英国Leysop BBO 普克尔盒 BBO-X-20|BBO-X-25|BBO-X-40|BBO-X-50|Leysop电光晶体盒|进口代理Leysop
Leysop BBO 普克尔盒 BBO-X-20|BBO-X-25|BBO-X-40|BBO-X-50
BBO Pockels cells
适用于高重复频率调Q及高功率脉冲选取的 BBO 普克尔盒。
严格来说，我们应当讨论的是 β-BBO，以区别于 α-BBO 形式——后者虽然化学成分相同，但其晶体结构具有对称中心，因此不具备任何电光效应（但它仍然是一种优良的偏振器！）。不过为简洁起见，下文我们统一简称为 BBO。
当然，拥有电光效应的材料有不少，而为给定应用选择最佳材料并非总是易事。这取决于许多因素，但当高功率处理能力至关重要时，BBO 通常能提供目前最佳的解决方案。其光学透过范围从约 200nm 延伸至 2µm 以上，对于腔内激光工作非常重要的是，它具有高抗光损伤能力，在 1064nm、1ns 脉冲条件下的功率承受能力 > 3GW/cm²。其平均功率处理能力也远高于其他材料，BBO 普克尔盒可在数百瓦的平均功率水平和数千瓦/平方厘米的功率密度下工作。
除了出色的功率处理能力外，BBO 调Q开关还具有非常低的压电谐振水平。对于调Q应用，激光器实际可工作至 50kHz 甚至高达 100kHz；对于电激励脉冲短得多的脉冲选取应用，已证明其极限可超过 5MHz（受驱动器限制）。
与 RTP 的比较相当直接，因为两者都非常适合高重复频率应用。BBO 的优势在于光传播沿材料的光轴方向（Z 方向），因此不存在静态双折射，热稳定性极佳。这一点，加上高的晶体均匀性，提供了高消光比，单晶体器件通常可达约 1000:1 甚至更高。而在 RTP 中，光传播轴沿 X 或 Y 方向，两者都呈现双折射，因此需要某种形式的双折射补偿。因此，在 RTP 普克尔盒中实现如此高的对比度更为困难。
那么，BBO 为何不是几乎所有应用的首选电光材料呢？原因在于工作电压。BBO 的电光系数相当低，因此在给定晶体尺寸下，其半波电压远高于几乎所有同类普克尔盒。例如，截面为 3×3mm、长度为 20mm 的晶体，在 1064nm 下的有效半波电压约为 7kV，约为同等尺寸 RTP 普克尔盒的 5 倍。尽管它是横向场器件，可以通过将晶体做得长而细来提高灵敏度，但单个晶体的长度受限于孔径，存在实际极限。对于截面不超过 5×5mm 的晶体，Z 方向的最大实际长度为 25mm；对于孔径大于 5mm 但不超过 12mm 的晶体，最大可用长度为 20mm；对于更大孔径，长度必须进一步减小。因此，通常将电压降至可接受水平（尤其是较大孔径晶体）的唯一实用方法是使用两个晶体串联。这与 RTP 普克尔盒不同，这里不涉及双折射补偿，而只是将可用电压施加到两个串联晶体上，从而使效应加倍。
虽然我们可以制造几乎任何符合您要求的实用 BBO 普克尔盒，但我们通常倾向于使用一些标准尺寸和晶体组合。通常，器件安装在 35mm 直径的外壳中，其长度由所用 BBO 晶体的总长度决定。例外情况包括需要带同轴连接器的封装（出于安全考虑，用于开放式平台，或驱动方案的需要，如直通连接驱动器），或水冷器件（见下文）。无论采用哪种封装形式，通常都必须用光学窗口密封，因为 BBO 具有轻微吸湿性，在高湿度环境下工作时光学表面会随时间退化。如果环境受到严格控制且湿度较低，BBO 普克尔盒也可在无窗封装中成功运行。
标准器件的命名方式与我们大多数横向场普克尔盒相同，通过零件号来定义材料、孔径、晶体长度以及任何增透膜规格。例如，孔径 4mm、长度 25mm、带 1064nm 增透膜的晶体，型号为 BBO-4-25-AR1064。晶体长度编号大于 20 或 25mm（取决于孔径）的型号则为双晶体器件，例如 BBO-6-40-AR800。
通用/典型规格
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 透射率（例如 1064nm） | > 98.5% |
| 可提供的孔径 | 2、3、4、5、6、7、8mm 标准* |
| 1064nm 下半波电压 | 约 7kV（3×3×20mm 晶体）** |
| 对比度 | 典型值 > 30dB |
| 电容 | 典型值 5 至 10pF |
| 损伤阈值 | > 1GW/cm²（1064nm，t = 10ns） |
| 可用波长范围 | 220nm – 2,000nm *** |
可提供最大至 12mm 的更大孔径，但工作电压的实际限制会带来一定制约，例如即使对于四分之一波工作，也可能需要使用双晶体器件。
** 对于其他晶体尺寸，电压将随孔径线性增加，并随长度线性减小。
*** 由于电压限制，较长的波长可能对孔径施加限制。
水冷版本
这是一个令人振奋的选项，能将 BBO 普克尔盒的性能提升至更高水平。采用水冷 BBO 普克尔盒有两个主要原因：更高的重复频率和更高的光功率处理能力。首先，BBO 中的介电加热损耗通常高于例如 RTP，并且由于所采用的电压更高，大量的电能被注入 BBO 普克尔盒中。对于约 1MHz 及更高的频率，我们发现通过采用具有增强热管理能力的特殊封装设计，能够保持低频下所见的对比度性能。当频率超过 1MHz 时，适度水冷可进一步提升这一性能。
当然，采用水冷的另一个主要原因是为了能够处理更高的光功率。标准器件通常适用于 100W 甚至更高一些的功率（当然这在某种程度上取决于具体应用）。对于更高功率，对晶体进行水冷无疑是有利的。我们提供多种单晶体、双晶体甚至三晶体设计，孔径从 3mm 到 8mm，更大的孔径当然也可实现。
水冷外壳几乎可以为晶体提供对称散热，同时还提供冷却孔径。
应用
BBO 普克尔盒的主要应用领域与 RTP 相同，适用于需要高重复频率的中等孔径场景，而 KD*P 普克尔盒在此类情况下会受压电谐振影响。典型示例是脉冲选取——从高重复频率光源（通常为 ps 或 fs 锁模激光器，典型重复频率为 MHz 量级）中选取脉冲，将其降至更低的重复频率。BBO 的优势在于能够处理远高于 RTP（或任何其他）普克尔盒所能承受的光功率水平。这在任何应用中都成立，包括调Q应用——我们的水冷普克尔盒已在 >500W 输出功率下运行。再生放大器也是 BBO 普克尔盒的主要应用之一，它提供低损耗、高功率处理能力，并避免了 KD*P 普克尔盒在长电脉冲下可能出现的时序问题。对于这些应用及其他应用，我们可以推荐德国 BME KG 公司的驱动器，该公司在高重复频率普克尔盒驱动器领域拥有无与伦比的专业技术，我们已与其合作演示了 20MHz 连续速率的脉冲选取系统。
我们还可以提供适合与快速 50Ω 阻抗脉冲驱动器配合使用的 BBO 普克尔盒，适用于亚纳秒上升时间应用，使其适用于高功率尤其是紫外光源的脉冲切片。
