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α-BBO 晶体
- α相偏硼酸钡晶体（α-BaB2O4，α-BBO）是负单轴晶体，在190-3500 nm的宽透过范围内具有较大的双折射。α-BBO晶体是一种优秀的晶体，尤其适用于紫外和高功率应用。α-BBO的物理、化学、光学和热性质与β-BBO晶体相似，但由于其晶体结构的中心对称性，α-BBO不存在非线性光学特性。
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产品介绍：
α相偏硼酸钡晶体（α-BaB2O4，α-BBO）是负单轴晶体，在190-3500 nm的宽透过范围内具有较大的双折射。α-BBO晶体是一种优秀的晶体，尤其适用于紫外和高功率应用。α-BBO的物理、化学、光学和热性质与β-BBO晶体相似，但由于其晶体结构的中心对称性，α-BBO不存在非线性光学特性。
主要优点：
• 高紫外透过率
• 较大的双折射
• 体积吸收率低，适合高功率应用
• 高损伤阈值
• 稳定的物理机械特性
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表1. 基本特性 |
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晶体结构 |
三方 |
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透射范围 |
190-3500 nm |
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密度 |
3.85 g/cm3 |
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吸湿性 |
低 |
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莫氏硬度 |
4.5 Mohs |
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热膨胀系数 |
-9.3×10-6 /℃（C） -9.5×10-6 /℃（A） |
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损伤阈值 |
1 GW/cm2 @ 1064 nm，10 ns，10 Hz（增透膜） |
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折射率 |
no=1.6776，ne=1.5534，@ 532 nm no=1.6579，ne=1.5379，@ 1064 nm |
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Sellmeier方程（λ单位μm） |
no2 = 2.7471 + 0.01878 / (λ2 - 0.01822) - 0.01354 λ2 ne2 = 2.37153 + 0.01224 / (λ2 - 0.01667) - 0.01516 λ2 |
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表2. 产品指标 |
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尺寸 |
通光截面可达ϕ50 mm 长度尺寸可达40 mm |
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光洁度 |
10/5 参考MIL-PRF-13830B标准 |
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光轴定向精度 |
6′ |
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平行度 |
20″ |
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平面度 |
λ/4 @ 633 nm |
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有效通光孔径 |
＞90% |
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镀膜 |
增透膜或保护膜 |
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支架 |
根据客户要求 |
图1. 透过曲线
α-BBO晶体一种性能优良的双折射晶体
福晶科技拥有业内最大的α-BBO晶体生产规模，大尺寸毛坯生长技术引领世界水平
光在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个。光波入射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象即为双折射（如图1所示）。产生双折射现象的晶体叫做双折射晶体，其作用类似于两个透振方向互相垂直的起偏器。
α-BBO晶体是一种性能突出的双折射晶体，具有大的双折射率、宽的透光范围等优异的光学特性，广泛应用于光偏转技术、高功率激光和超快激光应用等领域。
主要用于制作：
1.紫外偏振棱镜如格兰泰勒棱镜、渥拉斯顿棱镜；
2.高功率光隔离器；
3.超快激光的群速失配补偿器等。
α-BBO晶体的一些特性
双折射晶体的种类众多，α-BBO以其优异的光学特性弥补了YVO4、CaCO3等传统双折射晶体的不足，是一种理想的紫外双折射晶体。
1.α-BBO晶体简介
众所周知，低温相 β- BBO晶体是一种优良的非线性光学晶体，在激光倍频、混频和光参量振荡等方面应用广泛。福晶科技是BBO晶体世界领导者，全球市场份额高达70%以上，在三十余年的发展历程中对超快激光、量子科学发展起到了巨大的推动作用，可点击阅读相关文章进行了解：
高温相α-BBO晶体属三方晶系，单胞参数为：a=b=0.7235nm，c=3.9192 nm。高温相α-BBO晶体为负光轴晶体，具有大的双折射率，透光范围为189～3500nm，物理化学性能稳定，机械加工性能优异。但因为具有中心对称结构，因此不同于β-BBO，α-BBO晶体无二阶非线性效应。
2.光在α-BBO晶体中的传播
(1)斜入射：
①由于光轴在入射面内（此处是纸面），两主截面重合，所以，两光均在入射面内，o光光矢量垂直于入射面，e光光矢量平行于入射面（如图2所示）。
②若光轴不在入射面内时，两主截面不再重合，E点已不在入射面内，e光也不在入射面内。
③当入射方向与光轴平行时，e光将与入射线在法线同侧（如图3所示）。
(2)垂直入射：
①光轴垂直于晶体表面且平行于入射面。o、e光速度相同，方向相同，不发生双折射（如图4所示）。
②光轴平行于晶体表面且垂直于入射面。o、e光方向相同，但光速不同，直观上不分开，要发生双折射（如图5所示）。
③光轴平行于晶体表面且平行于入射面。o、e光方向相同，但速度不同，直观上不分开，要发生双折射（如图6所示）。
3.α-BBO晶体的光学特性
α-BBO晶体具有非常良好的光学性能，在紫外到中红外都具有很好的透过，它有如下一些特征：
(1)具有大的双折射率；
(2)透光范围为189~3500nm；
(3)物理化学性能稳定；
(4)机械加工性能优异；
(5)尤其在紫外区的透过率很高（95%），其性能优于YVO4和CaCO3晶体。表1列举了α-BBO晶体与二者的对比：
二 福晶科技α-BBO晶体的发展情况
福晶科技从事α－BBO晶体生长研发多年，在原料配方设计、原料合成处理、温场设计优化等方面积累了大量研究实验的成果和经验，拥有业内最大的α-BBO晶体生产规模，并于2022年在大尺寸α-BBO晶体毛坯生长技术领域取得了重要突破，实现了1公斤级别大尺寸、高质量毛坯的稳定生长，将现有报道中世界α-BBO晶体生长水平向前推进了一步（如图7所示）。
福晶科技的α-BBO晶体生长经过多年研发创新，技术水平处于世界领先水平。
1、通过特殊的离子掺杂技术，保证晶体结构稳定[3][4]，同时改善了内部应力，减少了晶体加工过程中的开裂。
偏硼酸钡（BaB2O4）存在着高温相（α-BBO）和低温相（β- BBO）两种多型体，熔点为1095℃，其相变温度为925℃左右[1]。通常α-BBO晶体采用提拉法（CZ法）从BBO熔体生长，但在生长过程中，开始可以长出十分透明、完整的α- BBO单晶，但随着晶体冷却通过相变点温度（925℃）时，晶体就从α相转变成β相，结果引起了晶体失透及破坏性破碎。而且提拉法生长的α-BBO晶体容易沿着（001）解理。因此，采用CZ法从BBO熔体中生长出大尺寸完整的、高质量的α-BBO晶体是非常困难的。项目团队对α-BBO原料进行特殊的离子掺杂，使得α-BBO晶体从高温降至低温的情况下不发生相变，仍然保持α相晶体结构，从而避免了因结构变化而导致的晶体严重开裂现象。另一方面，由于晶体高温生长，内部不可避免存在热应力，在后续的切割抛光等加工过程容易导致开裂，掺杂离子的加入，有效改善了内部的热应力，极大减少了后续加工过程中发生的开裂现象，对于提高成品率、降低成本起到了巨大的贡献作用。
2、通过精确的自动提拉控制，结合各个工艺参数的优化，使得晶体内部缺陷极少，光学均匀性高，从而使晶体具备体吸收小、波前畸变小的特点。国内能够批量提供α-BBO晶体及器件的厂家屈指可数，福晶科技拥有数十台自动化生长炉生产α-BBO晶体，能够稳定提供高质量、性能优异的α-BBO晶体及元件（如图8所示）。
3.α-BBO晶体产品指标
福晶科技可稳定、批量供应大尺寸、高精度的α-BBO晶体元器件，基本加工指标如表2所示。
福晶科技生长的α-BBO晶体内部质量良好，晶体吸收小（图9），具有良好的紫外透过（图10）。
获取更多更详细的α-BBO晶体特性以及相关的产品信息请和我们的销售团队联系:
销售邮箱：
sales@castech.com
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+86-(0)591-83710533
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+86-(0)591-83771604
+86-(0)591-83517265
参考文献：
[1]Levin EM，Mccurdie HF.j.Research of the National Bureau of Standards，
1949，42(2):131-138.
[2]许婕, 陈理想, 郑国梁等. 双折射晶体中旋光效应的耦合波理论[J]. 物理学报, 2007, 56(8):4615-4621.
[3]吴少凡,大尺寸双折射晶体YVO4和α-BBO生长研究.中国科学院福建物质结构研究所学位论文-2002.
[4]Wu shaofanWang，Guofu，Xie JianLing et al.Jorunal of Crystal Growth，
2002，(245):84-86.
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