LBO晶体
◇ 可透光波段范围宽（160—2600nm）
◇ 光学均匀性好，内部包络少
◇ 倍频转换效率较高(相当于KDP晶体的3倍）
◇ 高损伤域值（1.3ns脉宽的1053nm激光可达10GW/cm2)
◇ 接收角度宽，离散角度小
◇ I,II类非临界相位匹配（NCPM）的波段范围宽
◇ 光谱非临界相位匹配（NCPM）接近1300nm
. 二倍频方面:
1. 医用与工业用途的Nd:YAG激光
2. 科研与军事用途的高功率Nd:YAG与Nd:YLF激光
3. Nd:YVO4,Nd:YAG和Nd:YLF激光的泵浦
4. 红宝石,Ti:Sappire与Cr:LiSAF激光
. 三倍频方面:
1. Nd:YAG与Nd:YLF激光
2. 光学参量放大器(OPA)与光学参量振荡器(OPO)
3. 高功率1340nm的Nd:YAP激光的二,三倍频
表1 LBO晶体的物理和化学特性
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晶体结构
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斜方晶系, 空间群Pna21, 点群mm2
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晶格参数
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a=8.4473A,b=7.3788A,c=5.1395A,Z=2
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熔点
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约834℃
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莫氏（Mohs）硬度
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6
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密度
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2.47g/cm3
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热膨胀系数
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αx=10.8x10-5/K, αy=-8.8x10-5/K,αz=3.4x10-5/K
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吸收系数
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＜0.1%/cm at 1064nm
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LBO 属负双轴晶体， 主轴X,Y,Z (nz＞ny＞nx) 分别与结晶轴a,c,b平行。 表2. 给出了LBO晶体在不同波长下的折射系数。折射系数与波长的关系可用塞米尔（Selleimer） 方程式表示如下(λ表示μm)：
n2x=2.454140+0.011249/(λ2-0.011350)-0.014591λ2-6.60×10-5λ4
n2y=2.539070+0.012711/(λ2-0.012523)-0.018540λ2+2.00×10-4λ4
n2z=2.586179+0.013099/(λ2-0.011893)-0.017968λ2-2.26×10-4λ4
在1.064um光下，LBO晶体的有效SHG系数是KDP的3倍. 点群mm2的LBO晶体的非零非线性（光学）极化率 计算如下：
d31=1.05±0.09pm/V
d32=-0.98±0.09pm/V
d33=0.05±0.006pm/V
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表2. 主要折射系数
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波长(nm)
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nx
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ny
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nz
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1064
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1.5656
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1.5905
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1.6055
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532
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1.5785
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1.6065
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1.6212
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355
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1.5973
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1.6286
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1.6444
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LBO的光损伤阈值是常用无机非线性光学晶体中最高的。因此，它是高功率二次谐波发生器和其他非线性光学应用的最佳选择。表3将LBO与其他常用晶体在1.3ns 1053nm Nd:YLF激光下的光损伤阈值进行了比较。
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表3. LBO晶体 1053nm光损伤阈值
（晶体能量密度(J/cm2)及功率密度(GW/cm2) 比率）
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晶体
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能量密度 (J/cm2)
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功率密度(GW/cm2)
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比率
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KTP
KDP BBO LBO |
6.0
10.9 12.9 24.6 |
4.6
8.4 9.9 18.9 |
1.00
1.83 2.15 4.10 |
LBO 可用于Nd:YAG和Nd:YLF激光二、三倍频的相位匹配，I类、II类匹配皆可。在室温下，二次谐波可达到I类匹配，在551nm至3000nm的较大波长范围内，最大的有效倍频系数在XY和XZ面上（见图1）为：
deff(I)=d32cosφ ----(in XY plane)
deff(I)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
LBO晶体最佳II类匹配的有效倍频系数在YZ和XZ面上（见图2）为：
deff(II)=d31cosθ ----(in YZ plane)
deff(II)=d31cos2θ+d32sin2θ ----(in XZ plane)
使用LBO的Nd:YAG激光在脉冲模式下获得的二次谐波转换率大于70%，三次谐波转换率大于60%，在连续模式下获得的二次谐波转换率大于30%。
◇ 对2W锁模钛宝石激光(＜2ps, 82MHz)倍频可输出功率大于480mW的395nm波长激光，利用5x3x8 mm3 尺寸的LBO晶体可获得的波长范围在700-900nm。
◇ 使用II类18mmLBO晶体的调Q Nd:YAG激光倍频可得到功率大于80W的绿色光。
◇ 使用9mmLBO晶体的泵浦Nd:YLF激光(＞500μJ @1047nm,＜7ns,0-10KHz)倍频转换率大于40％。
◇ 利用LBO晶体和频效应可获得187.7nm波长的真空紫外光。
◇ 对调QNd:YAG激光进行腔内三倍频可获得输出脉冲能量2mJ的衍射极限光束。
LBO晶体的非临界相位匹配具有无离散、接受角度宽、有效系数大的特点，充分利用这一特性可使LBO发挥最佳功效。 使用LBO的Nd:YAG激光在脉冲模式下获得的二次谐波转换率大于70%，在连续模式下获得的二次谐波转换率大于30%，且光束质量好，输出稳定。
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表 4. 1064nm光 I 类NCPM SHG特性
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NCPM 温度
接受角 离散角 温度线宽 有效SHG系数 |
148℃
52 mrad-cm1/2 0 4℃-cm 2.69d36(KDP) |
如图2所示，室温下LBO晶体可在X轴和Z轴方向分别获得I类和II类非临界相位匹配。而且，NCPM频率有可能在X轴或Z轴方向上使波长同时加倍。
图3还给出了LBO晶体在900nm-1700nm较宽基波范围内的温度调谐NCPM测量结果。Nd:YAG1064nm激光NCPM SHG特性在表4列出.
◇ 对25W Antares锁模Nd:YAG激光(76MHz,80ps)腔外倍频可获得平均功率大于11W的532nm激光。
◇ 医用多模调QNd:YAG激光倍频可输出20W的绿色光，输入功率越大输出功率越高。
◇ LBO 能达到1300nm波长的温度调谐NCPM 和较大带宽的波谱NCPM。1300nm的Nd激光倍频输出红色光的性能较好。
LBO应用在OPO和OPA中具有较宽的调谐波长范围和较高功率的特点，是一种性能优异的非线性光学晶体。现已有应用308nmNd:YAG激光和XeC1受激准分子激光二、三倍频泵浦的光学参量放大器（OPA）和光学参量振荡器（OPO）的报道。LBO I, II类相位匹配及NCPM的特性为其在OPO和OPA领域的深入研究和应用提供了广阔的空间。图4提供了在室温下XY面上Nd:YAG激光二、三、四倍频泵浦的LBOI类OPO调谐曲线。图5是在YZ面和XZ面由Nd:YAG激光二、三倍频泵浦的LBOII类OPO调谐曲线。
◇ OPO可由355nm波长光实现相当好的转换效率以及输出540-1030nm范围的波长。
◇ 有报道I类LBO晶体OPA可由355nm波长光实现30%pump-to-signal 能量转换率。
◇ II类NCPM LBO晶体OPO可由308nmXeC1 受激准分子激光泵浦实现16.5％的能量转换率，根据不同的泵源和温度调谐可获得一定范围内的波长调谐。
◇ 利用NCPM技术, I类LBO晶体OPA可在106.5℃-148.5℃温度下由532nm波长Nd:YAG激光倍频泵浦输出从750nm-1800nm的可调范围波长。
◇ 以II类的NCPM LBO 作为光学参量发生器(OPG)，I类临界相位BBO作为光学参量放大器（OPA），用4.8mJ, 30ps，354.7nm波长的激光泵浦，可获得较窄的线宽(0.15nm) 和较高的pump-to-signal 能量转换率(32.7%) 。通过提高LBO的温度和旋转BBO可得到波长从482.6nm-415.9nm 的光。
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波前畸变
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小于 λ/8 @ 633nm
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尺寸公差
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(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.5/-0.1mm) (L≥2.5mm)
(W±0.1mm)x(H±0.1mm)x(L+0.1/-0.1mm) (L<2.5mm) |
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通光孔径
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90% 中央直径
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平面度
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λ/8 @ 633nm
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光洁度
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10/5 to MIL-PRF-13830B
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平行度
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优于20秒
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垂直度
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5 分
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角度偏差
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△θ≤±0.25°,△φ≤±0.25°
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损伤阈值(GW/cm2)
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>10 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (polished only)
>1 for 1064nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated) >0.5 for 532nm, TEM00, 10ns, 10HZ (AR-coated) |
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品质保证期
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一年内正常使用
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备注
1. LBO晶体的潮解性较低，建议用户在干燥的环境中使用和保存晶体。
2. 勿损伤LBO晶体抛光面。