[發明專利]一種波長穩定控制裝置

在審

• 申請號: 201810054238.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108493751A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 周翊;王倩;李少華;趙江山;陳剛
• 申請（專利權）人: 北京科益虹源光電技術有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;G02B26/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明公開了一種波長穩定控制裝置，用于對激光光譜進行控制，包括：棱鏡組、光柵、棱鏡組平臺、精密轉臺、激光放電腔、輸出耦合鏡、波長測量系統、以及控制系統；所述精密轉臺，用于調節旋轉所述棱鏡組中最后一個棱鏡；所述波長測量系統，用于監測激光輸出波長；所述控制系統，通過所述波長測量系統的數據對所述精密轉臺進行反饋控制。本發明公開的波長穩定控制裝置通過轉動線寬壓窄模塊中最后一面棱鏡的角度，實現中心波長的調整。

技術領域

本發明涉及光譜控制技術領域，特別涉及一種波長穩定控制裝置。

背景技術

在激光器研發過程中，時常需要對激光光譜(如激光波長、激光線寬)，進行控制以滿足不同的應用需求。以準分子激光系統為例，針對光刻應用，為了保證半導體硅片芯片圖案的精細度，要求光刻光源有較窄的激光線寬輸出；準分子激光器中心波長的微小漂移會使光刻系統產生離焦現象，因此需要對準分子激光器的中心波長穩定性進行控制。提高準分子激光器的輸出光譜穩定性，特別是中心波長的穩定性，對研制高性能準分子激光器提高微電子光刻工藝性能具有重要意義。

在準分子激光器中一般通過線寬壓窄模塊完成光譜控制及波長選擇。棱鏡組配合光柵的方法是目前使用較廣的光譜控制方法。圖1是準分子激光系統線寬壓窄模塊基本結構示意圖，主要包含1-棱鏡組及2-光柵。棱鏡組對到達光柵之前的光束進行一維的擴束、準直，降低腔內光束能量密度，同時有利于光譜的選擇和控制。

光柵為中階梯光柵，展寬后的光束以特定角度入射到光柵上，光柵對入射光有選擇作用，滿足閃耀條件的光譜成分會被返回到激光腔內，經過多次往返振蕩，最終形成窄線寬激光輸出。光束入射光柵的角度不同，實現振蕩的激光中心波長也不同，調諧光束在光柵上入射角可以實現對激光中心波長的調諧。

中階梯光柵通常工作在Littrow模式和閃耀條件下，根據Littrow結構下的光柵方程：

2dcosα_B＝mλ.

由此得到，激光波長調諧與光柵轉角之間的關系為：

若要將波長穩定性控制在0.3pm以內，則光束在光柵上的入射角變化應控制在6.2μmad。通過常規的方法轉動光柵改變光束入射角很難進行高精度快速地調整。在準分子激光器的線寬壓窄模塊中增加平面反射鏡，可以精密調節反射鏡的角度實現中心波長的精確、快速地調整。但這種方法引入了額外的光學元件，增加了工裝難度以及系統的能量損耗。與轉動棱鏡組的方案相比，本發明對線寬影響小，有利于光譜穩定輸出。

發明內容

本發明旨在克服現有技術存在的缺陷，本發明采用以下技術方案：

本發明實施例提供了一種波長穩定控制裝置，用于對激光光譜進行控制，所述波長穩定控制裝置包括：

棱鏡組、光柵、棱鏡組平臺、精密轉臺、激光放電腔、輸出耦合鏡、波長測量系統以及控制系統；

所述棱鏡組由至少一個棱鏡組成；

所述棱鏡組平臺，用于承載及固定所述棱鏡；

所述精密轉臺，用于調節旋轉所述棱鏡組中的最后一個棱鏡，所述最后一個棱鏡為沿光路排布靠近所述光柵的一個棱鏡；

所述光柵對由所述棱鏡組中的所述最后一個棱鏡中出射的光進行色散及激光中心波長選擇；

所述激光放電腔通過氣體放電產生熒光，并將所述熒光輸入至所述棱鏡組；

所述輸出耦合鏡與由所述棱鏡組及所述光柵組成的線寬壓窄模塊共同構成諧振腔，輸出窄線寬激光；

所述波長測量系統，用于監測所述諧振腔輸出的窄線寬激光輸出波長；

所述控制系統通過所述波長測量系統的數據對所述精密轉臺進行反饋控制。