Beeta bariumboraatti (-bab₂o₄, lyhennettynä BBO: ksi) on tärkeä epälineaarinen optinen kristalli, jolla on erinomaiset epälineaariset optiset kertoimet, laaja siirto -alue ja suuri vauriokynnys, mikä tekee siitä laajasti sovellettavan lasertekniikassa, optisen viestinnän, spektroskopian ja muiden kenttien .} optisen optisen parametrien ensisijaisen sovelluksen kanssa värähtely, ultraopea laserpulssin tuotanto ja optinen tietojenkäsittely, samalla kun tutkitaan myös tulevia kehityssuuntauksia .
1. Johdanto
Beeta barium boraatti (BBO) Crystal on keinotekoisesti kasvatettu kristalli, jota käytetään laajasti epälineaarisessa optiikassa, jonka Fujian Institute of Fujian Institute on ensin kehittänyt aineen rakennetta, Kiinan tiedeakatemia, 1980 -luvulla . johtuen erinomaisista epälineaarisista optisista ominaisuuksista, BBO: ssa on nopeasti avainmateriaalit Laser -tekniikassa .}
Leveä siirtoalue (190–3500 nm), sopii ultraviolettille lähes infrapuna-aallonpituuksille;
Korkea epälineaarinen kertoimet (d₁₁ ≈ 2,3 pm/tilavuus), mikä mahdollistaa tehokkaan taajuuden muuntamisen;
High damage threshold (>5 GW/cm²), mikä tekee siitä sopivan suuritehoisiin laserjärjestelmiin;
Erinomainen lämpö- ja kemiallinen stabiilisuus, varmistaen pitkäaikaisen luotettavuuden .
Näiden ominaisuuksien ansiosta BBO-kiteillä on ratkaiseva rooli erilaisissa korkean teknologian sovelluksissa .
2. lasertaajuusmuunnos
Lasertaajuusmuutos on yksi BBO-kiteiden tyypillisimmistä sovelluksista . laserjärjestelmissä tarvitaan usein erilaisia aallonpituuksia, ja BBO voi saavuttaa aallonpituuden muuntamisen epälineaaristen optisten vaikutusten, kuten toisen harmonisen sukupolven (SHG), sum-frequency Generation (SFG) ja ero-määrän muodostumisen (DFG) {4} kautta
(1) Toinen harmoninen sukupolvi (SHG)
BBO -kiteitä käytetään yleisesti infrapunalaserien (e . g ., 1064 nm: n muuntamiseen vihreään valoon (532 nm), sovellusten kanssa lasernäytöissä, lääketieteellisissä lasereissa ja laserprosessoinnissa .}
Vihreät laserit: BBO SHG: n kautta tuotettuja 532 nm
UV -lasertuotanto: BBO voi edelleen kaksinkertaistaa 532 nm: n laserien taajuuden tuottamaan 266 nm: n ultraviolettivalon tarkkuus- ja tieteelliseen tutkimukseen .
(2) Sum-taajuus ja erotaajuuden luominen (SFG/DFG)
BBO -kiteitä voidaan käyttää myös SFG- ja DFG -prosesseissa uusien aallonpituuksien tuottamiseksi . -esimerkkejä ovat:
Viritettävät laserjärjestelmät: Yhdistettynä optiseen parametriseen värähtelyyn (OPO), BBO voi tuottaa viritettäviä lasereita UV: stä IR: hen spektroskopia- ja LIDAR -sovelluksissa .
Terahertsin aallonmuodostus: DFG: n kautta BBO voi tuottaa terahertsiaaltoja turvatarkastusten ja tuhoamattomien testausten . varten
3. optinen parametrinen värähtely (OPO)
Optinen parametrinen värähtely (OPO) on tekniikka, joka käyttää epälineaarisia kiteitä kiinteän aallonpituuslaserien muuntamiseen viritettäviksi laseriksi . johtuen laajasta siirto-alueestaan ja korkeasta epälineaarisesta kertoimesta, BBO on ihanteellinen valinta OPO-järjestelmille . -sovelluksia:
Spektroskopiatutkimus: BBO-OPO voi tuottaa laajasti viritettäviä lasereita molekyylispektroskopialle ja kemiallisten reaktion dynamiikkatutkimuksille .
Ympäristön seuranta: OPO-järjestelmät voivat havaita ilmakehän epäpuhtauksien absorptiospektrit (e . g ., no₂, soh) korkean tarkkuuden ympäristön seurannassa .
Sotilaallinen ja kaukokartoitus: BBO-OPO-lasereita voidaan käyttää LIDAR: ssä pitkän kantaman kohteen havaitsemiseen ja ilmakehän koostumuksen analyysiin .
4. ultraopea laserpulssin luominen
BBO -kiteillä on merkittävä rooli ultraopealla laserilla (femtosekunnissa ja pikosekunnissa) järjestelmissä, jotka tarjoavat ainutlaatuisia etuja mikromakkeiden, biokuvien ja kvanttioptiikan tutkimuksessa . BBO: ta voidaan käyttää:
Pulssin pakkaus: Epälineaariset vaikutukset BBO: ssa purkivat laserpulssin leveydet, lisäämällä piikkitehoa .
SuperContinuum Generation: UltraShort -laserpulssit, jotka kulkevat BBO: n läpi
ATTOSECOND LASER -tekniikka: BBO on kriittinen korkean harmonisen sukupolven (HHG), mikä mahdollistaa ATTOSECOND (10⁻¹⁸ S) Laser-pulssit ultraplantisen atomien ja molekyylidynamiikan tutkimiseksi .}}
5. optinen tietojenkäsittely ja kvanttioptiikka
BBO -kiteillä on myös tärkeitä sovelluksia optisessa tietojenkäsittelyssä ja kvanttioptiikassa:
Quantum-Agnangled Foton -parin muodostuminen: BBO voi tuottaa takertuneita fotonipareja spontaanin parametrisen alamäkeen (SPDC) kautta kvanttiviestinnän (E . g ., kvanttivaimenjakauma, qkd) ja kvanttilaskenta .
All-optinen kytkentä ja modulaatio: BBO: n epälineaariset vaikutukset mahdollistavat optiset kytkimet ja modulaattorit, parantamalla tiedonsiirtoasteita optisissa viestintäjärjestelmissä .
Optinen tietojenkäsittely: Tutkijat tutkivat BBO: n potentiaalia optisissa hermoverkoissa ja fotonisessa laskennassa .
6. tulevat kehityssuuntaukset
Vaikka BBO -kiteitä käytetään jo laajasti, niiden tulevaisuuden kehitys kohtaa sekä haasteita että mahdollisuuksia:
Korkeamman voiman lasersovellukset: Laser-tekniikan kehittyessä BBO-kiteiden on edelleen lisättävä niiden vauriokynnysarvoa korkeamman tehon järjestelmien sijoittamiseksi .
Uudet komposiittioptiset materiaalit: BBO: n yhdistäminen muiden materiaalien kanssa (E . g ., ajoittain poltetut kiteet) voisi parantaa epälineaarisen muuntamisen tehokkuutta .
Integroidut optiset laitteet: Tulevat BBO-kiteet voidaan integroida kompakteille lasereille ja kvanttioptisille laitteille . mikrooptisiin siruihin .
Hienojen valmistustekniikat: Nykyinen BBO-kidekasvu on kallista, mutta prosessien optimointi (E . g ., vuon kasvu) voisivat vähentää kustannuksia ja laajentaa sovelluksia .
7. johtopäätös
Poikkeuksellisten epälineaaristen optisten ominaisuuksien ansiosta Beta Barium Baoraa (BBO) on korvaamaton rooli lasertaajuusmuutoksissa, optisessa parametrisessa värähtelyssä, ultrasasterissa ja kvanttioptiikassa {. nopeamman kehityksen ja fotoniikan sovellusten nopeamman kehityksen kanssa, ja se jatkuu laajentuessa, varmistaa Laitteet . Tulevat tutkimussuunnat sisältävät kidekeiden suorituskyvyn parantamisen, uusien komposiittirakenteiden kehittämisen ja sovellusten kehittämisen integroidussa optiikassa ja kvanttitekniikassa .