YCOB晶体是应用最广泛的非线性光学晶体之一。其非线性光学系数相当于BBO晶体和LBO晶体的非线性光学系数。二阶和三阶有效倍频系数分别达到KDP的2.8和1.4倍，具有孔径大、飞秒区损伤强度高、允许角和允许温度范围宽、色散角小、短等优点生长期采用Cz法，同时具有稳定的理化性能（不潮解）和良好的加工性能。因此，蓝绿光和紫外波段光学倍频晶体具有良好的应用前景。

YCOB（YCa4O(BO3)3，氧硼酸钇钙）—非线性晶体，被认为具有紫外波段光学倍频器的良好前景

与YCOB相关的最新技术成就之一是通过一个硅片的腔体SHG在1.2厘米长的晶体（θ= 64.5°，φ= 35.5°）中产生2.35W CW绿色输出（λ= 532 nm）。二极管阵列泵浦Nd：YVO4激光器（P = 5.6W）。另一个类似的应用是NdYVO4激光辐射的THG。使用KTP晶体进行倍频，使用1.1cm长的YCOB晶体（θ= 106°，φ= 77.2°），作者设法在355 nm处获得124mW的准CW光（脉冲重复频率20 kHz）。

参数

物理和化学特性

晶体结构单斜，点群m
晶格参数a=8.0770 Å, b=16.0194 Å , c=3.5308 Å ,  β=101.167º, Z=2
熔点大约1510ºC
莫氏硬度6~6.5
密度3.31 g/cm3
导热系数2.6 W/m/K (||X), 2.33 W/m/K (||Y), 3.1 W/m/K (||Z)
抛光
方向公差< 0.5°
厚度/直径公差±0.01 mm
表面平整度<λ/8 @632nm
波前失真<λ/4 @632nm
表面质量5-Oct
平行30〞
垂直15ˊ
通光孔径>90%
倒角<0.2×45°

T = 293K时YCOB晶体主平面SHG和SFG相位匹配角的实验值。

相互作用波长[μm]Φpm [deg]θpm [deg]
XY plane,θ =90°

          SHG,o+o ⇒ e

1.0642⇒0.532135
0.7379⇒0.3689577.3
          SHG, type I, along Y

0.724⇒0.36290
          SFG, o+o ⇒ e

1.0642+0.5321⇒0.354773.4/74.8/75.2/75.3
          SHG, type II, along Y

1.03⇒0.51590
          SFG, e+o ⇒ e

1.9079+1.0642⇒0.683181.2
YZ plane, Φ=90◦ 

          SHG, e+e ⇒ o

0.7379⇒0.36895
66.9
          SFG, e+e ⇒ o

1.0642+0.5321⇒0.3547
58.7/59.7/59.8/59.9
          SHG, e+o ⇒ o

1.0642⇒0.5321
58.7/51.1/62.7
          SFG, e+o ⇒ o

1.9079+1.0642⇒0.6831
73.5
XZ plane, Φ=0◦, θ<VZ

          SHG, type I, along Z

0.83⇒0.415
0
0.8325⇒0.41625
0
          SHG, o+o ⇒ e

0.9⇒0.45
18.7
0.954⇒0.477
24.1
1.0642⇒0.5321
30.8/31.7
1.3382⇒0.6691
38.2/38.3
          SFG, o+o ⇒ e

1.0642+0.7379⇒0.4358
17.1
1.569+0.5321⇒0.3973
18.6
1.3188+0.6594⇒0.4396
23
1.9079+0.5321⇒0.4161
26.6

YCOB晶体主平面SHG和SFG内角带宽的实验值。

相互作用波长[μm]Φpm [deg]θpm [deg]Δϕint[deg]Δθint[deg]
XY plane, θ =90◦



          SHG, o+o ⇒ e



1.0642⇒0.532135
0.09
         SHG, e+o ⇒ e



1.0642⇒0.532173.4
0.32
          SFG, o+o ⇒ e



1.0642+0.5321⇒0.354773.2
0.11
YZ plane, φ =90◦



          SHG, e+o ⇒ o



1.0642⇒0.5321
58.7
0.74
          SFG, e+e ⇒ o



1.0642+0.5321⇒0.3547
58.7
0.19
XZ plane, Φ=0◦,θ<VZ



           SHG, o+o ⇒ e



1.0642⇒0.5321
31.7
0.08

注意：对于双轴晶体，存在两个角度接受：一个在θ中，另一个在中。 作者只介绍了最小的一个。


YCOB晶体主面SHG和SFG温度带宽的实验值。

相互作用波长[μm]ΔT[℃]Note
XY plane, θ =90◦

          SHG, o+e ⇒ e

1.0642⇒0.532132.7
32.8Φ=75.3°
          SFG, o+o ⇒e

1 .0642+0.5321⇒0.35478.6Φ=73.7°
9.7/10
YZ plane, φ =90◦

          SHG, o+e ⇒ o

1.0642⇒0.532131.5θ =62.7°
31.7/29.2
          SFG, e+e ⇒ o

1.0642+0.5321⇒0.35476.2/8.5
XZ plane, φ =0◦, θ>180◦−VZ

          SHG, type I, 沿Z

0.8325⇒0.4162521.6/31.5
          SHG, o+o ⇒ e

0.9⇒0.4524.6θ =18.7°
45.3θ =161.3°
1 .0642⇒0.532175θ =30.8°
1 .3382⇒0.66961θ =141.7°
          SFG, o+o ⇒ e

1 .0642+0.7379⇒0.435836.5θ =162.9°
1 .569+0.5321⇒0.397316.9θ =18.6°
33.8θ =161.4°

YCOB晶体中某些特定相位匹配方向（SHG，I型，1.0642μm⇒0.5321μm）的有效二阶非线性系数的实验值
相位匹配方向deff [pm/V]
θ =90˚,Φ=35.3˚ (XY plane)0.39
θ =90˚,Φ=35˚ (XY plane)0.42
θ =31.7˚,Φ=0˚ (XZ plane)0.78
1.03
θ =148.3˚,Φ=0˚ (XZ plane)1.36
1.44
θ =65˚,Φ=36.5˚1.14
θ =65.9˚,Φ=36.5˚0.91
θ =66.3˚,Φ=143.5˚1.45
θ =67˚,Φ=143.5˚1.73
θ =66˚,Φ=145˚1.8

在YCOB晶体中，deff的特性包括反射镜和反演对称性。 这意味着可以通过选择两个独立的象限来完全描述deff的空间分布，例如（0°＜θ＜90°，0°＜Φ＜90°）和（0°＜θ＜90°，90 °＜Φ＜180°）。此后，这两个象限的每个（θ，Φ）方向的deff值等于（180°-θ，180°-Φ）方向的deff值，反之亦然。 例如，方向（θ＝ 33°，ϕ ＝ 9°）和（θ＝ 147°，Φ＝ 171°）具有相等的deff值。

在YCOB晶体中某些特定相位匹配方向上THG转换效率的实验值（I型，1.0642μm+0.5321μm⇒0.3547μm，I = 0.8GW / cm2，l = 1.04cm）
相位匹配方向THG转化效率[％]
θ =65˚, φ =82.8˚2
θ =90˚, φ =73.8˚ (XY plane)7
θ =111˚, φ =79.6˚20
θ =106˚, φ =77.2˚26

激光引起的大面积损伤阈值
λ[μm]τp[ns]Ithr[GW/cm2]注意
0.53261
1.06410851 pulse
6>110Hz
1.118.4along Y axis, E||Z

其他参数

线性热膨胀系数的平均值
T [K]αt×106[K-1],||cαt×106[K-1],||cαt×106[K-1],||c
293–4738.395.189.17
293–11739.98.212.8
在P = 0.101325MPa时的比热cp
T [K]cp[J/kgK]

373729.7

T = 293K时的导热系数
κ[W/mK],||Xκ[W/mK],||Yκ[W/mK],||Z
2.62.333.01
T = 373K时的导热系数
κ[W/mK],||aκ[W/mK],||bκ[W/mK],||c
1.831.722.17
线性吸收系数α
λ[µm]α[cm-1]

0.211

YCOB晶体中某些特定相位匹配方向（SHG，I型，0.946μm⇒0.473μm）的内部角带宽的实验值
相位匹配方向Δ[deg]

θ =67.9◦, Φ=136.8◦0.06


光谱

蓝线是SHG后的光谱强度。 红线是Wizzler测得的相位

蓝线是SHG之后的脉冲FTL形状。 红线是Wizzler测量的时间形状。

通过基于BBO晶体的第一阶段（黑色实线）和基于YCOB晶体的第二阶段（红色实线）获得的OPA光谱。

YCOB晶片的X射线摇摆曲线

YCOB晶体的透射光谱



特点

应用