英格兰Leysop BBO普克尔斯盒，用于高功率高重频调Q与脉冲拾取的BBO电光Q开关，拥有水冷版本

英格兰Leysop的高功率高重复频率BBO普克尔斯盒，适用于高重频高功率调Q，脉冲拾取/脉冲选择应用，标准器件通常可满足100W甚至更高功率，重复频率最高可达MHz级。相比RTP普克尔斯盒，BBO普克尔斯盒的功率承载更强、热稳定性更好，但缺点是半波电压较高，常采用双晶串联结构降低电压。除了常规版本的BBO普克尔斯盒以外，该厂家还推出了水冷版本的BBO电光Q开关，已通过实际验证，水冷版本的BBO电光Q开关可以在大于500W输出功率下稳定工作，具体需视应用而定。

Leysop的BBO普克尔斯盒特点：

-低压电振铃效应

-最高功率承载能力

-宽透射波段范围

-高消光比

-可选增透膜（AR镀膜）

-35mm直径封装

Leysop BBO普克尔斯盒通用典型参数

*可提供最大12mm大孔径，但受工作电压限制，即便1/4波工作也可能需双晶结构。

**其他尺寸晶体的电压与孔径成正比、与长度成反比线性变化。

***波长更长时，受电压限制孔径会相应减小。

BBO普克尔斯盒背景说明

严格来说，BBO普克尔斯盒应讨论β‑BBO，以区别于α‑BBO。二者化学成分相同，但α‑BBO晶体结构具有中心对称性，因此不具备电光效应，不过仍是性能优良的偏振器件。为简洁起见，下文统一简称为BBO。目前具备电光效应的材料种类较多，针对特定应用选择最优材料并非易事，需要综合多重因素考量。而在高功率应用场景下，BBO通常是目前最优的解决方案。BBO晶体在200nm至2μm以上波段具有良好的光学透过性，对于激光腔内应用尤为关键的是，其抗光损伤能力极高，在1064nm、1ns脉冲条件下可承受大于3GW/cm²的功率密度。平均功率承载能力也远高于其他材料，BBO普克尔斯盒可在数百瓦平均功率、数kW/cm²功率密度下稳定工作。

除优异的功率承载能力外，BBO调Q器件的压电谐振效应极低。用于高重频高功率调Q时，实用重复频率可达50kHz甚至100kHz；在脉冲拾取这类电激励脉冲极短的应用中，工作上限已被验证大于5MHz，该指标受驱动电源限制。

BBO与RTP对比明显，二者均适合高重复频率应用。BBO的优势在于光束沿晶体光轴Z方向传输，不存在静态双折射，热稳定性优异。再加上晶体均匀性高，可实现高消光比，单晶器件通常可达1000:1甚至更高。而在RTP中，光束传输轴为X轴或Y轴，这两个方向均存在双折射，因此需要采用双折射补偿结构，RTP普克尔斯盒较难实现如此高的消光比。

BBO没有成为几乎所有应用首选的电光材料，主要原因是工作电压。BBO的电光系数较低，相同晶体尺寸下半波电压远高于其他同类普克尔斯盒。例如截面3×3mm、长度20mm的晶体，在1064 nm处的半波电压约为7kV，大约是相近尺寸RTP普克尔斯盒的5倍。尽管BBO属于横向电场器件，可以通过加长晶体、减小截面来提高灵敏度，但单晶长度受通光孔径限制。孔径不大于5×5mm时，Z方向实用最大长度为25mm；孔径大于5mm但不超过12mm时，最大可用长度为20mm；孔径更大时，长度需要进一步减小。因此，将电压降到可接受范围，尤其是大孔径晶体，常用的可行方法是采用双晶串联结构。这与RTP器件不同，并非为了双折射补偿，只是将可用电压施加到两块晶体上，使电光效应加倍。

Leysop可根据需求定制几乎所有实用规格的BBO电光Q开关，同时提供多种标准尺寸和晶体组合。标准器件通常封装在直径35mm的外壳中，外壳长度由所用BBO晶体总长度决定。若需要同轴连接器，出于安全考虑、驱动方案要求或采用水冷结构，则会使用特殊封装。无论采用哪种封装形式，通常都必须密封光学窗口，因为BBO具有轻微吸湿性，在高湿度环境下长期使用会导致光学面性能下降。如果环境湿度得到严格控制且保持较低水平，BBO普克尔斯盒也可在无窗口封装下正常工作。

与多数横向电场普克尔斯盒一样，标准产品型号由材料、孔径、晶体长度和增透膜规格确定。例如孔径4mm、长度25mm、镀1064nm增透膜的器件型号为BBO‑4‑25‑AR1064；晶体长度大于20或25mm，具体视孔径而定，则为双晶串联器件，例如BBO‑6‑40‑AR800。

水冷版本BBO电光Q开关

水冷方案可将BBO普克尔斯盒的工作性能提升到更高水平。采用水冷BBO普克尔斯盒主要有两个原因：支持更高重复频率和更高光功率承载。一方面，BBO的介电加热损耗通常高于RTP等材料，加上工作电压更高，会有大量电能耗散在器件内部。在1MHz及更高频率下，通过采用强化热管理的特殊封装设计，可以保持低频下的消光性能。适当的水冷可在频率超过1MHz时进一步提升性能。

另一方面，采用水冷的主要目的是承受更高的光功率。标准器件通常可满足100W甚至更高功率，具体视应用而定。在更高功率下，晶体水冷具有明显优势。英格兰Leysop可提供多种单晶、双晶甚至三晶水冷设计，孔径从3mm到8mm，更大孔径也可实现。水冷外壳可使晶体基本对称散热，并对通光孔径区域进行冷却。

高重频高功率BBO普克尔斯盒主要应用

BBO普克尔斯盒的主要应用领域与RTP类似，适用于中等孔径、高重复频率的场合，可避免KD*P普克尔斯盒存在的压电谐振问题。高重频高功率BBO普克尔斯盒的典型应用包括脉冲拾取/脉冲选择，即将皮秒或飞秒锁模激光器等MHz级高重频光源降至更低重复频率。BBO的优势在于其光功率承载能力显著高于RTP或其他材料的普克尔斯盒，这一优势在包括高重频高功率调Q在内的各类应用中均成立，英格兰Leysop的水冷型器件已在大于500W输出功率下稳定工作。

再生放大器也是BBO普克尔斯盒的主要应用方向，其具备低损耗、高功率承载能力，且不会出现长电脉冲工作时KD*P器件易受影响的时序问题。针对这些及其他应用，英格兰Leysop推荐德国BME KG公司的驱动电源，该公司在高重频普克尔斯盒驱动方面拥有领先技术，我英格兰Leysop已与其合作实现20MHz连续重复频率脉冲拾取/脉冲选择系统。

英国Leysop还可提供适配50Ω阻抗快脉冲驱动、亚纳秒上升沿应用的高重频高功率BBO普克尔斯盒，适用于高功率光源尤其是紫外光源的脉冲切片。