技術(shù)背景
嚴(yán)格來說，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具有中心對稱的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其完全不具備電光效應(yīng)（不過仍是優(yōu)秀的偏振元件）。為簡潔起見，下文將統(tǒng)一簡稱為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，BBO往往是無可爭議的最佳選擇。其光學(xué)透光范圍覆蓋200nm至2μm以上，尤其對于腔內(nèi)激光操作至關(guān)重要：它能承受>3GW/cm2的功率密度（1064nm波長，1ns脈寬），抗光損傷能力遠超同類材料。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開關(guān)的壓電諧振效應(yīng)極弱。在調(diào)Q應(yīng)用中可實現(xiàn)50kHz甚至100kHz的重復(fù)頻率；對于脈寬更短的脈沖選擇應(yīng)用，實驗驗證其上限可達>5MHz（受驅(qū)動器限制）。
與RTP的對比顯而易見，二者都適用于高重復(fù)頻率場景。BBO的優(yōu)勢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常可達~1,000:1甚至更高。而RTP的光傳播需沿X或Y軸進行，這兩個方向都存在雙折射，必須進行補償設(shè)計，因此RTP普克爾斯盒難以實現(xiàn)同等高對比度。
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高于其他普克爾斯盒。例如3×3mm截面、20mm長的BBO晶體在1064nm下的半波電壓約7kV，是同等尺寸RTP器件的5倍。雖然通過增加長徑比可提升靈敏度，但晶體長度受孔徑限制：對于≤5×5mm截面的晶體，Z向最大長度為25mm；5-12mm孔徑的晶體最長20mm；更大孔徑則需進一步縮短長度。因此對于大孔徑器件，唯一可行的降壓方案是采用雙晶串聯(lián)結(jié)構(gòu)——這與RTP的雙晶補償設(shè)計不同，僅是通過電壓分配來增強等效電光效應(yīng)。
產(chǎn)品規(guī)格
我們可定制各類BBO普克爾斯盒，但以下為標(biāo)準(zhǔn)型號配置：
封裝：通常采用直徑35mm殼體，長度由晶體總長決定（帶同軸連接器或水冷型號除外）
防潮設(shè)計：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)境中可采用無窗口設(shè)計
型號命名：材料(BBO)-孔徑(mm)-長度(mm)-鍍膜波長(如AR1064)。例如BBO-4-25-AR1064表示4mm孔徑、25mm長、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)
| 參數(shù) | 指標(biāo)值 |
|---|---|
| 透光率(1064nm) | >98.5% |
| 標(biāo)準(zhǔn)孔徑 | 2/3/4/5/6/7/8mm* |
| 半波電壓(1064nm) | 3×3×20mm晶體約7kV** |
| 消光比 | >30dB（典型值） |
| 電容 | 5-10pF（典型值） |
| 損傷閾值 | >1GW/cm2 @1064nm (10ns脈寬) |
| 適用波長 | 220nm-2,000nm*** |
*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、與長度反比
***更長波長可能因電壓限制需縮小孔徑
水冷版本
這項創(chuàng)新設(shè)計將BBO普克爾斯盒性能推向新高度，主要針對兩類需求：
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比度性能
超高功率：標(biāo)準(zhǔn)器件可承受100W+功率，而水冷設(shè)計支持3-8mm孔徑的單晶/雙晶/三晶結(jié)構(gòu)，能處理更高功率。水冷殼體提供對稱散熱路徑和冷卻光闌
應(yīng)用場景
BBO普克爾斯盒主要應(yīng)用于以下場景（與RTP類似，但功率處理能力更強）：
脈沖選擇：將MHz級鎖模激光（ps/fs級）降頻至低重復(fù)率，功率耐受性遠超RTP
再生放大器：低損耗、高功率承載能力，且不受KD*P器件在長電脈沖下的時域干擾問題
調(diào)Q操作：水冷型號可輸出>500W功率
脈沖切割：匹配50Ω阻抗驅(qū)動器可實現(xiàn)亞ns上升時間，適用于高功率（特別是紫外）光源
我們推薦搭配德國BME KG公司的高性能驅(qū)動器（雙方合作驗證過20MHz連續(xù)脈沖選擇系統(tǒng)），同時提供以下配套方案：
100kHz RTP調(diào)Q驅(qū)動器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
