[實用新型]具有波紋管式腔鏡調節裝置的氣體激光器

有效

• 申請號: 201520615506.3
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN205212163U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 沙鵬飛;彭卓君;單耀瑩;宋興亮;李慧;蔡茜瑋;范元媛;趙江山;周翊
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: H01S3/036
• 分類號: H01S3/036;H01S3/086
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本實用新型涉及一種具有波紋管式腔鏡調節裝置的氣體激光器，尤其適用于需要安裝布儒斯特窗的準分子氣體激光器。

背景技術

準分子激光器具有短波長和大功率的特點，使其成為目前大規模半導體集成電路光刻的主要光源。作為光刻光源要求準分子激光器具有很高的偏振度，一般要求大于95％。因此準分子激光器的腔體兩端都裝有一個布儒斯特窗，從而達到輸出光具有高偏振特性的目的。準分子激光器的布儒斯特窗除了有選擇輸出光偏振的目的外，還有密封激光器腔體的作用。因此布儒斯特窗的一側與腔體內的工作氣體接觸，而另一側則暴露于空氣之中。以ArF準分子激光器為例，其布儒斯特窗的材料為CaF₂，并且對其純度的要求極高，以防止產生色心現象導致輸出光能量下降及穩定性降低。而該材料暴露于空氣之中，空氣中的水蒸氣很容易使之潮解并且空氣中的粉塵極易粘附其表面，當有激光通過時，就會造成激光透過率大幅衰減，并且嚴重破壞材料的表面，使激光器無法正常工作。因此暴露于空氣中的布儒斯特窗的使用壽命會大幅縮短。

由于高純度CaF₂材料的成本非常高，所以提高其使用壽命就成為降低準分子激光器使用成本的關鍵。另外準分子激光處于紫外波段，空氣對其有很強的吸收，尤其是布儒斯特窗與激光器的輸出耦合鏡及全反射鏡之間的空氣吸收損耗屬于腔內損耗，會大幅降低激光器的輸出能量。此外，激光器的輸出耦合鏡與全反射鏡的材料也為高純度的CaF₂，因此如果暴露于空氣中也會大幅衰減其使用壽命。

圖1為一個典型的準分子激光器的結構示意圖。圖中，1為激光器的腔體，由于其為氣體激光器，因此腔體內充有一定氣壓及相應配比的工作氣體。2、3分別為準分子激光器的陰極和陽極，常用的準分子激光器一般采用放電激勵的方式，當幾萬伏的高壓加到準分子激光器的電極上時，電極間的工作氣體就會被電離而放電，從而作為激光器的增益介質為通過該區域的激光提供增益。4為準分子激光器的輸出耦合鏡，6為準分子激光器的全反射鏡，7為輸出耦合鏡4與全反射鏡6的支架，全反射鏡6和輸出耦合鏡4作為諧振腔的腔鏡為諧振腔提供反饋。5為準分子激光器的布儒斯特窗，腔體的兩端各設置一個，通過這兩個布儒斯特窗的選偏作用，可以使輸出光的偏振度大于95％。

如圖1所示，布儒斯特窗5的外表面、輸出耦合鏡4及全反射鏡6都是暴露在空氣中的。如前所述提高布儒斯特窗5使用壽命就成為降低準分子激光器使用成本的關鍵。另外準分子激光處于紫外波段，空氣對其有很強的吸收，尤其是圖1所示的布儒斯特窗5與激光器的輸出耦合鏡4及全反射鏡6之間是空氣環境，空氣的吸收損耗屬于腔內損耗，會大幅降低激光器的輸出能量。另外圖1所示的激光器腔體1、輸出耦合鏡4及全反射鏡6是三個獨立的個體。其中任何一個個體的位置發生微小的改變都會導致激光器的諧振光路偏離其最佳的狀態，從而導致激光器輸出光能量下降及光束質量變差。如果激光器腔體1相對位置或者相對高度發生改變，那么輸出耦合鏡4及全反射鏡6的位置及高度就要重新進行調整，從而給激光器的實用性帶來麻煩。輸出耦合鏡4及全反射鏡6的支架7是通過磁性底座吸在放置腔體1的平臺上，而產品化的激光器平臺一般采用鋁材料，因為鋁材料質量輕且成本低。但是磁性底座無法吸附在鋁材料上，因此會給輸出耦合鏡4及全反射鏡6的支架7的固定帶來麻煩。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型旨在消除空氣中的水蒸氣對高純度CaF₂材料制成的光學元件的潮解，同時避免空氣中的粉塵粘附于高純度CaF₂材料的表面造成透過率下降及表面損傷。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本實用新型提出一種具有波紋管式腔鏡調節裝置的氣體激光器，包括作為放電腔的腔體、位于放電腔的兩端并作為放電腔激光輸出窗口的兩個布儒斯特窗，以及位于放電腔兩端的外側，用于接收從所述布儒斯特窗出射的激光的輸出耦合鏡和全反射鏡，所述氣體激光器的腔體的兩端的外側分別具有一個腔鏡調節裝置，該兩個腔鏡調節裝置分別用于固定和保持輸出耦合鏡和全反射鏡，并分別將所述兩個布儒斯特窗中的一個包裹在內；并且所述腔鏡調節裝置包括波紋管，且通過該波紋管與所述腔體密封連接，輸出耦合鏡固定于波紋管上，所述輸出耦合鏡與腔體之間，以及所述全反射鏡與腔體之間均形成密閉空間。