La fase a bassa temperatura metaborato di bario (β-BaB₂O₄, BBO in breve) il cristallo appartiene al sistema cristallino tripartito, 3m gruppo di punti. Nel 1949, Levinòet al. scoperto il metaborato di bario di fase a bassa temperatura BaB₂O₄ composto. Nel 1968, Bressanoneet al. usato BaCl₂ come flusso per ottenere un cristallo singolo aghiforme trasparente. Nel 1969, Hubner usò Li₂O come flusso per crescere 0,5 mm × 0,5 mm × 0,5 mm e ha misurato i dati di base della densità, dei parametri della cella e del gruppo spaziale. Dopo il 1982, il Fujian Institute of Matter Structure, l'Accademia cinese delle scienze, ha utilizzato il metodo del seme di sale fuso-cristallo per far crescere un grande cristallo singolo in flusso e ha scoperto che il cristallo BBO è un eccellente materiale che raddoppia la frequenza ultravioletta. Per l'applicazione di commutazione Q elettro-ottica, il cristallo BBO ha lo svantaggio di un basso coefficiente elettro-ottico che porta a un'elevata tensione a semionda, ma ha un vantaggio eccezionale di una soglia di danno laser molto elevata.

Il Fujian Institute of Matter Structure, Chinese Academy of Sciences ha svolto una serie di lavori sulla crescita dei cristalli BBO. Nel 1985 è stato coltivato un singolo cristallo con dimensioni di 67 mm × 14 mm. La dimensione del cristallo ha raggiunto φ76 mm × 15 mm nel 1986 e 120 mm × 23 mm nel 1988.

La crescita dei cristalli adotta soprattutto il metodo del seme di sale fuso (noto anche come metodo del cristallo del seme superiore, metodo di sollevamento del flusso, ecc.). Il tasso di crescita dei cristalli nelc-la direzione dell'asse è lenta ed è difficile ottenere un cristallo lungo di alta qualità. Inoltre, il coefficiente elettro-ottico del cristallo BBO è relativamente piccolo e il cristallo corto significa che è richiesta una tensione di lavoro più elevata. Nel 1995, Goodnoet al. utilizzato BBO come materiale elettro-ottico per la modulazione EO Q del laser Nd:YLF. La dimensione di questo cristallo BBO era 3 mm × 3 mm × 15 mm (x, y, z), ed è stata adottata la modulazione trasversale. Sebbene il rapporto lunghezza-altezza di questo BBO raggiunga 5:1, la tensione a quarto d'onda è ancora fino a 4,6 kV, che è circa 5 volte la modulazione EO Q del cristallo LN nelle stesse condizioni.

Al fine di ridurre la tensione operativa, BBO EO Q-switch utilizza due o tre cristalli insieme, il che aumenta la perdita di inserzione e il costo. Nichelet al. ha ridotto la tensione a semionda del cristallo BBO facendo passare la luce attraverso il cristallo per diverse volte. Come mostrato in figura, il raggio laser attraversa il cristallo per quattro volte, e il ritardo di fase causato dallo specchio ad alta riflessione posto a 45° è stato compensato dalla lamina d'onda posta nel percorso ottico. In questo modo, la tensione a semionda di questo Q-switch BBO potrebbe essere di appena 3,6 kV.

Figura 1. BBO EO Q-modulazione con bassa tensione a semionda – WISOPTIC

Nel 2011 Perlov et al. usato NaF come flusso per far crescere il cristallo BBO con una lunghezza di 50 mm inc-direzione dell'asse e dispositivo BBO EO ottenuto con dimensioni di 5 mm × 5 mm × 40 mm e con uniformità ottica migliore di 1 × 10⁻⁶ cm⁻¹, che soddisfa i requisiti delle applicazioni di commutazione Q EO. Tuttavia, il ciclo di crescita di questo metodo è superiore a 2 mesi e il costo è ancora elevato.

Al momento, il basso coefficiente EO effettivo del cristallo BBO e la difficoltà di far crescere BBO con grandi dimensioni e alta qualità limitano ancora l'applicazione di commutazione Q EO di BBO. Tuttavia, a causa dell'elevata soglia di danno del laser e della capacità di lavorare ad alta frequenza di ripetizione, il cristallo BBO è ancora una sorta di materiale di modulazione Q EO con un valore importante e un futuro promettente.

Figura 2. Q-Switch BBO EO con bassa tensione a semionda – Prodotto da WISOPTIC Technology Co., Ltd.