Lågtemperaturfasbariummetaboratet (β-BaB₂O₄, BBO för kort) kristall tillhör det tredelade kristallsystemet, 3m poänggrupp. 1949, Levinet al. upptäckt lågtemperaturfas bariummetaborat BaB₂O₄ förening. 1968, Brixneret al. använd BaCl₂ som flussmedel för att få genomskinlig nålliknande enkristall. 1969 använde Hubner Li₂O som flöde för att växa 0,5 mm × 0,5 mm × 0,5 mm och mätte grunddata för densitet, cellparametrar och rymdgrupp. Efter 1982 använde Fujian Institute of Matter Structure, den kinesiska vetenskapsakademin den smälta salt-frökristallmetoden för att odla stora enkristaller i flux, och fann att BBO-kristall är ett utmärkt ultraviolett frekvensfördubblingsmaterial. För elektro-optisk Q-switch-applikation har BBO-kristall nackdelen med låg elektro-optisk koefficient som leder till hög halvvågsspänning, men den har enastående fördel med mycket hög laserskadetröskel.

Fujian Institute of Matter Structure, kinesiska vetenskapsakademin har utfört en rad arbeten om tillväxten av BBO-kristaller. 1985 odlades en enkristall med storleken φ67mm×14mm. Kristallstorleken nådde φ76mm×15mm 1986 och φ120mm×23mm 1988.

Tillväxten av kristaller antar framför allt smält-salt-frö-kristall-metoden (även känd som top-seed-crystal-metoden, flusslyftande metod, etc.). Kristalltillväxthastigheten ic-axelriktningen är långsam och det är svårt att få lång kristall av hög kvalitet. Dessutom är den elektrooptiska koefficienten för BBO-kristall relativt liten, och kort kristall betyder att högre arbetsspänning krävs. 1995, Goodnoet al. använde BBO som elektrooptiskt material för EO Q-modulering av Nd:YLF-laser. Storleken på denna BBO-kristall var 3mm×3mm×15mm(x, y, z), och tvärmodulering antogs. Även om längd-höjdförhållandet för denna BBO når 5:1, är kvartsvågsspänningen fortfarande upp till 4,6 kV, vilket är ungefär 5 gånger EO Q-moduleringen av LN-kristall under samma förhållanden.

För att minska driftspänningen använder BBO EO Q-switch två eller tre kristaller tillsammans, vilket ökar insättningsförlusten och kostnaden. Nickelet al. reducerade halvvågsspänningen för BBO-kristall genom att få ljus att passera genom kristallen flera gånger. Som visas i figuren passerar laserstrålen genom kristallen fyra gånger, och fasfördröjningen orsakad av högreflektionsspegeln placerad vid 45° kompenserades av vågplattan placerad i den optiska banan. På så sätt kan halvvågsspänningen för denna BBO Q-switch vara så låg som 3,6 kV.

Figur 1. BBO EO Q-modulering med låg halvvågsspänning – WISOPTIC

2011 Perlov et al. använde NaF som flux för att odla BBO-kristall med en längd på 50 mm inc-axelriktning och erhållen BBO EO-enhet med storleken 5 mm×5 mm×40 mm och med optisk enhetlighet bättre än 1×10⁻⁶ centimeter⁻¹, som uppfyller kraven för EO Q-switching-applikationer. Tillväxtcykeln för denna metod är dock mer än 2 månader, och kostnaden är fortfarande hög.

För närvarande begränsar den låga effektiva EO-koefficienten för BBO-kristall och svårigheten att odla BBO med stor storlek och hög kvalitet fortfarande BBO:s EO Q-switching-applikation. Men på grund av den höga laserskadetröskeln och förmågan att arbeta med hög repetitionsfrekvens är BBO-kristall fortfarande ett slags EO Q-modulationsmaterial med viktigt värde och lovande framtid.

Figur 2. BBO EO Q-Switch med låg halvvågsspänning – Tillverkad av WISOPTIC Technology Co., Ltd.