Le métaborate de baryum en phase basse température (β-BaB₂O₄, BBO en abrégé) le cristal appartient au système cristallin tripartite, 3m groupe de points. En 1949, Levinet al. découverte du métaborate de baryum en phase basse température BaB₂O₄ composé. En 1968, Brixneret al. BaCl utilisé₂ comme flux pour obtenir un monocristal transparent en forme d'aiguille. En 1969, Hubner a utilisé Li₂O comme flux pour croître de 0,5 mm × 0,5 mm × 0,5 mm et mesuré les données de base de la densité, des paramètres cellulaires et du groupe spatial. Après 1982, le Fujian Institute of Matter Structure, de l'Académie chinoise des sciences, a utilisé la méthode du cristal germe de sel fondu pour faire croître un grand monocristal en flux, et a découvert que le cristal BBO est un excellent matériau de doublement de la fréquence ultraviolette. Pour les applications de commutation Q électro-optique, le cristal BBO présente l'inconvénient d'un faible coefficient électro-optique qui conduit à une tension demi-onde élevée, mais il présente l'avantage exceptionnel d'un seuil de dommage laser très élevé.

L'Institut Fujian de la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a mené une série de travaux sur la croissance des cristaux de BBO. En 1985, un monocristal d'une taille de φ67 mm × 14 mm a été développé. La taille du cristal a atteint φ76 mm × 15 mm en 1986 et φ 120 mm × 23 mm en 1988.

La croissance des cristaux adopte avant tout la méthode des cristaux de graines de sel fondu (également connue sous le nom de méthode des cristaux de graines supérieures, méthode de levage de flux, etc.). La vitesse de croissance cristalline dans lecLa direction de l'axe est lente et il est difficile d'obtenir un cristal long de haute qualité. De plus, le coefficient électro-optique du cristal BBO est relativement petit, et un cristal court signifie qu'une tension de travail plus élevée est requise. En 1995, Goodnoet al. utilisé BBO comme matériau électro-optique pour la modulation Q EO du laser Nd:YLF. La taille de ce cristal BBO était de 3 mm × 3 mm × 15 mm (x, y, z), et la modulation transversale a été adoptée. Bien que le rapport longueur-hauteur de ce BBO atteigne 5:1, la tension quart d'onde est toujours jusqu'à 4,6 kV, soit environ 5 fois la modulation Q EO du cristal LN dans les mêmes conditions.

Afin de réduire la tension de fonctionnement, le BBO EO Q-switch utilise deux ou trois cristaux ensemble, ce qui augmente la perte d'insertion et le coût. Nickelet al. réduit la tension demi-onde du cristal BBO en faisant passer la lumière à travers le cristal plusieurs fois. Comme le montre la figure, le faisceau laser traverse le cristal quatre fois, et le retard de phase causé par le miroir à haute réflexion placé à 45° a été compensé par la lame d'onde placée dans le chemin optique. De cette façon, la tension demi-onde de ce commutateur Q BBO pourrait être aussi faible que 3,6 kV.

Figure 1. Modulation Q BBO EO avec faible tension demi-onde – WISOPTIC

En 2011 Perlov et al. utilisé NaF comme flux pour faire croître le cristal BBO d'une longueur de 50 mmc-direction de l'axe, et dispositif BBO EO obtenu avec une taille de 5 mm × 5 mm × 40 mm et avec une uniformité optique meilleure que 1 × 10^-6 cm^-1, qui répond aux exigences des applications de commutation Q EO. Cependant, le cycle de croissance de cette méthode est de plus de 2 mois, et le coût est encore élevé.

À l'heure actuelle, le faible coefficient EO effectif du cristal BBO et la difficulté de faire pousser du BBO de grande taille et de haute qualité restreignent toujours l'application de commutation Q EO de BBO. Cependant, en raison du seuil de dommage laser élevé et de la capacité de travailler à une fréquence de répétition élevée, le cristal BBO est toujours une sorte de matériau de modulation Q EO avec une valeur importante et un avenir prometteur.

Figure 2. BBO EO Q-Switch avec faible tension demi-onde - Fabriqué par WISOPTIC Technology Co., Ltd.