[發明專利]使用堆疊式四硼酸鍶板的頻率轉換

在審

• 申請號: 202180039712.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN115702527A
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 勇-霍·亞歷克斯·莊;銀英·肖李;E·洛基諾娃;J·費爾登;張百鋼
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/109;G02F1/35;G01N21/39
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉麗楠

1.一種用于產生激光器輸出光束的激光器組合件，所述激光器輸出光束具有使得對應波長在大約125nm到大約183nm范圍內的輸出頻率，所述激光器組合件包括：

一或多個基波激光器，其分別經配置以產生具有對應基頻的基波光束；

多個中間頻率轉換級，其經共同配置以使用所述一或多個基波光束產生一或多個中間光束，所述一或多個中間光束中的每一者具有相關聯中間頻率；

最終頻率轉換級，其經配置以使所述一或多個中間光束穿過非線性晶體，

其中所述非線性晶體包含多個四硼酸鍶SrB₄O₇(SBO)晶體板，所述多個SBO晶體板安置成堆疊式配置，使得每一所述SBO晶體板與至少一個鄰近的所述晶體板形成界面表面，且

其中所述多個SBO晶體板經協作配置以形成周期性結構，所述周期性結構實現所述一或多個中間光束的準相位匹配(QPM)，使得從所述非線性晶體出射的光包含具有所述輸出頻率的所述激光器輸出光束。

2.根據權利要求1所述的激光器組合件，其中所述多個SBO晶體板經配置使得所述每一SBO晶體板的第一晶軸相對于所述鄰近的SBO晶體板的第二晶軸反向。

3.根據權利要求1所述的激光器組合件，其中所述最終頻率轉換級經配置使得所述一或多個中間光束在與所述第一晶軸及所述第二晶軸的(i)a軸及(ii)b軸中的一者平行的方向上傳播穿過所述多個SBO晶體板。

4.根據權利要求1所述的激光器組合件，其中所述最終頻率轉換級進一步包括：

多個鏡，其經配置以接收并循環所述一或多個中間光束，使得所述一或多個中間光束的束腰出現于所述非線性晶體處；及

分束器，其經安置以接收從所述非線性晶體出射的所述光且經配置使得所述分束器反射所述出射光的第一部分以形成所述激光器輸出光束，且使得所述出射光的第二部分穿過所述分束器并由所述多個鏡循環。

5.根據權利要求1所述的激光器組合件，其中所述分束器包括SBO晶體、SBO玻璃或CaF₂晶體中的一者。

6.根據權利要求1所述的激光器組合件，

其中所述一或多個基波激光器經配置以產生基波光，所述基波光具有使得對應基波波長介于1μm與1.1μm之間的基頻，

其中所述多個中間頻率轉換級包括：

第一頻率加倍級，其經耦合以接收所述基波光且經配置以產生二次諧波光，所述二次諧波光具有等于所述基頻的兩倍的二次諧波頻率；

第二頻率加倍級，其經耦合以從所述第一頻率加倍級接收所述二次諧波光且經配置以產生所述中間光束作為四次諧波光，所述四次諧波光具有等于所述基頻的四倍的四次諧波頻率，且

其中所述最終頻率轉換級經配置以對所述四次諧波光進行頻率加倍，使得所述激光器輸出光的所述輸出頻率等于所述基頻的八倍。

7.根據權利要求6所述的激光器組合件，其中所述最終頻率轉換級進一步包括分束器，所述分束器經定位以接收從所述非線性晶體出射的光且經配置使得所述出射光的從所述分束器的表面反射的反射部分包括形成所述激光器輸出光束的所述八次諧波頻率，并且使得所述出射光的穿過所述分束器的非反射部分包括所述四次諧波頻率的未消耗部分。

8.根據權利要求6所述的激光器組合件，

其中所述多個SBO晶體板經配置使得第一所述SBO晶體板的第一晶軸相對于鄰近的第二所述SBO晶體板的第二晶軸反向，

其中所述第一SBO晶體板及所述第二SBO晶體板的所述晶軸經定向使得所述第一SBO晶體板及所述第二SBO晶體板兩者的c晶軸大體上平行于穿過所述第一SBO晶體板及所述第二SBO晶體板的所述四次諧波光的偏振方向，

其中所述輸出頻率大體上等于133nm，且

其中所述第一SBO晶體板及所述第二SBO晶體板中的至少一者所具有的厚度使得所述周期性結構的極之間的間隔大體上等于0.13μm的臨界長度的奇數倍，以實現所述四次諧波頻率與八次諧波頻率的準相位匹配。