[發(fā)明專利]一種單頻鎖相激光放大器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110525581.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113178770A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃志華;李超;朱星
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢光至科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/13;H01S3/137;H01S3/067
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 李迎春

本發(fā)明公開了一種用于進(jìn)一步提高深紫外激光光源的功率的單頻鎖相激光放大器，它包括光纖分束器、光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器、脈沖串輸出開關(guān)模塊和閉環(huán)控制模塊；所述的光纖分束器、光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器和脈沖串輸出開關(guān)模塊依次相連；所述的閉環(huán)控制模塊則分別與光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器和脈沖串輸出開關(guān)模塊之間信號連接。本發(fā)明具有技術(shù)路線相對簡單，穩(wěn)定性更高，可實現(xiàn)批量商用的有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域中的半導(dǎo)體光刻光源領(lǐng)域，具體是指一種單頻鎖相激光放大器。

背景技術(shù)

光刻工藝是半導(dǎo)體制造中最為重要的工藝步驟之一，而激光器也就是光源則是光刻機核心設(shè)備之一。以前目前廣泛使用的深紫外激光光源為例，其采用的是準(zhǔn)分子激光器，波長可達(dá)193nm。同時經(jīng)過研究表明在未來半導(dǎo)體制程升級過程中高功率極深紫外光源是應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域最重要的光源，因此在現(xiàn)有激光光源的基礎(chǔ)上通過激光放大器進(jìn)一步提高光源的功率也是當(dāng)下需要突破的技術(shù)難點。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般是采用準(zhǔn)分子激光器轟擊金屬錫靶材來進(jìn)一步產(chǎn)生13.5nm的極深紫外光源，以提高光源的功率。但本專利申請的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，該方法涉及的技術(shù)路線非常復(fù)雜，對波長進(jìn)一步壓窄同時進(jìn)一步提升功率的技術(shù)難度非常之高，近年來提出的電子微聚束與單頻激光多次相互作用以獲得高次諧波激光輸出的方式有望提供一種更加高效率和高功率極深紫外光源的技術(shù)路徑，其中作用于電子束的激光器就需要用到本文所述的激光放大器。

綜上所述，目前缺少一種技術(shù)路線相對簡單，穩(wěn)定性更高，可實現(xiàn)批量商用的用于進(jìn)一步提高深紫外激光光源的功率的放大器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種技術(shù)路線相對簡單，穩(wěn)定性更高，可實現(xiàn)批量商用的用于進(jìn)一步提高深紫外激光光源的功率的單頻鎖相激光放大器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種單頻鎖相激光放大器，它包括光纖分束器、光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器、脈沖串輸出開關(guān)模塊和閉環(huán)控制模塊；所述的光纖分束器、光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器和脈沖串輸出開關(guān)模塊依次相連；所述的閉環(huán)控制模塊則分別與光纖幅度調(diào)制器、一級功率放大器、相位調(diào)制器、二級功率放大器、三級功率放大器和脈沖串輸出開關(guān)模塊之間信號連接；所述的光纖分束器用于將輸入的種子源激光分成兩部分，一部分注入后級光路用于激光放大，另一部分作為參考光在末端的脈沖串輸出開關(guān)模塊中與放大后的主激光干涉，使得主激光的相位鎖定在參考光上；所述的光纖幅度調(diào)制器用于將連續(xù)單頻種子激光斬波為特定重復(fù)頻率和脈寬的脈沖激光；所述的相位調(diào)制器用于調(diào)制主激光光路的相位，控制電路通過提取末級脈沖串輸出模塊中的干涉測量信號來控制相位調(diào)制器的信號，實現(xiàn)鎖相的目的；所述的脈沖串輸出開關(guān)模塊用于使主激光實現(xiàn)脈沖串輸出的同時生成功率控制信號和相位控制信號；所述的閉環(huán)控制模塊用于產(chǎn)生閉環(huán)控制信號來控制光纖相位調(diào)制器以實現(xiàn)相位閉環(huán)。

作為優(yōu)選，所述的光纖幅度調(diào)制器的斬波脈沖寬度在3ns以內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述的一級功率放大器采用單模光纖放大器，用于將脈沖激光的平均功率提升到100mW級別。

作為優(yōu)選，所述的二級功率放大器采用大模場光纖放大器，將脈沖激光的平均功率提升到數(shù)瓦量級。

作為優(yōu)選，所述的三級功率放大器采用超大模場光纖放大器，將脈沖激光的平均功率進(jìn)一步提升到百瓦量級，同時峰值功率達(dá)到數(shù)十千瓦量級。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的三級功率放大器內(nèi)的泵浦源包括有高功率多模二極管激光器和多只蝶形二極管激光器。