BBO 普克尔盒（Pockels Cells）
用于高重复频率 Q 开关 & 高功率脉冲挑选
为何选择 BBO 作为电光材料？
在众多电光材料中，BBO 因其高功率耐受性成为高能激光系统的首选，其优势包括：
- 宽光谱透明窗口（200nm ~ 2µm以上）
- 覆盖紫外（UV）到近红外（IR），适用于 266nm、355nm、1064nm、1550nm 等常见激光波长。
- 超高损伤阈值
- >3GW/cm² @1064nm（1ns 脉冲），远超其他材料（如 LiNbO₃ 或 KD*P）。
- 可承受数百瓦平均功率，功率密度达 kW/cm² 级。
- 低压电谐振效应
- 支持 50kHz~100kHz 的 Q 开关，脉冲挑选应用可达 >5MHz（受驱动器限制）。
BBO 与 RTP 的对比
| 特性 | BBO | RTP（磷酸钛氧铷） |
|---|---|---|
| 光传播方向 | 沿晶体光轴（Z 方向） | 沿 X 或 Y 方向（存在双折射） |
| 静态双折射 | 无（热稳定性优异） | 需双折射补偿设计 |
| 消光比 | ~1,000:1 或更高（单晶） | 较低（需补偿优化） |
| 半波电压（Vπ） | 较高（需长晶体或双晶串联） | 较低（横向场设计更灵敏） |
BBO 的局限性：高工作电压
BBO 的电光系数较低，导致其半波电压远高于 RTP。例如：
- 3×3mm 截面 ×20mm 长的 BBO 晶体，1064nm 半波电压约 7kV（同等尺寸 RTP 的 5 倍）。
- 解决方案：
- 采用双晶串联结构（无补偿作用，仅叠加电压效应）。
- 晶体尺寸限制：
- ≤5mm 孔径：最大长度 25mm
- 5~12mm 孔径：最大长度 20mm
- 更大孔径：长度需进一步缩短
标准产品设计与封装
- 封装形式
- 标准款：35mm 直径封装，长度由晶体总长决定。
- 特殊款：
- 带同轴接口（用于开放环境或直连驱动器）。
- 水冷型号（高平均功率场景）。
- 密封要求：
- BBO 具轻微吸湿性，需密封光学窗口（除非环境湿度严格控制）。
- 型号命名规则
- BBO-[孔径(mm)]-[晶体长度(mm)]-AR[波长(nm)]
- 示例：
- BBO-4-25-AR1064：4mm 孔径，25mm 长，1064nm 增透膜。
- BBO-6-40-AR800：6mm 孔径，双晶串联（总长 40mm），800nm 增透膜。
- 示例：
- BBO-[孔径(mm)]-[晶体长度(mm)]-AR[波长(nm)]
应用场景
- 高功率激光 Q 开关（Nd:YAG、光纤激光器）
- 超快激光脉冲挑选（再生放大、CPA 系统）
- 激光雷达（LiDAR）高速调制
- 科研级非线性光学实验
为何 BBO 未全面取代其他材料？
尽管 BBO 性能卓越，但其高驱动电压限制了部分应用。RTP 在低电压需求场景（如小型化系统）中仍具优势。
通用/典型性能指标
| 参数 | 数值/说明 |
|---|---|
| 透过率（如 1064nm） | >98.5%（低损耗，适合高功率激光系统） |
| 可选孔径 | 标准孔径：2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm 更大孔径：可定制至 12mm* |
| 1064nm 半波电压（Vπ） | 约 7kV（3×3×20mm 晶体）** 其他尺寸：电压与孔径成正比，与长度成反比 |
| 消光比 | >30dB（典型值）（高对比度，适用于精密调制） |
| 电容 | 5~10pF（典型值）（低容性负载，匹配高速驱动器） |
| 损伤阈值 | >1GW/cm² @1064nm（10ns 脉冲）（超高抗损伤能力） |
| 适用波长范围 | 220nm – 2,000nm* 更长波长可能因电压限制需调整孔径 |
