Pha nhiệt độ thấp bari metaborate (β-BaB₂O₄, Viết tắt là BBO) tinh thể thuộc hệ tinh thể ba bên, 3m nhóm điểm. Năm 1949, Levinet al. phát hiện pha nhiệt độ thấp bari metaborate BaB₂O₄ hợp chất. Năm 1968, Brixneret al. BaCl đã qua sử dụng₂ như thông lượng để có được đơn tinh thể hình kim trong suốt. Năm 1969, Hubner sử dụng Li₂O là thông lượng để phát triển 0,5mm × 0,5mm × 0,5mm và đo dữ liệu cơ bản về mật độ, thông số tế bào và nhóm không gian. Sau năm 1982, Viện Cấu trúc Vật chất Phúc Kiến, Viện Khoa học Trung Quốc đã sử dụng phương pháp hạt muối nóng chảy-tinh thể để phát triển đơn tinh thể lớn trong dòng chảy, và phát hiện ra rằng tinh thể BBO là một vật liệu nhân đôi tần số tia cực tím tuyệt vời. Đối với ứng dụng chuyển mạch điện quang Q, tinh thể BBO có nhược điểm là hệ số điện quang thấp dẫn đến điện áp nửa sóng cao, nhưng nó có ưu điểm nổi bật là ngưỡng sát thương laser rất cao.

Viện Cấu trúc Vật chất Phúc Kiến, Viện Khoa học Trung Quốc đã thực hiện một loạt nghiên cứu về sự phát triển của tinh thể BBO. Năm 1985, một tinh thể đơn có kích thước φ67mm × 14mm đã được phát triển. Kích thước tinh thể đạt φ76mm × 15mm vào năm 1986 và φ120mm × 23mm vào năm 1988.

Sự phát triển của các tinh thể trên tất cả đều thông qua phương pháp tinh thể hạt muối nóng chảy (còn được gọi là phương pháp tinh thể hạt đỉnh, phương pháp nâng thông lượng, v.v.). Tốc độ phát triển tinh thể trongc-trục hướng chậm, khó lấy được long tinh chất lượng cao. Hơn nữa, hệ số quang điện của tinh thể BBO tương đối nhỏ, và tinh thể ngắn có nghĩa là yêu cầu điện áp làm việc cao hơn. Năm 1995, Goodnoet al. đã sử dụng BBO làm vật liệu điện quang để điều chế EO Q của laser Nd: YLF. Kích thước của tinh thể BBO này là 3mm × 3mm × 15mm (x, y, z), và điều chế ngang đã được thông qua. Mặc dù tỷ lệ chiều dài-chiều cao của BBO này đạt 5: 1, điện áp một phần tư sóng vẫn lên đến 4,6 kV, bằng khoảng 5 lần điều chế EO Q của tinh thể LN trong cùng điều kiện.

Để giảm điện áp hoạt động, BBO EO Q-switch sử dụng hai hoặc ba tinh thể với nhau, điều này làm tăng tổn thất chèn và chi phí. Nikenet al. đã giảm hiệu điện thế nửa sóng của tinh thể BBO bằng cách cho ánh sáng đi qua tinh thể vài lần. Như thể hiện trong hình, chùm tia laze đi qua tinh thể bốn lần, và độ trễ pha do gương phản xạ cao đặt ở góc 45 ° gây ra được bù bằng tấm sóng đặt trong đường quang học. Bằng cách này, điện áp nửa sóng của bộ chuyển mạch Q BBO này có thể thấp tới 3,6 kV.

Hình 1. Điều chế Q-BBO EO với điện áp nửa sóng thấp - WISOPTIC

Năm 2011 Perlov et al. đã sử dụng NaF làm chất trợ dung để phát triển tinh thể BBO với chiều dài 50mm trongc- hướng trục, và thu được thiết bị BBO EO với kích thước 5mm × 5mm × 40mm và có độ đồng nhất quang học tốt hơn 1 × 10⁻⁶ cm⁻¹, đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng chuyển mạch Q EO. Tuy nhiên, chu kỳ sinh trưởng của phương pháp này kéo dài hơn 2 tháng, giá thành còn cao.

Hiện tại, hệ số EO hiệu quả thấp của tinh thể BBO và khó khăn trong việc trồng BBO với kích thước lớn và chất lượng cao vẫn còn hạn chế ứng dụng chuyển mạch Q-EO của BBO. Tuy nhiên, do ngưỡng sát thương của tia laser cao và khả năng làm việc ở tần số lặp lại cao, tinh thể BBO vẫn là một loại vật liệu điều chế EO Q có giá trị quan trọng và đầy hứa hẹn trong tương lai.

Hình 2. BBO EO Q-Switch với điện áp nửa sóng thấp - Sản xuất bởi WISOPTIC Technology Co., Ltd.