技術(shù)背景

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)當(dāng)使用”β-BBO”以區(qū)別于α-BBO晶型——雖然兩者化學(xué)組成相同，但α-BBO具有中心對(duì)稱(chēng)的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其完全不具備電光效應(yīng)（不過(guò)仍是優(yōu)秀的偏振元件）。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，下文將統(tǒng)一簡(jiǎn)稱(chēng)為BBO。

目前具備電光效應(yīng)的材料并不少，但為特定應(yīng)用選擇最佳材料并非易事。這取決于諸多因素，而在需要處理高功率激光時(shí)，BBO往往是無(wú)可爭(zhēng)議的最佳選擇。其光學(xué)透光范圍覆蓋200nm至2μm以上，尤其對(duì)于腔內(nèi)激光操作至關(guān)重要：它能承受>3GW/cm2的功率密度（1064nm波長(zhǎng)，1ns脈寬），抗光損傷能力遠(yuǎn)超同類(lèi)材料。BBO普克爾斯盒可穩(wěn)定工作在數(shù)百瓦平均功率及數(shù)kW/cm2功率密度下，這是其他材料難以企及的。

除卓越的功率承載能力外，BBO調(diào)Q開(kāi)關(guān)的壓電諧振效應(yīng)極弱。在調(diào)Q應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)50kHz甚至100kHz的重復(fù)頻率；對(duì)于脈寬更短的脈沖選擇應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其上限可達(dá)>5MHz（受驅(qū)動(dòng)器限制）。

與RTP的對(duì)比顯而易見(jiàn)，二者都適用于高重復(fù)頻率場(chǎng)景。BBO的優(yōu)勢(shì)在于光傳播方向與晶體光軸（Z軸）一致，因此不存在靜態(tài)雙折射，且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。結(jié)合晶體本身的高均勻性，單晶器件的消光比通?？蛇_(dá)~1,000:1甚至更高。而RTP的光傳播需沿X或Y軸進(jìn)行，這兩個(gè)方向都存在雙折射，必須進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，因此RTP普克爾斯盒難以實(shí)現(xiàn)同等高對(duì)比度。

既然如此，為何BBO未能成為所有電光應(yīng)用的首選？核心矛盾在于工作電壓。BBO的電光系數(shù)較低，相同尺寸下其半波電壓遠(yuǎn)高于其他普克爾斯盒。例如3×3mm截面、20mm長(zhǎng)的BBO晶體在1064nm下的半波電壓約7kV，是同等尺寸RTP器件的5倍。雖然通過(guò)增加長(zhǎng)徑比可提升靈敏度，但晶體長(zhǎng)度受孔徑限制：對(duì)于≤5×5mm截面的晶體，Z向最大長(zhǎng)度為25mm；5-12mm孔徑的晶體最長(zhǎng)20mm；更大孔徑則需進(jìn)一步縮短長(zhǎng)度。因此對(duì)于大孔徑器件，唯一可行的降壓方案是采用雙晶串聯(lián)結(jié)構(gòu)——這與RTP的雙晶補(bǔ)償設(shè)計(jì)不同，僅是通過(guò)電壓分配來(lái)增強(qiáng)等效電光效應(yīng)。

產(chǎn)品規(guī)格

我們可定制各類(lèi)BBO普克爾斯盒，但以下為標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)配置：

• 封裝：通常采用直徑35mm殼體，長(zhǎng)度由晶體總長(zhǎng)決定（帶同軸連接器或水冷型號(hào)除外）

• 防潮設(shè)計(jì)：因BBO具輕微吸濕性，標(biāo)準(zhǔn)封裝需配備光學(xué)窗口。僅在恒濕環(huán)境中可采用無(wú)窗口設(shè)計(jì)

• 型號(hào)命名：材料(BBO)-孔徑(mm)-長(zhǎng)度(mm)-鍍膜波長(zhǎng)(如AR1064)。例如BBO-4-25-AR1064表示4mm孔徑、25mm長(zhǎng)、1064nm增透鍍膜的單晶；BBO-6-40-AR800則為6mm孔徑的雙晶串聯(lián)結(jié)構(gòu)

典型參數(shù)

*12mm以下大孔徑可選，但需考慮電壓限制（可能需雙晶結(jié)構(gòu)）
**電壓與孔徑正比、與長(zhǎng)度反比
***更長(zhǎng)波長(zhǎng)可能因電壓限制需縮小孔徑

水冷版本

這項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)將BBO普克爾斯盒性能推向新高度，主要針對(duì)兩類(lèi)需求：

1. 高重復(fù)頻率：BBO的介電損耗高于RTP，且工作電壓更高。在≥1MHz頻率下，特殊散熱封裝配合水冷可保持低頻率下的對(duì)比度性能

2. 超高功率：標(biāo)準(zhǔn)器件可承受100W+功率，而水冷設(shè)計(jì)支持3-8mm孔徑的單晶/雙晶/三晶結(jié)構(gòu)，能處理更高功率。水冷殼體提供對(duì)稱(chēng)散熱路徑和冷卻光闌

應(yīng)用場(chǎng)景

BBO普克爾斯盒主要應(yīng)用于以下場(chǎng)景（與RTP類(lèi)似，但功率處理能力更強(qiáng)）：

• 脈沖選擇：將MHz級(jí)鎖模激光（ps/fs級(jí)）降頻至低重復(fù)率，功率耐受性遠(yuǎn)超RTP

• 再生放大器：低損耗、高功率承載能力，且不受KD*P器件在長(zhǎng)電脈沖下的時(shí)域干擾問(wèn)題

• 調(diào)Q操作：水冷型號(hào)可輸出>500W功率

• 脈沖切割：匹配50Ω阻抗驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)亞ns上升時(shí)間，適用于高功率（特別是紫外）光源

我們推薦搭配德國(guó)BME KG公司的高性能驅(qū)動(dòng)器（雙方合作驗(yàn)證過(guò)20MHz連續(xù)脈沖選擇系統(tǒng)），同時(shí)提供以下配套方案：

• 100kHz RTP調(diào)Q驅(qū)動(dòng)器PCD-3000

• [M1000電光調(diào)制放大器]：>1000V輸出，1MHz帶寬

• [M2500中程放大器]：2500V輸出，~600kHz帶寬