組合使得 LBO 在眾多光學(xué)系統(tǒng)中得到廣泛使用，使其成為非線性光學(xué)領(lǐng)域名副其實(shí)的超級(jí)明星。事實(shí)上，如果您深入研究許多現(xiàn)代激光系統(tǒng)的核心，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn) LBO晶體不知疲倦地工作，以真正令人驚嘆的效率和穩(wěn)定性水平轉(zhuǎn)換和操縱光。簡(jiǎn)而言之，LBO 是一種改變游戲規(guī)則的非線性光學(xué)晶體，在當(dāng)今的光學(xué)領(lǐng)域不可或缺。

圖 1. LBO非線性晶體OPO

應(yīng)用范圍：LBO晶體用于哪些領(lǐng)域？

LBO晶體鞏固了其作為激光行業(yè)不可或缺的一部分的地位，為激光技術(shù)的進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。 LBO晶體具有高損傷閾值和出色的光學(xué)均勻性，可以承受高功率激光系統(tǒng)中常見的高強(qiáng)度輸出，有效地使這些系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性能，而不會(huì)損壞其組件。這些晶體在倍頻領(lǐng)域大放異彩，倍頻是最常見的非線性光學(xué)過程之一。在這里，它們將一個(gè)頻率的光轉(zhuǎn)換為兩倍頻率的光，從而使波長(zhǎng)減半。這一過程對(duì)于制造不同顏色的激光器至關(guān)重要，并將其用途擴(kuò)展到各種應(yīng)用。這包括但不限于醫(yī)療程序、激光顯示系統(tǒng)、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，甚至高級(jí)研究。 LBO晶體在這些過程中不可或缺，不僅刺激了激光技術(shù)的發(fā)展，而且徹底改變了其適用性，使激光成為我們?nèi)粘Ｉ罡鱾€(gè)方面的常見特征，主要應(yīng)用包括：

二倍頻方面：

• 醫(yī)用與工業(yè)用途的Nd:YAG激光；

• 科研與軍事用途的高功率Nd:YAG與Nd:YLF激光；

• Nd:YVO4、Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦；

• 紅寶石、Ti:Sappire與Cr:LiSAF激光。

三倍頻方面：

• Nd:YAG與Nd:YLF激光；

• 光學(xué)參量放大器（OPA）與光學(xué)參量振蕩器（OPO）；

• 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二、三倍頻。

LBO晶體還在參量振蕩、參量擴(kuò)大、光波導(dǎo)及電光效應(yīng)等方面具有良好的應(yīng)用前景。

LBO晶體的誕生：它們是如何制造的？

LBO晶體在834℃左右會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，生成2Li2O?5B2O3，因此不能用純?nèi)垠w生長(zhǎng)方法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，如提拉法、下降法等，只能用助熔劑法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。生長(zhǎng)LBO晶體的助熔劑比較多，有LiF、Li2O、B2O3、MoO3等。其中MoO3是一種很好的助熔劑，但單純用MoO3，溶液會(huì)很不穩(wěn)定，在晶體生長(zhǎng)過程很容易出現(xiàn)雜晶、浮晶等，因此需要加入其它熔劑，即用組合熔劑進(jìn)行生長(zhǎng)。LBO晶體是用助熔劑法生長(zhǎng)，不可避免會(huì)有極其微細(xì)的溶液包裹進(jìn)入晶體內(nèi)，生長(zhǎng)后的晶體在綠光激光的照射下，會(huì)觀測(cè)到較粗的散射通道，其體吸收值可達(dá)幾十到上百ppm/cm。LBO晶體的制造過程證明了科學(xué)創(chuàng)新的高度。 Flux 方法是 LBO晶體制造的基石，是一個(gè)細(xì)致的過程，涉及原材料的精確混合、嚴(yán)格的溫度控制和精心管理的化學(xué)環(huán)境。它首先在坩堝中混合經(jīng)過良好校準(zhǔn)的鋰、硼和氧。然后將該混合物暴露于精確控制的熱循環(huán)中，誘導(dǎo)晶體的生長(zhǎng)。這種精心設(shè)計(jì)的溫度分布確保混合物以均勻的方式凝固，形成單晶結(jié)構(gòu)。通量法的一個(gè)關(guān)鍵方面是溫度梯度，它對(duì)晶體的尺寸和質(zhì)量有重大影響。確保穩(wěn)定的溫度梯度對(duì)于獲得大型、高質(zhì)量的 LBO晶體至關(guān)重要。最后，當(dāng)晶體生長(zhǎng)到所需尺寸后，根據(jù)其預(yù)期用途對(duì)其進(jìn)行收獲、切割、拋光和涂層。這種嚴(yán)格而嚴(yán)格的工藝使 LBO晶體在尺寸和質(zhì)量之間達(dá)到了完美的平衡，體現(xiàn)了這些晶體令人難以置信的光學(xué)特性。

圖2.LBO晶體

談?wù)劰鈱W(xué)：LBO晶體的光學(xué)特性是什么？

當(dāng)談到 LBO晶體的光學(xué)特性時(shí)，它們確實(shí)提供了令人印象深刻的產(chǎn)品組合。從深紫外到遠(yuǎn)紅外光譜的寬透明度范圍使 LBO晶體能夠與大量激光光源相互作用，從而增強(qiáng)了其在不同應(yīng)用中的多功能性。最重要的是，高損傷閾值（LBO晶體能夠承受高強(qiáng)度激光束而不影響其結(jié)構(gòu)或性能）是一個(gè)備受贊賞的品質(zhì)，特別是在高功率激光應(yīng)用中。此外，LBO晶體擁有較大的非線性系數(shù)。這一特性在倍頻等非線性光學(xué)過程中至關(guān)重要，它有助于將入射光有效地轉(zhuǎn)換為不同的頻率。廣泛的接受角度進(jìn)一步豐富了它們的光學(xué)吸引力。此功能可實(shí)現(xiàn)更顯著的光交互，并最大限度地減少光束對(duì)準(zhǔn)的要求，從而簡(jiǎn)化整體操作。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，高光學(xué)均勻性可確保光在晶體中均勻傳播，從而獲得更好的光束質(zhì)量和更少的失真。這種卓越的光學(xué)特性的融合使 LBO晶體能夠滿足并超越現(xiàn)代光學(xué)的需求，為光領(lǐng)域的突破性發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。高質(zhì)量的 LBO晶體應(yīng)該具備以下特性：

• 高光學(xué)質(zhì)量：LBO晶體應(yīng)該具有高的光學(xué)透過率、低的散射和吸收，以確保激光的高效傳輸和轉(zhuǎn)換。

• 高非線性系數(shù)：LBO晶體的非線性系數(shù)應(yīng)該盡可能高，以提高激光的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率。

• 高激光損傷閾值：LBO晶體應(yīng)該具有高的激光損傷閾值，以抵抗高功率激光的照射，避免晶體損壞。

• 良好的熱穩(wěn)定性：LBO晶體應(yīng)該具有良好的熱穩(wěn)定性，以保證在高溫環(huán)境下的正常工作。

• 良好的機(jī)械穩(wěn)定性：LBO晶體應(yīng)該具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性，以抵抗機(jī)械沖擊和振動(dòng)，避免晶體破裂。

• 均勻性好：LBO晶體應(yīng)該具有良好的均勻性，以確保激光的輸出功率和光束質(zhì)量的穩(wěn)定性。

總之，高質(zhì)量的 LBO晶體應(yīng)該具備高光學(xué)質(zhì)量、高非線性系數(shù)、高激光損傷閾值、良好的熱穩(wěn)定性、良好的機(jī)械穩(wěn)定性和均勻性等特性，以滿足不同的激光應(yīng)用需求。

圖 3. LBO非線性晶體SHG

晶體比較：LBO晶體與其他非線性光學(xué)晶體相比如何？

當(dāng)與其他非線性光學(xué)晶體相比時(shí)，LBO晶體毫無疑問地堅(jiān)守陣地。其廣泛的透明度范圍是超越該領(lǐng)域大多數(shù)其他晶體的獨(dú)特特征。這種廣泛的范圍使它們能夠與不同的激光源交互，從而在各個(gè)科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域開辟了廣泛的應(yīng)用范圍。另一個(gè)顯著的特征是它們的高損傷閾值。許多光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及高功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)，需要能夠承受高能級(jí)的晶體。在這里，LBO晶體真正閃耀。它們能夠承受高強(qiáng)度激光輸出而不造成持續(xù)損壞或退化，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，使它們成為高功率應(yīng)用的首選。此外，LBO晶體表現(xiàn)出較大的接受度和較小的離散角。這些特性最大限度地降低了光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)靈敏度，并確保更好的光束傳播。這些特性帶來的不太嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)要求和更好的光束質(zhì)量通常使 LBO晶體比其他非線性光學(xué)晶體更有利。總之，LBO晶體提供的性能和耐用性的獨(dú)特結(jié)合使其在非線性光學(xué)領(lǐng)域中脫穎而出。

做出正確的選擇：如何為您的應(yīng)用選擇正確的非線性光學(xué)晶體？

選擇正確的非線性光學(xué)晶體（包括 LBO）是您應(yīng)用成功的關(guān)鍵一步。然而，該過程涉及對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵因素的仔細(xì)評(píng)估。首先，晶體的尺寸起著關(guān)鍵作用。更大的晶體可以適應(yīng)更高的功率水平，使其適合高功率應(yīng)用。晶體的接收角是另一個(gè)關(guān)鍵決定因素。具有較大接收角的晶體（例如 LBO）所需的對(duì)準(zhǔn)精度較低，因此更容易集成到您的系統(tǒng)中。晶體的損傷閾值同樣重要，特別是在高功率激光系統(tǒng)中。 LBO晶體具有高損傷閾值，使晶體能夠承受強(qiáng)光而不造成持續(xù)損壞，從而提高光學(xué)裝置的使用壽命和可靠性。此外，激光系統(tǒng)的性質(zhì)是一個(gè)關(guān)鍵因素。您需要考慮激光源的波長(zhǎng)和功率，并選擇在給定波長(zhǎng)下透明且能夠承受激光功率的晶體。最后，還需要考慮晶體的熱穩(wěn)定性、光學(xué)均勻性和非線性光學(xué)系數(shù)等其他因素。所有這些因素共同影響光學(xué)系統(tǒng)的性能和效率，使得選擇正確的非線性光學(xué)晶體成為成功實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的決定性一步。

圖 4. LBO非線性晶體傳輸

激光與光：LBO晶體在激光技術(shù)中的應(yīng)用是什么？

LBO晶體在激光技術(shù)領(lǐng)域享有盛譽(yù)，其用途廣泛，可塑造激光和光的未來。 LBO晶體通常被稱為高功率激光器的心臟，在這些激光系統(tǒng)的復(fù)雜工作中發(fā)揮著重要作用。由于其高損壞閾值，它們使這些高功率系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)峰值性能，同時(shí)確保耐用性。最常見的應(yīng)用之一是倍頻，其中 LBO晶體有效地轉(zhuǎn)換高功率激光的頻率，有效地將波長(zhǎng)減半，并為激光應(yīng)用開辟了一系列可能性。此外，LBO晶體對(duì)光學(xué)參量振蕩領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)，這是產(chǎn)生可調(diào)諧光源的重要過程。在這里，它們充當(dāng)入射光產(chǎn)生兩個(gè)新光束的平臺(tái)，每個(gè)光束攜帶不同的頻率。此外，和頻混頻（將兩個(gè)不同頻率組合起來生成新頻率的過程）也嚴(yán)重依賴于 LBO晶體。這一過程對(duì)于產(chǎn)生各種顏色的激光、拓寬激光顯示器、醫(yī)療應(yīng)用等的視野至關(guān)重要。總體而言，LBO晶體與激光技術(shù)的集成突破了我們用光所能實(shí)現(xiàn)的界限，照亮了通往更光明、更光明的未來的道路。

感受熱量：LBO晶體的熱穩(wěn)定性如何？

LBO晶體以其卓越的熱穩(wěn)定性而著稱，這一品質(zhì)使其與眾不同，并使其在許多光學(xué)系統(tǒng)中不可或缺。特別是在處理高功率激光器時(shí)，熱穩(wěn)定性至關(guān)重要。激光系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果沒有適當(dāng)?shù)臒嶙瑁w可能會(huì)退化甚至失效。但 LBO Crystals 立場(chǎng)堅(jiān)定。它們可以承受大量熱量，而不會(huì)造成任何顯著的性能損失，從而確保您的光學(xué)系統(tǒng)即使在苛刻的情況下也能保持可靠和高效。除了高功率激光器之外，這種熱穩(wěn)定性還將 LBO晶體的適用性擴(kuò)展到具有不同溫度條件的各種環(huán)境。無論是低溫科學(xué)實(shí)驗(yàn)還是高溫工業(yè)過程，您都可以依靠 LBO晶體來提供一致的性能。它們?cè)诤軐挼臏囟确秶鷥?nèi)保持非線性光學(xué)特性的能力進(jìn)一步增強(qiáng)了它們的多功能性。這種抗熱效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)得益于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，即使在巨大的熱應(yīng)力下也能保持穩(wěn)定和不變。從本質(zhì)上講，LBO晶體的熱穩(wěn)定性證明了其彈性和可靠性，使其成為全球科學(xué)家和工程師的最愛。

最佳操作：LBO晶體在什么條件下最穩(wěn)定？

LBO晶體在各種條件下都能保持穩(wěn)定性，展現(xiàn)出其多功能性和彈性。然而，它們的最佳性能通常是在某些溫度和壓力參數(shù)下實(shí)現(xiàn)的。然而，這些條件并不是一成不變的，很大程度上取決于晶體的預(yù)期應(yīng)用和激光系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。一般來說，從溫度來看，LBO晶體表現(xiàn)出高熱穩(wěn)定性，并在很寬的溫度范圍內(nèi)持續(xù)有效地發(fā)揮作用。這一廣泛的范圍允許靈活的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并確保即使在波動(dòng)的溫度條件下晶體性能也不會(huì)受到影響。在壓力環(huán)境下，LBO晶體通常在大多數(shù)光學(xué)應(yīng)用中在環(huán)境壓力條件下使用。它們?cè)谶@些條件下保持其結(jié)構(gòu)完整性和光學(xué)特性，確保可靠的性能。然而，如果應(yīng)用需要，這些晶體也可以承受一定的高壓條件。始終建議咨詢晶體專家或參考特定制造商指南，以確定適合您的特定 LBO晶體和應(yīng)用的最佳條件。綜上所述，LBO晶體的穩(wěn)定性和性能受到多種因素的影響。然而，它們固有的靈活性和對(duì)各種條件的適應(yīng)性使它們與眾不同，使其成為眾多應(yīng)用的可靠選擇。

成本影響：LBO晶體的成本是多少，在購(gòu)買時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？

在購(gòu)買 LBO晶體時(shí)，以下是一些需要注意的問題：

1. 晶體質(zhì)量：LBO晶體的質(zhì)量是影響其性能的關(guān)鍵因素。在購(gòu)買時(shí)，應(yīng)該選擇質(zhì)量好、光學(xué)性能穩(wěn)定的晶體，以確保其在使用過程中能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

2. 晶體尺寸：LBO晶體的尺寸會(huì)影響其適用范圍和使用效果。在購(gòu)買時(shí)，應(yīng)該根據(jù)自己的需求選擇合適的尺寸。

3. 晶體品牌：不同品牌的 LBO晶體在質(zhì)量和性能方面可能存在差異。在購(gòu)買時(shí)，應(yīng)該選擇知名品牌的產(chǎn)品，以確保其質(zhì)量和性能。

4. 價(jià)格：LBO晶體的價(jià)格會(huì)受到多種因素的影響，如晶體質(zhì)量、尺寸、品牌等。在購(gòu)買時(shí)，應(yīng)該根據(jù)自己的預(yù)算選擇合適的產(chǎn)品。

5. 售后服務(wù)：在購(gòu)買LBO晶體時(shí)，應(yīng)該選擇提供良好售后服務(wù)的供應(yīng)商或制造商，以確保在使用過程中能夠得到及時(shí)的技術(shù)支持和維護(hù)服務(wù)。

總之，在購(gòu)買LBO晶體時(shí)，應(yīng)該綜合考慮晶體質(zhì)量、尺寸、品牌、價(jià)格和售后服務(wù)等因素，選擇合適的產(chǎn)品。同時(shí)，建議在購(gòu)買前與供應(yīng)商或制造商進(jìn)行充分溝通，了解產(chǎn)品的詳細(xì)信息和使用注意事項(xiàng)。盡管是優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，但其卓越的性能往往證明投資是值得的。

結(jié)論

探索 LBO晶體的世界既有趣又富有洞察力。它們獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用證明了它們?cè)诠鈱W(xué)及其他領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的重要性。當(dāng)我們繼續(xù)利用這些非凡晶體的力量時(shí)，人們只能預(yù)見它們承諾為我們的未來帶來的非凡進(jìn)步。如果您需要對(duì)高功率二極管泵浦固體激光器的進(jìn)行二倍頻或者三倍頻，您應(yīng)該嘗試使用我們的無損傷超光滑LBO晶體！我們提供的LBO晶體具有出色的表面質(zhì)量，劃痕為2/1，可定制0/0，并具有極低的吸收系數(shù)：在1064nm時(shí)達(dá)到1-2ppm/cm，另外，我們可以提供尺寸高達(dá)50×50mm2且最大長(zhǎng)度為40mm的大尺寸LBO元件。請(qǐng)點(diǎn)擊http://www.haoyi1688.cn/optical/lbo-crystal.html了解更多LBO晶體產(chǎn)品信息。