Низкотемпературная фаза метабората бария (β-BaB₂O₄, Сокращенно BBO) кристалл относится к трехчастной кристаллической системе, 3m точечная группа. В 1949 году Левини другие. открыли низкотемпературную фазу метабората бария BaB₂O₄ сложный. В 1968 году Брикснери другие. использовал BaCl₂ в качестве флюса для получения прозрачного игольчатого монокристалла. В 1969 году Хюбнер использовал Ли₂O в качестве потока для роста 0,5 мм × 0,5 мм × 0,5 мм и измеряли основные данные плотности, параметров ячейки и пространственной группы. После 1982 г. Фуцзянский институт структуры вещества Китайской академии наук использовал метод затравочного кристалла из расплавленной соли для выращивания больших монокристаллов во флюсе и обнаружил, что кристалл BBO является превосходным материалом, удваивающим ультрафиолетовую частоту. Для электрооптической модуляции добротности кристалл BBO имеет недостаток в виде низкого электрооптического коэффициента, который приводит к высокому полуволновому напряжению, но он имеет выдающееся преимущество в виде очень высокого порога лазерного повреждения.

Фуцзянский институт структуры вещества Китайской академии наук выполнил серию работ по выращиванию кристаллов BBO. В 1985 г. был выращен монокристалл размером φ67 мм × 14 мм. Размер кристалла достиг φ76 мм × 15 мм в 1986 году и φ120 мм × 23 мм в 1988 году.

Для выращивания кристаллов, прежде всего, используется метод затравочного кристалла из расплавленной соли (также известный как метод затравки верхнего кристалла, метод подъема флюса и т. Д.). Скорость роста кристалла вc- направление оси медленное, и получить качественный длинный кристалл сложно. Кроме того, электрооптический коэффициент кристалла BBO относительно невелик, а короткий кристалл означает, что требуется более высокое рабочее напряжение. В 1995 году Гуднои другие. использовал BBO в качестве электрооптического материала для модуляции добротности EO лазера Nd: YLF. Размер этого кристалла BBO составлял 3 мм × 3 мм × 15 мм (x, y, z), и была принята поперечная модуляция. Хотя отношение длины к высоте этого BBO достигает 5: 1, четвертьволновое напряжение все еще составляет до 4,6 кВ, что примерно в 5 раз больше модуляции добротности EO кристалла LN при тех же условиях.

Чтобы снизить рабочее напряжение, Q-переключатель BBO EO использует два или три кристалла вместе, что увеличивает вносимые потери и стоимость. Никельи другие. уменьшает полуволновое напряжение кристалла BBO, заставляя свет проходить через кристалл несколько раз. Как показано на рисунке, лазерный луч проходит через кристалл четыре раза, а фазовая задержка, вызванная зеркалом с высоким коэффициентом отражения, расположенным под углом 45 °, компенсируется волновой пластиной, размещенной на оптическом пути. Таким образом, полуволновое напряжение этого Q-переключателя BBO может составлять всего 3,6 кВ.

Рисунок 1. Q-модуляция BBO EO с низким полуволновым напряжением - WISOPTIC

В 2011 году Перлов и другие. использовали NaF в качестве флюса для выращивания кристалла BBO длиной 50 мм вcв направлении оси, и получено устройство BBO EO размером 5 мм × 5 мм × 40 мм и с оптической однородностью лучше, чем 1 × 10⁻⁶ см⁻¹, который отвечает требованиям приложений с модуляцией добротности EO. Однако цикл роста этого метода составляет более 2 месяцев, а стоимость все еще высока.

В настоящее время низкий эффективный коэффициент EO кристалла BBO и сложность выращивания BBO большого размера и высокого качества по-прежнему ограничивают применение EO с модуляцией добротности BBO. Однако из-за высокого порога лазерного повреждения и способности работать с высокой частотой повторения кристалл BBO по-прежнему является своего рода материалом с EO-модуляцией Q, имеющим важное значение и многообещающее будущее.

Рис. 2. Q-Switch BBO EO с низким полуволновым напряжением - Изготовлен WISOPTIC Technology Co., Ltd.