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LBO ist einer der hervorragenden nichtlinearen Kristalle im ultravioletten Band. Es wurde erfolgreich bei der Erzeugung von YLF-, YAG- und YAP-Lasern der zweiten und dritten Harmonischen eingesetzt. Der LBO-Kristall hat ein breites Transmissionsband, eine gute UV-Durchlässigkeit, eine leichte Zerfließung, gute physikalische und chemische Eigenschaften, einen moderaten nichtlinearen optischen Koeffizienten, eine gute optische Gleichmäßigkeit, eine hohe Schadensschwelle, einen großen zulässigen Winkel und einen kleinen Absprungwinkel. Es ist weit verbreitet in der zweiten Harmonischen mit hoher Durchschnittsleistung, der Summenfrequenz, der Differenzfrequenz, der dritten Harmonischen, der vierten Harmonischen und dem parametrischen Schwingungsfeld.

LBO-Kristall – der hervorragendste nichtlineare Kristall für die Verdoppelung der Laserfrequenz bei nichtkritischer Phase

Der größte Vorteil von LBO besteht darin, dass die Temperaturabstimmung verwendet werden kann, um eine unkritische Phasenanpassung (NCPM) zu erreichen. Wenn die unkritische Phasenanpassungsbeziehung im Frequenzverdopplungsprozess erfüllt ist, beträgt der Absprungwinkel zwischen dem Grundfrequenzlicht und der zweiten Harmonischen der Frequenzverdopplung 0. Zu diesem Zeitpunkt kann die effektive Länge des LBO-Kristalls theoretisch unendlich sein, der seinen kleinen nichtlinearen Koeffizienten kompensieren kann. Da die Schadensschwelle sehr groß ist, kann ein Hochleistungs-Grundwellenpumpen realisiert werden. Daher wird die Umwandlungseffizienz von Grundfrequenzlicht erheblich verbessert, indem die unkritische Phasenanpassung des LBO-Kristalls für die Frequenzverdopplung außerhalb des Hohlraums eines gepulsten Lasers verwendet wird. Die Strahlqualität und Stabilität des Frequenzlichts werden erheblich verbessert.

Parameter

EigenschaftWert
Chemische FormelLiB3O5
Kristall StrukturOrthorhombisch, Raumgruppe Pna21, Punktgruppe mm2
Gitter Parametera=8.4473Å ,b=7.3788Å, c=5.1395Å, Z=2
Massendichte2.47 g/cm3
Härte (Mohs)6
Schmelz Punktquasi 834°C
Wärme Leitfähigkeit3.5W/m/K
DoppelbrechungNegativer zweiachsiger Kristall: 2 Vz = 109,2 ° bei λ = 0,5321 μm
Kristallabmessung
/mm		Länge
/mm		AnwendungOrientierung
Theta/Phi deg		AR-Beschichtungen
S1/S2,nm/nm
5 x 515THG@1064nm, Typ II (e-oe)42.2/901064 + 532 / 355
15SHG@1064nm, Typ I (e-oo)90/11.61064 + 532 / 1064 + 532
6 x 60.9SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
1.9SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
2.8SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
3.7SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
10 x 100.9SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
1.9SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
2.8SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
3.7SHG@1030nm90/13.8515 + 1030 / 515 + 1030
3 x 310THG@1064nm, Typ II (e-oe)42.2/901064 + 532 / 355
15SHG@1064nm, NCPM I Typ90/01064 + 532 / 1064 + 532
15THG@1064nm, Typ II (e-oe)42.2/901064 + 532 / 355
15SHG@1064nm, Typ I (e-oo)90/11.61064 + 532 / 1064 + 532
20SHG@1064nm, NCPM I Typ90/01064 + 532 / 1064 + 532
EigenschaftWert
Orientierungs Toleranz< 0.5°
Dicke / Durchmesser Toleranz±0.05 mm
Oberflächen Ebenheit<λ/8 @632nm
Wellenfront Verzerrung<λ/4 @632nm
Oberflächen Qualität5-Oct
Parallel30〞
Aufrecht15ˊ
Klar Blende>90%
Fase<0.2×45°
EigenschaftWert
Transparenzbe Reich169 – 2600 nm
Absorptions Koeffizient:<0.1%/cm bei 1064nm;<0.3%/cm bei 532nm
Brechungsindizes
bei 1.0642 mmnx = 1.5656, ny = 1.5905, nz=1.6055
bei 0.5321 mmnx = 1.5785, ny = 1.6065, nz=1.6212
bei 0.2660 mmnx = 1.5973, ny = 1.6286, nz=1.6444
Sellmeier-Gleichungen (λ in μm)nx2=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4
ny2=2.539070+0.012711/(λ2-0.012523)-0.018540λ2+2.0×10-4λ4
nz2=2.586179+0.013099/(λ2-0.011893)-0.017968λ2-2.26×10-4λ4
EigenschaftWert
SHG-Phase Nanpassungsbereich551 ~ 2600nm (Typ I);790-2150nm (Typ II)
NLO-Koeffizientendeff(I)=d32cosΦ         (Typ I in der XY-Ebene)
deff(I)=d31cos2θ+d32sin2θ   (Typ I in der XZ-Ebene)
deff(II)=d31cosθ         (Typ I in der YZ-Ebene)
deff(II)=d31cos2θ+d32sin2θ  (Typ I in der XZ-Ebene)
Nicht Verschwundene NLO-Anfälligkeitend31=1.05 ± 0.09 pm/V
d32=-0.98 ± 0.09 pm/V
d33= 0.05 ± 0.006 pm/V
Thermo-optische Koeffizienten (° C, λ in μm)dnx/dT=-9.3X10-6
dny/dT=-13.6X10-6
dnz/dT=(-6.3-2.1λ)X10-6
Winkel Akzeptanz6.54mrad-cm (Φ, Typ I,1064 SHG)15.27mrad-cm (q, Typ II,1064 SHG)
T [K]αt×106[K-1],||Xαt×106[K-1],||Yαt×106[K-1],||Z
273107.1-95.433.7
323108.2-8833.6
373108.3-80.933.2
423107.3-7432.6
473105.3-67.331.7
523102.3-60.730.5
57398.2-54.429.1
67387-42.325.5
72379.8-36.523.3
77371.6-30.920.9
87352.1-20.315.3
92340.8-15.312.1
97328.5-10.68.7
102315.1-5.95
10730.81.51.1
λ[µm]nXnYnZ
0.25371.63351.65821.6792
0.28941.62091.64671.6681
0.29681.61821.6451.6674
0.31251.60971.64151.6588
0.33411.60431.63461.6509
0.3651.595231.625181.64025
0.41.589951.61918 
0.40471.59071.62161.6353
0.43581.58591.61481.6297
0.451.584491.613011.62793
0.48611.58171.60991.6248
0.51.580591.608621.62348
0.5251.579061.60686 
0.53211.578681.606421.62122
0.54611.5781.60571.6206
0.551.577721.605351.62014
0.5781.57651.60391.6187
0.58931.5761.60351.6183
0.61.575411.602761.61753
0.63281.57421.60141.6163
0.65631.57341.60061.6154
0.7 1.598931.61363
0.81.569591.596151.61078
0.91.567641.593861.60843
11.565861.591871.60637
1.06421.564871.590721.60515
1.11.564321.590051.60449
Wechselwirkende Wellenlängen [μm]Φexp [deg]Hinweis
XY-Ebene θ = 90 °
  SHG, o + o ⇒ e
1.908⇒0.95423.8 
1.5⇒0.757 
1.0796⇒0.539810.6/10.7 
1.0642⇒0.532111.3/11.4/11.6/11.8 
0.946⇒0.47319.4/19.5 
0.930⇒0.46521.3 
0.896⇒0.44823.25 
0.88⇒0.4424.53 
0.850⇒0.42527 
0.84⇒0.4227.92 
0.836⇒0.41828.3 
0.80⇒0.4031.7 
0.794⇒0.39732.3 
0.786⇒0.39333 
0.78⇒0.3933.7 
0.7735⇒0.3867534.4 
0.75⇒0.37537.13/37 
0.746⇒0.37337.5 
0.7094⇒0.354741.8/41.9/42/43.5 
0.63⇒0.31555.6 
0.555⇒0.277586 
0.554⇒0.27790 
          SFG, o+o ⇒ e
1.3414+0.6707⇒0.4471320 
1.0642+0.5321⇒0.3547337/37.1/37.2 
1.053+0.5265⇒0.35138.2 
1.0642+0.35473⇒0.2660560.7/61 
0.86+0.43⇒0.286761 
1.3188+0.26605⇒0.2213970.2 
0.21284+2.35524⇒0.195250.3 
0.21284+1.90007⇒0.191463.8 
0.21284+1.58910⇒0.1877488 
YZ-Ebene, Φ = 90◦
      SHG, o + e ⇒ o
1.908⇒0.954 46.2
1.5⇒0.75 14.7
1.0796⇒0.5398 19.2
1.0642⇒0.5321 19.9/20.5/20.6/21.0
          SFG, o+e ⇒ o  
1.0641+0.53205⇒0.3547 42/42.7
1.0642+0.5321⇒0.35473 42.2/42.5/43.2
XZ-Ebene, Φ = 0◦, θ ＜ VZ
   SHG, e + o ⇒ e
1.3414⇒0.6707 3.6/4.2/5.0
1.3188⇒0.6594 5.2
1.3⇒0.65 5.4
XZ-Ebene, Φ = 0◦, θ ＞ VZ
     SHG, e + e ⇒ o
1.3414⇒0.6707 86.1/86.3/86.6
1.3188⇒0.6594 86
1.3⇒0.65 86.1
1.24⇒0.62 86
Wechselwirkende Wellenlängen [μm]T [℃]
entlang der X-Achse
SHG, TypⅠ
1.547⇒0.7735117
1.46⇒0.7350
1.252⇒0.6263.5
1.25⇒0.625-2.9
1.215⇒0.607521
1.211⇒0.605520
1.206⇒0.60324
1.2⇒0.624.3
1.15⇒0.57561.1
1.135⇒0.567577.4
1.11⇒0.555108.2
1.0796⇒0.5398112
1.0642⇒0.5321148/148.5/149/149.5/151
1.047⇒0.5235166.5/167/172/175/176.5/180
1.025⇒0.5125190.3
          SFG, TypⅠ 
1.908+1.0642⇒0.683281
1.444+1.08⇒0.617923
1.135+1.0642⇒0.5491112
1.547+0.7735⇒0.5157141
          DFG, TypⅠ 
0.532-0.8⇒1.588135
Entlang der Z-Achse
   SHG, Typ II
1.342⇒0.67135
1.3⇒0.6546
Wechselwirkende Wellenlängen [μm]T [℃]Δφint [deg] Δθint [deg]ΔT[℃]
entlang der X-Achse    
           SHG, Typ I.    
1.46⇒0.7350  6
1.252⇒0.6263.5  9
1.206⇒0.60324  13
1.135⇒0.567577.4  4.7
1.0642⇒0.53211483.542.573.9
148.5  2.7
1492.31.94
149.5  4.1
1512.12.12.9
1.047⇒0.5235175  3.5
          SFG, Typ I    
1.908+1.0642⇒0.683281  7.4
1.444+1.08⇒0.6179234.23 
1.135+1.0642⇒0.5491112  5
          DFG, Typ I    
0.532-0.8⇒1.588135  3.8
Wechselwirkende Wellenlängen
[μm]		Φpm
[deg]		θpm
[deg]		Δφint
[deg]		Δθint
[deg]		ΔT[℃]Δν
[cm-1]
XY-Ebene, θ = 90 (T = 293 K)      
          SHG, o+o ⇒ e      
1.0796⇒0.539810.7 0.31   
1.0642⇒0.532110.8 0.272.63  
11.4 0.241.79  
11.6   5.8 
  0.342.646.78.8
0.886⇒0.44324.1   7.815.9
0.870⇒0.43525.4 0.12  141
0.78⇒0.3933.7 0.08  194
0.7605⇒0.3802535.9   15.310.5
0.715⇒0.357541 0.06   
          SFG, o+o ⇒ e       
1.0642+0.3547⇒0.266160.7   3.8 
YZ-Ebene, φ = 90 (T = 293 K)      
          SHG, o+e ⇒ o      
1.0642⇒0.5321 20.63.20.77  
  30.81 11.5
          SFG, o+e ⇒ o      
1.0641+0.53205⇒0.3547 420.790.166 
1.0642+0.5321⇒0.35473 42.2 0.18  
 413.070.18  
Wechselwirkende Wellenlängen [μm]Φpm[deg]θpm[deg]β[fs/mm]
XY-Ebene, θ = 90◦   
           SHG, o+o ⇒ e   
1.2⇒0.62.36 18
1.1⇒0.559.37 37
1.0⇒0.515.74 59
0.9⇒0.4522.94 86
0.8⇒0.431.69 123
0.7⇒0.3543.38 175
0.6⇒0.362.63 257
YZ-Ebene, φ = 90◦   
           SHG, o+e ⇒ o   
1.1⇒0.55 15.9882
1.0⇒0.5 28.96106
0.9⇒0.45 45.36139
0.8⇒0.4 76.88186
λ[µm]τp [ns] Ithr [GW/cm2]Hinweis
0.266112>0.04 
0.30817>0.05 
0.000347,000scharfe Fokussierung
0.354718>0.1810Hz
8>0.1 
7>0.14 
0.03>9.410Hz
0.015>2.8 
0.018>5 
0.025>610Hz
0.5145CW>0.00003 
0.52350.055>1.1500Hz
0.5321CW>0.0004 
60>0.07900Hz
10>0.22 
0.1>4.5500Hz
0.035>3.1 
0.015>4.4 
0.5920.0005>501kHz
0.6050.0002>25 
0.6160.000431,000scharfe Fokussierung
0.6520.02>0.81 
0.7–0.910>0.0310Hz
0.71–0.87251.1–1.425Hz
0.72–0.850.001>8 
0.77–0.830.00005>2280MHz
1.0642CW>0.001 
60>0.061333Hz
18>0.610Hz
9>0.910Hz
8>0.5 
1.319 
1.145Massiver Schaden
0.125 
0.035>4.8 
0.025>3.310Hz
1.07965201–25Hz
0.0430 
für den Spektralbereich 0,4–1,0 μm und den Temperaturbereich 293–338 K (λ in μm):
dnX / dT = -1,8 × 10-6K-1
dny / dT = -13,6 × 10-6K-1
dnz / dT = – (6,3 + 2,1λ) × 10-6; K–¹
für den Spektralbereich 0,4–1,0 μm und den Temperaturbereich 293–383 K (λ in μm):
dnX / dT = – (3,76λ-2,3) × 10-6; K–¹
dny / dT = – (19,40-6,01λ) × 10-6K-1
dnz / dT = – (9,70-1,50 λ) × 10-6K-1
für λ = 0,6328 µm und Temperaturbereich 293–473 K (λ in µm, T in K):
dnX / dT = [0,20342-1,9697 × 10-2 (T-273) -1,4415 × 10-5 (T-273)2] × 10-6K-1
dny / dT = – [10,748 + 7,1034 × 10-2 (T-273) + 5,7387 × 10-5 (T-273)2] × 10-6K-1
dnz / dT = – [0,85998 + 1,5476 × 10-1 (T-273) -9,4675 × 10-4 (T-273)2 + 2,2375 × 10-6 (T-273)3] × 10-6K-1
Spezifische Wärmekapazität cp bei P = 0,101325 MPa
T [K]cp[J/kgK] 
2981060 
Linearer Absorptionskoeffizient α
λ[µm]α [cm-1] 
0.35–0.360.0031 
1.06420.00035 
Zwei-Photonen-Absorptionskoeffizient β
λ[µm]τp[ns]β×1011[cm/W]Hinweis
0.2110.0009103±36θ =90°, Φ=30°
0.2640.000815±5θ =90°, Φ=30°
Nichtlinearer Brechungsindex γ
λ[µm]γ×1015[cm2/W]Hinweis
0.780.26±0.03[100] Richtung 
0.19±0.03[010] Richtung 
0.850 .19±0.04 
LBO-ÜbertragungsspektrumSHG-Abstimmkurven von LBO nichtlinearer Kristall
OPO-Abstimmkurven von LBO (Typ I (ooe) in der XY-Ebene) mit unterschiedlichem Pumplicht, nämlich 530 nm, 355 nm und 266 nm
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LBO Crystal
Size: 3×3×10mm
Laser induced damage threshold: >10J/cm2@1064nm,10ns,10HZ
Coating: AR@1064+532nm/355nm

 LBO Crystal
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