Das Bariummetaborat der Niedertemperaturphase (β-BaB₂O₄, kurz BBO) Kristall gehört zum dreigliedrigen Kristallsystem, 3m Punktgruppe an. 1949, Levinet al. entdeckte das Bariummetaborat BaB . in der Tieftemperaturphase₂O₄ Verbindung. 1968, Brixneret al. gebrauchtes BaCl₂ als Flussmittel, um transparente nadelartige Einkristalle zu erhalten. 1969 benutzte Hubner Li₂O als Flussmittel, um 0,5 mm × 0,5 mm × 0,5 mm zu wachsen und die Basisdaten der Dichte, der Zellparameter und der Raumgruppe zu messen. Nach 1982 verwendete das Fujian Institute of Matter Structure, Chinese Academy of Sciences die Schmelzkristall-Impfkristallmethode, um große Einkristalle im Fluss zu züchten, und fand heraus, dass BBO-Kristall ein ausgezeichnetes Material zur Ultraviolett-Frequenzverdopplung ist. Für elektrooptische Q-Switching-Anwendungen hat der BBO-Kristall den Nachteil eines niedrigen elektrooptischen Koeffizienten, der zu einer hohen Halbwellenspannung führt, aber er hat den herausragenden Vorteil einer sehr hohen Laserschadensschwelle.

Das Fujian Institute of Matter Structure der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat eine Reihe von Arbeiten zum Wachstum von BBO-Kristallen durchgeführt. 1985 wurde ein Einkristall mit einer Größe von 67 mm × 14 mm gezüchtet. Die Kristallgröße erreichte 1986 76 mm × 15 mm und 1988 120 mm × 23 mm.

Das Wachstum von Kristallen erfolgt vor allem nach dem Schmelzkristall-Impfkristall-Verfahren (auch bekannt als Top-Impfkristall-Verfahren, Flussmittel-Lifting-Verfahren usw.). Die Kristallwachstumsrate imc-Achsenrichtung ist langsam, und es ist schwierig, einen hochwertigen langen Kristall zu erhalten. Darüber hinaus ist der elektrooptische Koeffizient des BBO-Kristalls relativ klein, und ein kurzer Kristall bedeutet, dass eine höhere Arbeitsspannung erforderlich ist. 1995, Goodnoet al. verwendeten BBO als elektrooptisches Material für die EO-Q-Modulation von Nd:YLF-Lasern. Die Größe dieses BBO-Kristalls betrug 3 mm × 3 mm × 15 mm (x, y, z) und transversale Modulation wurde übernommen. Obwohl das Längen-Höhen-Verhältnis dieses BBO 5:1 erreicht, beträgt die Viertelwellenspannung immer noch bis zu 4,6 kV, was etwa dem Fünffachen der EO-Q-Modulation eines LN-Kristalls unter den gleichen Bedingungen entspricht.

Um die Betriebsspannung zu reduzieren, verwendet der BBO EO Q-switch zwei oder drei Quarze zusammen, was die Einfügedämpfung und die Kosten erhöht. Nickelet al. reduzierte die Halbwellenspannung des BBO-Kristalls, indem Licht mehrmals durch den Kristall ging. Wie in der Figur gezeigt, passiert der Laserstrahl den Kristall viermal, und die Phasenverzögerung, die durch den bei 45° angeordneten Spiegel mit hoher Reflexion verursacht wird, wurde durch die im optischen Weg angeordnete Wellenplatte kompensiert. Auf diese Weise könnte die Halbwellenspannung dieses BBO-Q-Schalters nur 3,6 kV betragen.

Abbildung 1. BBO EO Q-Modulation mit niedriger Halbwellenspannung – WISOPTIC

Im Jahr 2011 Perlov et al. verwendet NaF als Flussmittel, um BBO-Kristall mit einer Länge von 50 mm in . zu züchtenc-Achsenrichtung und erhielt ein BBO EO-Gerät mit einer Größe von 5 mm × 5 mm × 40 mm und einer optischen Gleichmäßigkeit von besser als 1 × 10^-6 cm^-1, das die Anforderungen von EO-Q-Switching-Anwendungen erfüllt. Der Wachstumszyklus dieser Methode beträgt jedoch mehr als 2 Monate und die Kosten sind immer noch hoch.

Gegenwärtig schränken der niedrige effektive EO-Koeffizient des BBO-Kristalls und die Schwierigkeit des Züchtens von BBO mit großer Größe und hoher Qualität noch immer die EO-Q-Switching-Anwendung von BBO ein. Aufgrund der hohen Laserschadensschwelle und der Fähigkeit, mit hoher Wiederholungsfrequenz zu arbeiten, ist der BBO-Kristall jedoch immer noch eine Art EO-Q-Modulationsmaterial mit wichtigem Wert und vielversprechender Zukunft.

Abbildung 2. BBO EO Q-Switch mit niedriger Halbwellenspannung – Hergestellt von WISOPTIC Technology Co., Ltd.