Het bariummetaboraat in de lage temperatuurfase (β-BaB₂O₄, kortweg BBO) kristal behoort tot het tripartiete kristalsysteem, 3m punten groep. In 1949, Levineet al. ontdekte lage temperatuur fase bariummetaboraat BaB₂O₄ verbinding. In 1968, Brixneret al. gebruikte BaCl₂ als flux om transparant naaldachtig eenkristal te krijgen. In 1969 gebruikte Hubner Li₂O als flux om 0,5 mm × 0,5 mm × 0,5 mm te laten groeien en de basisgegevens van dichtheid, celparameters en ruimtegroep te meten. Na 1982 gebruikte het Fujian Institute of Matter Structure, de Chinese Academie van Wetenschappen de gesmolten-zout-zaadkristalmethode om grote eenkristal in flux te laten groeien, en ontdekte dat BBO-kristal een uitstekend materiaal voor ultraviolet-frequentieverdubbeling is. Voor elektro-optische Q-switching-toepassingen heeft BBO-kristal het nadeel van een lage elektro-optische coëfficiënt die leidt tot een hoge halve golfspanning, maar het heeft een opmerkelijk voordeel van een zeer hoge laserschadedrempel.

Het Fujian Institute of Matter Structure, Chinese Academy of Sciences, heeft een reeks werkzaamheden uitgevoerd aan de groei van BBO-kristallen. In 1985 werd een enkel kristal met een afmeting van φ67 mm × 14 mm gekweekt. De kristalgrootte bereikte 76 mm × 15 mm in 1986 en φ120 mm × 23 mm in 1988.

De groei van kristallen maakt vooral gebruik van de gesmolten-zout-zaadkristalmethode (ook bekend als de topzaadkristalmethode, flux-lifting-methode, enz.). De kristalgroeisnelheid in dec-asrichting is traag en het is moeilijk om lang kristal van hoge kwaliteit te krijgen. Bovendien is de elektro-optische coëfficiënt van BBO-kristal relatief klein, en een kort kristal betekent dat een hogere werkspanning vereist is. In 1995, Goodnoet al. gebruikte BBO als elektro-optisch materiaal voor EO Q-modulatie van Nd:YLF-laser. De grootte van dit BBO-kristal was 3 mm × 3 mm × 15 mm (x, y, z), en transversale modulatie werd aangenomen. Hoewel de lengte-hoogteverhouding van deze BBO 5:1 bereikt, is de kwartgolfspanning nog steeds tot 4,6 kV, wat ongeveer 5 keer de EO Q-modulatie van LN-kristal is onder dezelfde omstandigheden.

Om de bedrijfsspanning te verlagen, gebruikt BBO EO Q-switch twee of drie kristallen samen, wat het invoegverlies en de kosten verhoogt. Nikkelet al. verminderde de halfgolfspanning van BBO-kristal door licht meerdere keren door het kristal te laten gaan. Zoals te zien is in de afbeelding, gaat de laserstraal vier keer door het kristal en de fasevertraging veroorzaakt door de spiegel met hoge reflectie die op 45° is geplaatst, werd gecompenseerd door de golfplaat die in het optische pad was geplaatst. Op deze manier kan de halve golfspanning van deze BBO Q-switch zo laag zijn als 3,6 kV.

Figuur 1. BBO EO Q-modulatie met lage halve golfspanning - WISOPTIC

In 2011 Perlov et al. gebruikte NaF als flux om BBO-kristal te laten groeien met een lengte van 50 mm inc-asrichting, en verkregen BBO EO-apparaat met een afmeting van 5 mm × 5 mm × 40 mm en met optische uniformiteit beter dan 1 × 10⁻⁶ cm⁻¹, die voldoet aan de eisen van EO Q-switching-toepassingen. De groeicyclus van deze methode is echter meer dan 2 maanden en de kosten zijn nog steeds hoog.

Op dit moment beperken de lage effectieve EO-coëfficiënt van BBO-kristal en de moeilijkheid om BBO te kweken met een groot formaat en hoge kwaliteit nog steeds de EO Q-switching-toepassing van BBO. Vanwege de hoge laserschadedrempel en het vermogen om met een hoge herhalingsfrequentie te werken, is BBO-kristal echter nog steeds een soort EO Q-modulatiemateriaal met belangrijke waarde en veelbelovende toekomst.

Afbeelding 2. BBO EO Q-Switch met lage halve golfspanning - Gemaakt door WISOPTIC Technology Co., Ltd.