[發明專利]一種激光功率穩定方法及激光功率放大系統

有效

• 申請號: 202010575698.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111628401B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 潘其坤;郭勁;陳飛;謝冀江;李殿軍;于德洋;張闊;孫俊杰;張魯薇
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13;H01S3/131
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王雨

本發明公開了一種激光功率穩定方法及激光功率放大系統，激光產生裝置產生種子激光脈沖，第一光調制裝置用于改變通過光的偏振態，偏振元件用于阻止被第一光調制裝置改變偏振態的光通過，光放大裝置用于將通過偏振元件的光放大功率而輸出。觸發激光產生裝置產生種子激光脈沖，并控制第一光調制裝置改變在第一預設時間段內通過光的偏振態，通過第一光調制裝置和偏振元件阻止種子激光脈沖的前沿噪聲通過而進入光放大裝置，從而消除種子激光脈沖的前沿噪聲，能夠消除種子激光脈沖的前沿噪聲對激光放大功率、光增益擾動的影響，從而能夠有效地提升對激光放大功率后輸出的窄脈寬激光功率的穩定性以及各個脈沖能量的穩定性。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別是涉及一種激光功率穩定方法。本發明還涉及一種激光功率放大系統。

背景技術

光刻是現代化大規模集成電路制造技術的核心，而光刻光源是光刻設備的重要組成。根據瑞利判據，光源的波長越短，其提供的光刻分辨率越高，現階段，波長13.5nm的極紫外光(Extreme Ultra-Violet Light，EUVL)成為備受關注的光刻光源。激光誘導等離子體(Laser-Produced Plasma，LPP)可產生極紫外光，采用高重頻、窄脈寬、高功率的長波激光輻照預設靶，誘發等離子體輻射波長13.5nm光是產生極紫外光的主流技術途徑。

獲得高重頻、窄脈寬、高功率的激光主要采用主振蕩功率放大(MasterOscillator Power-Amplifier，MOPA)的技術，即高重頻、窄脈寬的種子激光經多級激光放大器進行放大功率，獲得高功率激光。在極紫外光刻光源應用領域，對數十kHz的高重頻、窄脈寬激光功率的穩定性的要求極高，要求每個激光脈沖必須能有效擊中預設靶，因此要求高重頻、窄脈寬激光每個脈沖能量要十分穩定，且脈沖波形不能畸變。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光功率穩定方法及一種激光功率放大系統，能夠消除窄脈寬激光脈沖的前沿噪聲，可有效提升輸出的窄脈寬激光功率的穩定性以及各個脈沖能量的穩定性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種激光功率穩定方法，應用的激光功率放大系統包括激光產生裝置、第一光調制裝置、偏振元件和光放大裝置，所述激光產生裝置用于產生種子激光脈沖并將種子激光脈沖輸入到所述第一光調制裝置，所述第一光調制裝置用于改變通過光的偏振態，所述偏振元件用于阻止被所述第一光調制裝置改變偏振態的光通過，所述光放大裝置用于將通過所述偏振元件的光放大功率而輸出；

所述方法包括：控制所述第一光調制裝置改變在第一預設時間段內通過光的偏振態，所述第一預設時間段對應于所述種子激光脈沖的前沿噪聲的存在時間段。

優選的，應用的激光功率放大系統還包括設置在所述偏振元件和所述光放大裝置之間光路上的光闌、第二光調制裝置，所述第二光調制裝置用于將通過光的傳輸方向偏轉，所述光闌用于阻止由所述光放大裝置傳播來的、被所述第二光調制裝置偏轉的光通過；

所述方法還包括：控制所述第二光調制裝置將在第二預設時間段內由所述光放大裝置傳播來的光偏轉，所述第二預設時間段對應于所述種子激光脈沖主峰與下一所述種子激光脈沖主峰間隙的時間段。

優選的，所述光闌的孔徑大小與所述種子激光脈沖的光束直徑一致。

優選的，所述第二預設時間段具體對應于所述種子激光脈沖主峰的結束時刻到下一所述種子激光脈沖主峰起始時刻超前預設時間的時刻之間的時間段。

優選的，所述第二光調制裝置包括聲光調制器，該聲光調制器在施加電信號時等效于體布拉格光柵。

優選的，所述第一光調制裝置具體用于將通過光的偏振態旋轉第一預設角度，使得旋轉后光的偏振態與所述種子激光脈沖主峰的偏振態正交。

優選的，所述種子激光脈沖入射到所述偏振元件的入射角度與所述種子激光脈沖的布儒斯特角一致。