LBO 非線形 (NLO) 結晶
- Lithium Triborate (LiB3O5, LBO)
- LBO結晶（Lithium Triborate, LiB3O5）は、リチウム、ホウ素、酸素から成る無機結晶で、非線形光学（NLO）特性を有する材料です。主にレーザー技術において倍波発生（SHG）、和周波発生（SFG）、および光パラメトリック発振（OPO）に使用されます。
特徴
- 160 nm～2600 nmまでの広い透過範囲
- 光学的均一性が高く（dn»10-6/cm）、不純物がない
- 相対的に大きい効率的なSHG係数（KDPの約3倍）
- 高いダメージ閾値
- 許容角が広く、ウォークオフが小さい
- 広い波長範囲におけるタイプIおよびタイプIIにおけるノンクリティカル位相整合（NCPM）（1300 nm付近のスペクトルNCPM）
主な用途
- SHG（倍波発生）：Nd:YAGレーザーなどで532 nmの緑色光を生成。
- OPO（光パラメトリック発振）：赤外線領域の波長可変光源として使用。
- 紫外光生成：高次高調波発生（HHG）やその他の波長変換プロセスに活用。
- LBO結晶は、レーザー技術における先端的な応用の中心的役割を果たしており、高い効率性と耐久性により、科学研究や産業用途で広く使用されています。
化学的および構造的性質
| Crystal Structure | Orthorhombic, Space group Pna21, Point group mm2 |
|---|---|
| Lattice Parameter | a = 8.4473 Å, b = 7.3788 Å, c = 5.1395 Å, Z = 2 |
| Melting Point | About 834℃ |
| Mohs Hardness | 6 |
| Density | 2.47 g/cm3 |
| Thermal Conductivity | 3.5 W/m/K |
| Thermal Expansion Coefficient | ax = 10.8 × 10-5/K, ay = -8.8 × 10-5/K, az = 3.4 × 10-5/K |
光学および非線形光学特性
| Transparency Range | 160 - 2600 nm |
|---|---|
| SHG Phase Matchable Range | 551 - 2600 nm (Type I) 790 - 2150 nm (Type II) |
| Therm-optic Coefficient (℃, λ in µm) |
dnx/dT = -9.3 × 10-6 dny/dT = -13.6 × 10-6 dnz/dT = (-6.3 - 2.1λ) × 10-6 |
| Absorption Coefficient | <0.1%/cm at 1064 nm <0.3%/cm at 532 nm |
| Angle Acceptance | 6.54 mrad-cm (φ, Type I, 1064 SHG) 15.27 mrad-cm (θ, Type II, 1064 SHG) |
| Temperature Acceptance | 4.7℃-cm (Type I, 1064 SHG) 7.5℃-cm (Type II, 1064 SHG) |
| Spectral Acceptance | 1.0 nm-cm (Type I, 1064 SHG) 1.3 nm-cm (Type II, 1064 SHG) |
| Walk-off Angle | 0.60° (Type I 1064 SHG) 0.12° (Type II 1064 SHG) |
| NLO Coefficients |
deff(I) = d32cosΦ (Type I in XY plane) deff(I) = d31cos2θ + d32sin2θ (Type I in XZ plane) deff(II) = d31cosθ (Type II in YZ plane) deff(II) = d31cos2θ + d32sin2θ (Type II in XZ plane) |
| Non-vanished NLO susceptibilities |
d31= 1.05 ± 0.09 pm/V d32= -0.98 ± 0.09 pm/V d33= 0.05 ± 0.006 pm/V |
| Sellmeier Equations (λ in µm) |
nx2 = 2.454140 + 0.011249 / (λ2 - 0.011350) - 0.014591λ2 - 6.60 × 10-5λ4 ny2 = 2.539070 + 0.012711 / (λ2 - 0.012523) - 0.018540λ2 + 2.0 × 10-4λ4 nz2 = 2.586179 + 0.013099 / (λ2 - 0.011893) - 0.017968λ2 - 2.26 × 10-4λ4 |