[發(fā)明專利]窄線寬準(zhǔn)分子激光器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210507225.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102983485A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁志軍;張海波;周軍;樓祺洪;魏運(yùn)榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及準(zhǔn)分子激光器，特別是一種窄線寬準(zhǔn)分子激光器，結(jié)構(gòu)緊湊，裝調(diào)簡(jiǎn)單，腔內(nèi)損耗小增益高，可以同時(shí)獲得窄線寬和較高的輸出能量指標(biāo)。

背景技術(shù)

窄線寬的準(zhǔn)分子激光器是目前半導(dǎo)體光刻的主要激光光源。商業(yè)光刻機(jī)中的光譜線寬壓窄主要是采用棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)和紫外光柵的組合模塊。然而為獲得窄線寬激光，往往需要使用多個(gè)棱鏡，如在先技術(shù)[ZL200910052119.2]中的四個(gè)棱鏡。光路復(fù)雜，裝調(diào)困難而且大大降低了輸出能量。另一方面，在先技術(shù)[T.J.Pacala,I.S.McDermid,J.B.Laudenslager.Ultranarrow?linewidth,magnetically?switched,long?pulse,xenon?chloride?laser.Appl.Phys.Lett.44,658-660(1984)]中把紫外標(biāo)準(zhǔn)具放置在激光腔內(nèi)可以獲得很窄的線寬，但是由于激光束在紫外標(biāo)準(zhǔn)具內(nèi)的多次反射，能量密度高，紫外標(biāo)準(zhǔn)具易被損傷，因此只適宜于低脈沖能量運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開一種窄線寬準(zhǔn)分子激光器，該激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊，裝調(diào)簡(jiǎn)單，腔內(nèi)損耗小增益高，可以同時(shí)獲得窄線寬和較高的輸出能量指標(biāo)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種窄線寬準(zhǔn)分子激光器，其特點(diǎn)在于由棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)、紫外光柵、紫外標(biāo)準(zhǔn)具、放電腔和耦合輸出鏡組成，上述各部分的位置關(guān)系如下：

準(zhǔn)分子激光在放電腔內(nèi)受到激勵(lì)，經(jīng)棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)和紫外光柵進(jìn)行線寬壓窄，窄線寬激光在紫外光柵和輸出耦合鏡為腔鏡的諧振腔內(nèi)振蕩放大后，從所述的輸出耦合鏡方向經(jīng)垂直于光路放置的紫外標(biāo)準(zhǔn)具輸出，所述的紫外光柵的激光入射角與其衍射角相同。

所述的棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)由二個(gè)或三個(gè)棱鏡組成。

所述的棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)的棱鏡材料為紫外融石英或者氟化鈣，各個(gè)棱鏡的入射角度為68°~74°。

所述的紫外光柵為中階梯光柵，紫外光柵的衍射角為71°~82°。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

同等線寬情況下，本窄線寬激光器中使用棱鏡個(gè)數(shù)少于現(xiàn)有技術(shù)，諧振腔的腔長(zhǎng)縮短，腔內(nèi)損耗降低，從而提高了輸出的窄線寬激光能量。棱鏡個(gè)數(shù)減少也使得光路簡(jiǎn)單化，裝調(diào)難度大大降低。通過放置在諧振腔外的紫外標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)激光線寬進(jìn)一步壓縮，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單且避免了紫外標(biāo)準(zhǔn)具放置在腔內(nèi)而被損傷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本發(fā)明可以同時(shí)獲得窄線寬和較高的輸出能量指標(biāo)。

附圖說明

圖1為窄線寬準(zhǔn)分子激光器的結(jié)構(gòu)原理圖

圖2為諧振腔外紫外標(biāo)準(zhǔn)具線寬壓窄原理示意圖

圖3為諧振腔外加紫外標(biāo)準(zhǔn)具前后的激光光譜

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的窄線寬準(zhǔn)分子激光器的結(jié)構(gòu)框圖。由圖可見，本發(fā)明窄線寬準(zhǔn)分子激光器，由棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1、紫外光柵2、紫外標(biāo)準(zhǔn)具3、放電腔4及耦合輸出鏡5組成，上述各部分的位置關(guān)系如下：

準(zhǔn)分子激光在放電腔內(nèi)4受到激勵(lì)，經(jīng)棱鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1和紫外光柵2進(jìn)行線寬壓窄，窄線寬激光在紫外光柵2和輸出耦合鏡5之間進(jìn)行振蕩放大后，從輸出耦合鏡5輸出。輸出的窄線寬激光經(jīng)過腔外垂直于光路放置的紫外標(biāo)準(zhǔn)具3輸出，所述的紫外光柵2的激光入射角與其衍射角相同。

該激光器實(shí)現(xiàn)線寬壓窄效果的原理如下：

在由多個(gè)棱鏡與光柵相組合的線寬壓窄系統(tǒng)中，輸出激光的線寬的半高寬度(FWHM)可以由下式?jīng)Q定[參見US20020186741A1]：

ΔλFWHM=θdiv2MtanαBNRλ---(1)]]>