第 1 章 LBO晶體的基礎(chǔ)知識(shí)

LBO晶體的晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)：

LBO是一種單斜結(jié)構(gòu)的非中心對(duì)稱晶體，屬于空間群C2（點(diǎn)群2）。LBO的晶體結(jié)構(gòu)由三硼酸根(BO3)和鋰(Li)離子組成。BO3基團(tuán)呈三角形排列，在晶體結(jié)構(gòu)中形成六元環(huán)。Li離子占據(jù)BO3基團(tuán)之間的間隙位置。

LBO晶體具有優(yōu)異的物理特性，如高熱穩(wěn)定性、高損傷閾值和寬透明度范圍。與其他非線性晶體相比，LBO 的熱導(dǎo)率相對(duì)較低，這使得它更容易受到熱效應(yīng)的影響。然而，可以通過在晶體生長和器件操作期間使用適當(dāng)?shù)睦鋮s技術(shù)來減輕這種情況。

LBO晶體中的相位匹配條件：

LBO晶體最關(guān)鍵的特性之一是其實(shí)現(xiàn)相位匹配以實(shí)現(xiàn)高效頻率轉(zhuǎn)換的能力。相位匹配是基波和諧波的波矢量匹配的條件，從而能夠?qū)⒒l率轉(zhuǎn)換為諧波頻率。LBO晶體中的相位匹配條件取決于多種因素，例如晶體取向、溫度和波長。

在 LBO晶體中實(shí)現(xiàn)相位匹配的最常見方法是角度調(diào)諧，即旋轉(zhuǎn)晶體以找到滿足相位匹配條件的最佳角度。最佳角度取決于非線性過程的類型、波長和晶體厚度。在 LBO晶體中實(shí)現(xiàn)相位匹配的其他方法包括溫度調(diào)諧和準(zhǔn)相位匹配。

LBO晶體的非線性光學(xué)系數(shù)：

LBO晶體的非線性光學(xué)系數(shù)在決定倍頻和其他非線性光學(xué)過程的效率方面起著至關(guān)重要的作用。最重要的系數(shù)是二次諧波產(chǎn)生 (SHG) 系數(shù)，它負(fù)責(zé) LBO晶體中的倍頻。LBO的倍頻系數(shù)比常用的非線性晶體磷酸二氫鉀（KDP）高約1.5倍。

LBO晶體的SHG系數(shù)取決于多種因素，例如晶體取向、溫度和晶體質(zhì)量。LBO晶體中獲得最大倍頻效率的最佳晶體方向是 I 型相位匹配方向，它對(duì)應(yīng)于輸入和輸出偏振之間的 90 度角。

LBO晶體生產(chǎn)的晶體生長方法：

已經(jīng)開發(fā)出多種晶體生長方法來生產(chǎn)高質(zhì)量的 LBO晶體。最常用的方法是直拉法、助熔劑法和頂晶溶液生長（TSSG）法。

直拉法是一種成熟的生長大型、高質(zhì)量單晶的技術(shù)。它包括在坩堝中熔化起始材料，并從熔體中緩慢拉出籽晶，同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶體以保持均勻生長。助熔劑法是另一種常見的技術(shù)，涉及將起始材料溶解在助熔劑中并緩慢冷卻溶液以形成晶體。

TSSG方法是一種相對(duì)較新的技術(shù)，因其能夠生產(chǎn)低缺陷密度的高質(zhì)量晶體而受到歡迎。它涉及使用籽晶從過飽和溶液中引發(fā)晶體生長。TSSG方法可以生產(chǎn)具有受控缺陷密度和取向的晶體，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳相位匹配條件至關(guān)重要。

總之，本章概述了 LBO晶體的基礎(chǔ)知識(shí)，包括晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、相位匹配條件、非線性光學(xué)系數(shù)和晶體生長方法。了解這些特性對(duì)于設(shè)計(jì)和生長適用于各種應(yīng)用的高質(zhì)量 LBO晶體至關(guān)重要

第 2 章 LBO晶體的晶體生長技術(shù)

晶體生長是生產(chǎn)高質(zhì)量LBO晶體的關(guān)鍵步驟。晶體生長技術(shù)的選擇可以顯著影響所得晶體的晶體質(zhì)量、缺陷密度和光學(xué)特性。本章詳細(xì)討論了用于 LBO晶體生產(chǎn)的不同晶體生長技術(shù)。

直拉法：

直拉法是一種成熟的晶體生長技術(shù)，幾十年來一直用于生產(chǎn)高質(zhì)量單晶。在此方法中，起始材料，通常是氧化鋰 (Li2O) 和氧化硼 (B2O3)，在高溫（900 °C 以上）下在坩堝中熔化。將籽晶（通常是小型 LBO晶體）緩慢浸入熔體中，并以受控速率拉起，同時(shí)旋轉(zhuǎn)以保持均勻生長。當(dāng)籽晶被拉起時(shí)，它不斷熔化并凝固形成單晶。

直拉法可以生產(chǎn)具有優(yōu)異晶體質(zhì)量和低缺陷密度的大型 LBO晶體。然而，該方法相對(duì)較慢，需要仔細(xì)控制溫度、旋轉(zhuǎn)和提拉速率以保持均勻生長。此外，高溫熔體會(huì)與坩堝材料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致所得晶體中出現(xiàn)雜質(zhì)和缺陷。

助熔劑法：

助熔劑法是LBO晶體生產(chǎn)的另一種常用技術(shù)。在此方法中，起始材料在高溫（800 °C 以上）下溶解在助熔劑中，助熔劑通常是氟化鉀 (KF) 和氧化硼 (B2O3) 的混合物。然后將溶液緩慢冷卻以形成LBO晶體。

助熔劑法可以生產(chǎn)缺陷密度低、光學(xué)質(zhì)量高的大型 LBO晶體。使用助熔劑有助于減少晶體中的雜質(zhì)和缺陷，從而提高晶體質(zhì)量。然而，助熔劑方法可能難以控制，并可能導(dǎo)致晶體生長不均勻和晶體形狀不規(guī)則。

頂晶溶液生長 (TSSG) 方法：

頂晶溶液生長（TSSG）方法是一種相對(duì)較新的技術(shù)，近年來在生產(chǎn)高質(zhì)量 LBO晶體方面得到了普及。在此方法中，將小籽晶放置在生長容器中的起始材料（通常是 Li2O 和 B2O3）的過飽和溶液頂部。然后將溶液緩慢冷卻以允許晶體從晶種生長。

TSSG方法可以生產(chǎn)具有低缺陷密度和優(yōu)異光學(xué)性能的高質(zhì)量 LBO晶體。籽晶的使用有助于控制晶體取向和缺陷密度，從而提高晶體質(zhì)量。該方法也相對(duì)較快，可以產(chǎn)生高生長速率的晶體。然而，TSSG方法需要仔細(xì)控制冷卻速率、籽晶尺寸和起始材料的濃度，以保持均勻的晶體生長。

混合方法：

還開發(fā)了一種結(jié)合了直拉法和 TSSG方法優(yōu)點(diǎn)的混合方法來生產(chǎn) LBO晶體。在此方法中，首先使用 TSSG方法生長小籽晶，然后將晶體附著在棒上并用作直拉法的籽晶。所得晶體是一種雜化晶體，具有低缺陷密度和高光學(xué)質(zhì)量。

結(jié)論：

晶體生長是生產(chǎn)高質(zhì)量LBO晶體的關(guān)鍵步驟。晶體生長技術(shù)的選擇可以顯著影響所得晶體的晶體質(zhì)量和光學(xué)特性。直拉法、通量法和 TSSG 法是生產(chǎn) LBO晶體最常用的技術(shù)，每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。直拉法可以生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的大單晶，而助熔劑法可以減少晶體中的雜質(zhì)和缺陷。TSSG方法可以精確控制晶體取向和缺陷密度，混合方法結(jié)合了 TSSG 和 Czochralski 方法的優(yōu)點(diǎn)。

晶體生長方法的選擇取決于幾個(gè)因素，例如所需的晶體尺寸、質(zhì)量和應(yīng)用要求。此外，必須仔細(xì)控制晶體生長參數(shù)，例如溫度、冷卻速率和晶種尺寸，以保持均勻生長并達(dá)到所需的晶體質(zhì)量。總的來說，本章討論的晶體生長技術(shù)為高質(zhì)量 LBO晶體的生產(chǎn)方法提供了寶貴的見解。了解這些技術(shù)對(duì)于晶體生長工藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化以及用于光學(xué)和光子學(xué)各種應(yīng)用的高質(zhì)量 LBO晶體的生產(chǎn)至關(guān)重要。

第 3 章 LBO晶體的表征方法

LBO晶體的表征對(duì)于了解其特性并優(yōu)化其在各種應(yīng)用中的性能至關(guān)重要。本章討論用于 LBO晶體的不同表征方法。

X射線衍射（XRD）：

X 射線衍射是確定 LBO晶體的晶體結(jié)構(gòu)和取向的強(qiáng)大技術(shù)。XRD 涉及將 X 射線束照射到晶體上并測(cè)量散射 X 射線的強(qiáng)度和方向。通過分析散射的 X 射線，可以確定晶體結(jié)構(gòu)和取向。XRD 可用于識(shí)別 LBO晶體的晶體結(jié)構(gòu)和取向，這對(duì)于在各種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)最佳相位匹配條件至關(guān)重要。XRD 還可用于確定晶體質(zhì)量和晶體中的缺陷，例如孿生和位錯(cuò)。

光學(xué)顯微鏡：

光學(xué)顯微鏡是表征 LBO晶體表面形態(tài)和缺陷的常用技術(shù)。光學(xué)顯微鏡涉及用光束照射晶體并通過顯微鏡觀察反射或透射光。通過分析表面形貌和缺陷，可以確定晶體質(zhì)量。

光學(xué)顯微鏡可用于識(shí)別表面缺陷，例如劃痕、裂紋和凹坑，這些缺陷可能會(huì)影響晶體在各種應(yīng)用中的性能。光學(xué)顯微鏡也可用于確定晶體的厚度和均勻性。

拉曼光譜：

拉曼光譜是表征 LBO晶體振動(dòng)特性的強(qiáng)大技術(shù)。拉曼光譜涉及將激光束照射到晶體上并測(cè)量不同波長的散射光。通過分析散射光，可以確定晶體的振動(dòng)模式和頻率。

拉曼光譜可用于識(shí)別 LBO晶體中的雜質(zhì)和缺陷，這些雜質(zhì)和缺陷會(huì)影響其在各種應(yīng)用中的性能。拉曼光譜還可用于確定晶體質(zhì)量和相純度。

二次諧波產(chǎn)生 (SHG) 測(cè)量：

SHG測(cè)量是表征 LBO晶體非線性光學(xué)特性的常用技術(shù)。SHG測(cè)量是將特定波長的激光束照射到晶體上并測(cè)量晶體產(chǎn)生的二次諧波的強(qiáng)度。通過分析二次諧波的強(qiáng)度，可以確定晶體的非線性光學(xué)系數(shù)。

SHG測(cè)量可用于確定 LBO晶體的非線性光學(xué)系數(shù)，這對(duì)于優(yōu)化其在各種應(yīng)用中的性能至關(guān)重要。SHG測(cè)量還可用于確定晶體質(zhì)量和缺陷，例如域結(jié)構(gòu)和不均勻性。

光致發(fā)光 (PL) 光譜：

PL光譜是一種用于表征 LBO晶體發(fā)光特性的強(qiáng)大技術(shù)。PL光譜涉及將激光束照射到晶體上并測(cè)量不同波長的發(fā)射光。通過分析發(fā)射的光，可以確定晶體的發(fā)光特性和缺陷。PL光譜可用于識(shí)別 LBO晶體中的雜質(zhì)和缺陷，這些雜質(zhì)和缺陷會(huì)影響其在各種應(yīng)用中的性能。PL光譜還可用于確定晶體質(zhì)量和均勻性。

結(jié)論：

表征方法對(duì)于了解 LBO晶體在各種應(yīng)用中的特性和優(yōu)化性能至關(guān)重要。XRD、光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜、SHG測(cè)量和 PL光譜是表征 LBO晶體最常用的技術(shù)。表征方法的選擇取決于幾個(gè)因素，例如所需的信息、晶體尺寸和應(yīng)用要求。必須仔細(xì)控制表征參數(shù)，例如激光波長、測(cè)量條件和樣品制備，以獲得準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。

總體而言，本章討論的表征方法為 LBO晶體的表征方法提供了寶貴的見解。了解這些方法對(duì)于光學(xué)和光子學(xué)中各種應(yīng)用的 LBO晶體的設(shè)計(jì)和優(yōu)化至關(guān)重要。除了本章討論的方法之外，還有其他幾種技術(shù)可用于表征 LBO晶體，例如原子力顯微鏡 (AFM)、透射電子顯微鏡 (TEM) 和傅里葉變換紅外光譜 (FTIR) ）。技術(shù)的選擇取決于需要表征的具體屬性，例如晶體結(jié)構(gòu)、缺陷和光學(xué)屬性。值得注意的是，本章討論的表征方法不僅限于LBO晶體，也可以應(yīng)用于其他非線性晶體。這些方法的理解和應(yīng)用對(duì)于各種非線性光學(xué)器件和應(yīng)用的開發(fā)和優(yōu)化至關(guān)重要。

第 4 章 LBO晶體的應(yīng)用

LBO晶體具有獨(dú)特的特性，使其成為光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域各種應(yīng)用的理想選擇。本章討論 LBO晶體的一些最常見的應(yīng)用。

倍頻：

LBO晶體最常見的應(yīng)用之一是倍頻，即激光束的基頻加倍以產(chǎn)生更高頻率的輸出。LBO晶體具有較高的二次諧波生成 (SHG) 系數(shù)，這使其成為高效倍頻的理想選擇。

倍頻可用于各種應(yīng)用，例如激光打印、激光冷卻和量子光學(xué)。在激光打印中，倍頻用于產(chǎn)生具有鮮明對(duì)比度和鮮艷色彩的高質(zhì)量圖像。在激光冷卻中，倍頻用于將原子和分子冷卻到極低的溫度，以適應(yīng)各種應(yīng)用，例如量子計(jì)算和原子鐘。在量子光學(xué)中，倍頻用于生成糾纏光子對(duì)以進(jìn)行量子信息處理。

光參量放大 (OPA)：

光參量放大 (OPA) 是一種非線性過程，涉及將高能光子轉(zhuǎn)換為兩個(gè)低能光子。LBO晶體具有較高的非線性系數(shù)，這使其成為高效 OPA 的理想選擇。

OPA 可用于各種應(yīng)用，例如生物醫(yī)學(xué)成像、光譜學(xué)和電信。在生物醫(yī)學(xué)成像中，OPA 用于生成生物組織的高分辨率圖像，提高對(duì)比度并降低光毒性。在光譜學(xué)中，OPA 用于生成可調(diào)諧光源，用于各種應(yīng)用，例如化學(xué)分析和材料表征。在電信領(lǐng)域，OPA 用于放大和轉(zhuǎn)換光通信系統(tǒng)中的信號(hào)。

和頻生成 (SFG)：

和頻生成 (SFG) 是一個(gè)非線性過程，涉及將兩個(gè)輸入光子轉(zhuǎn)換為頻率等于輸入頻率之和的單個(gè)輸出光子。LBO晶體具有較高的非線性系數(shù)，這使其成為高效 SFG 的理想選擇。

SFG 可用于各種應(yīng)用，例如表面科學(xué)、分子光譜和環(huán)境監(jiān)測(cè)。在表面科學(xué)中，SFG 用于研究材料的表面特性，例如表面上分子的方向和堆積密度。在分子光譜學(xué)中，SFG 用于探測(cè)各種環(huán)境（例如液體和氣體）中分子的振動(dòng)特性。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，SFG用于檢測(cè)水和空氣中的污染物和污染物。

光參量振蕩 (OPO)：

光參量振蕩 (OPO) 是一種非線性過程，涉及在諧振腔中將高能光子轉(zhuǎn)換為兩個(gè)低能光子。LBO晶體具有較高的非線性系數(shù)，這使其成為高效 OPO 的理想選擇。

OPO 可用于多種應(yīng)用，例如量子光學(xué)、光譜學(xué)和計(jì)量學(xué)。在量子光學(xué)中，OPO 用于生成壓縮光態(tài)，用于各種應(yīng)用，例如量子通信和量子傳感。在光譜學(xué)中，OPO 用于生成可調(diào)諧光源，用于各種應(yīng)用，例如化學(xué)分析和材料表征。在計(jì)量學(xué)中，OPO 用于生成頻率梳以進(jìn)行精確的頻率測(cè)量。

結(jié)論：

LBO晶體具有獨(dú)特的特性，非常適合光學(xué)和光子學(xué)中的各種應(yīng)用，例如倍頻、OPA、SFG 和 OPO。LBO晶體的理解和優(yōu)化對(duì)于各種非線性光學(xué)器件和應(yīng)用的開發(fā)和優(yōu)化至關(guān)重要。本章討論的應(yīng)用不僅限于 LBO晶體，也可以應(yīng)用于其他非線性晶體。各種非線性光學(xué)器件和應(yīng)用的開發(fā)和優(yōu)化依賴于對(duì)這些技術(shù)的理解和應(yīng)用。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且最大長度為40mm的大尺寸LBO元件。請(qǐng)點(diǎn)擊https://www.sinteclaser.com/optical/lbo-crystal.html了解更多LBO晶體產(chǎn)品信息。