Béta borate de baryum

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Le bêta borate de baryum (β-barium borate en anglais, BBO ou β-BaB2O4) est une forme particulière de cristaux fréquemment employés pour le doublage de fréquence ainsi que d'autres applications en optique non-linéaire. Il est transparent sur une large gamme de longueurs d'onde (d'environ 200 nanomètres à 3 micromètres), et il est particulièrement utilisé pour sa transparence dans l'UV profond.

Le BBO a un système cristallin trigonal (ou rhomboédrique), son groupe ponctuel cristallographique est 3m, et son groupe d'espace est R3c. BBO a une biréfringence uniaxiale négative et peut être utilisé en accord de phase de type I (ooe) dans le cas de la génération de seconde harmonique de 409,6 à 3500 nm. La dépendance en température des indices de réfraction est basse, entraînant une gamme inhabituellement large pour un accord de phase en température. Enfin, c'est un cristal légèrement hygroscopique.

Le β-borate de baryum diffère de l' α-borate de baryum dans la position des ions baryum dans le cristal. Les deux phases sont biréfringentes. Par contre, la phase α qui existe au-dessus de 925 °C possède un centre de symétrie et donc n'a pas de les mêmes propriétés non-linéaires que la phase β[1].

Propriétés physiques[modifier | modifier le code]

  • Paramètres de maille : a=b=1,253 nm, c=1,272 nm, Z=6
  • Température de fusion : 1095±5 °C
  • Température de transition de phase : 925±5 °C
  • Dureté Mohs : 4,5
  • Densité : 3,85 g/cm3

Propriétés optiques[modifier | modifier le code]

  • Indice de réfraction, 1064 nm: n_o=1,65, \quad n_e=1,54
  • Indice de réfraction, 532 nm: n_o=1,67, \quad n_e=1,55
  • Indice de réfraction, 266 nm: n_o=1,75, \quad n_e=1,61
  • Transparence(> 0,5 cm-1): 198–2600 nm[1]
  • Coefficients thermo-optiques[1]:
    • \frac{\partial n_o}{\partial T}= -9,3 \times 10^{-6} / \mathrm{^\circ C}
    • \frac{\partial n_e}{\partial T} = -16,6 \times 10^{-6} / \mathrm{^\circ C}
  • Coefficients optiques non-linéaires[2]:
d22 = 2,3 pV / m.
d31 = -0,16 pV / m.
  • Seuil de dommage 10 GW/cm2 pour une largeur d'impulsion de 100 ps à 1064 nm.

Equations de Sellmeier (pour λ en microns)[modifier | modifier le code]

  • n^2_o(\lambda) = 2,7359+0,01878/(λ2 - 0,01822)-0,01354 λ2 [3]
  • n^2_e(\lambda) = 2,3753+0,01224/(λ2-0,01667)-0,01516 λ2 [3]

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) D. N. Nikogosyan, « Beta Barium Borate (BBO) », Applied Physics A: Materials Science & Processing, vol. 52, no 6,‎ juin 1991, p. 359--368 (DOI 10.1007/BF00323647)
  2. (en) V.G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd edition, Berlin, Springer,‎ 1999, 3e éd., relié, 413 p. (ISBN 978-3-540-65394-3, LCCN 99017769)
  3. a et b (en) Kato, K., « Second-harmonic generation to 2048 Å in β-BaB2O4 », IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 22, no 7,‎ 1986, p. 1013--1014 (DOI 10.1109/JQE.1986.1073097)

Liens externes[modifier | modifier le code]

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