メタホウ酸バリウム

メタホウ酸バリウム：特性と用途

メタホウ酸バリウムは、バリウム、ホウ素、酸素の化合物で、化学式はBa(BO2)2またはBaB2O4と表されます。この結晶性化合物は、α相とβ相の2つの結晶構造を持ち、その光学特性から様々な用途に用いられています。

α-メタホウ酸バリウム (α-BBO)

高温で安定なα相は、α-BBOと略記されます。189nmから3500nmという非常に広い波長範囲で高い光透過率を示すことが特徴です。さらに、複屈折性を有するため、光学分野では方解石、TiO2、LiNbO3などと共に重要な複屈折結晶として利用されています。この結晶構造による光学特性を利用することで、様々な光学デバイスへの応用が期待できます。

β-メタホウ酸バリウム (β-BBO)

β相はβ-BBOと略記され、200nmから3μmという広い波長範囲で透過率の高い光学特性を持ちます。結晶系は三方晶系に属し、光パラメトリック発振(OPO)や第二次高調波発生(SHG)といった、レーザー光の波長変換や強度増幅に用いられます。特に、シグナル光とアイドラ光に光子を分割する能力に優れているため、パルスレーザー技術において重要な役割を担っています。β-BBO結晶は、その切り出し方によってType I結晶とType II結晶に分類され、用途に応じて使い分けられています。Type IとType IIの違いは、位相整合条件を満たすために結晶をどのようにカットするかによって決まり、発生する光の偏光状態が異なります。

メタホウ酸バリウムの光学特性

メタホウ酸バリウムのα相とβ相は共に高い複屈折性を示すため、非線形光学結晶として利用されます。非線形光学効果とは、入射光の強度に比例しない光学応答を示す現象で、メタホウ酸バリウム結晶では、この効果によってレーザー光の波長変換や強度増幅が実現します。具体的な用途としては、紫外から近赤外領域のレーザー光を発生させる、波長変換素子や光パラメトリック発振器などが挙げられます。

安全性と法規制

メタホウ酸バリウムは、その化学的性質から、日本では毒物及び劇物取締法により劇物に指定されています。取り扱いには十分な注意が必要であり、適切な安全対策を講じる必要があります。さらに、消防法、大気汚染防止法、水質汚濁防止法、土壌汚染対策法、PRTR法など、様々な法規制の対象となっています。これらの規制を遵守し、環境への影響を最小限に抑えることが重要です。

まとめ

メタホウ酸バリウムは、その優れた光学特性と、非線形光学結晶としての有用性から、レーザー技術をはじめとする光学分野において重要な役割を担っています。一方で、劇物としての取り扱いには細心の注意が必要であり、安全な取り扱い方法と法規制への遵守が不可欠です。

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