一种具有环形腔结构的准分子激光系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于气体激光器技术领域，具体涉及准分子激光器技术及其应用，特别是一种具有环形腔结构的准分子激光系统。
【背景技术】
[0002]随着光刻产业对光源输出功率和线宽要求的不断提高，受限于结构特点，单腔结构准分子器件不能满足高水平输出功率和线宽同时输出的特性。双腔结构的主振荡-放大技术被引入以解决输出功率和线宽的矛盾。其基本思想是利用种子腔产生小能量的窄线宽种子光，注入放大腔输出大能量脉冲，从而得到窄线宽、大功率的优质激光输出。
[0003]目前相关的放大机制主要包括:MOPA、MOPO(Gigaphoton)、MOPRA (Cymer)、MORRA (Lambda Physik)等。Cymer公司的XLA100系列(2002年进入市场)最早将MOPA机制引入光刻光源，获得了较以往单腔更高的运转效率和指标输出。但是MOPA结构中功率放大腔(功率放大腔PA)输出易受主振荡腔(MO腔)和功率放大腔PA同步抖动影响，造成激光输出能量不稳。此时环形腔技术被引入双腔结构，相比MOPA技术，在环形腔结构中，种子光注入放大腔被多程放大在更深的饱和增益状态，所以输出的能量稳定性更好，且输出光束质量受放大腔调制，增加了输出光束的可控性。
[0004]但是对于一定脉冲宽度的种子光注入到放大腔，其放大次数受限于放大腔腔长，放大次数N = c.Δ?/L，其中L表示环形腔腔长，c为光速，Δ t为脉冲宽度，L越大，放大次数越少，所以，减小环形腔腔长可以增加放大次数，从而得到更加稳定的激光输出。
[0005]典型的MORRA环形腔结构如图1所示，激光器系统包括主振荡腔M0(MasterOscillator Chamber)、功率放大腔 PA (Power Amplifier Chamber)、线性压窄模块LNM (Linewidth Narrowing Module)、线宽分析模块 LAM (Linewidth Analysis Module)、主振荡腔波前工程箱 MO WEB (Master Oscillator Wavefront Engineering Box)、光脉冲展宽器 OPS (Optical Pulse Stretcher)、自动快门(Auto Shutter)、部分反射镜 PR (PartialReflector)、分束系统(Splitter)、第一高反镜HR1、第二高反镜HR2、第三高反镜HR3。主振荡腔MO借助线宽压窄模块LNM产生小能量窄线宽激光光脉冲(种子光)，该种子光经过主振荡腔波前工程箱MO WEB折射后，通过一个分束系统进入功率放大腔PA，三个45°入射高反射率镜HR1、HR2、HR3与分束系统(Splitter)作为功率放大腔PA的环形放大腔腔镜，形成对种子光的环形多通放大系统。该系统的环形放大光路结构可视为一个四边形，其中只有通过放电腔的一边具有对种子光功率放大的作用，其余三边布置于放电腔外，由于放电腔尺寸限制，环形腔腔长无法进一步减小，造成放大次数较少，环形腔多程放大的优越性无法得到很好地应用。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本专利的提出旨在针对准分子激光器环形腔结构受限于物理尺寸无法继续缩短环形腔腔长，环形腔结构多程放大实现深度增益饱和效应的优越性无法得到充分利用的问题。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]为解决上述技术问题，本发明提出一种准分子激光系统，包括主振荡腔、功率放大腔、线性压窄模块、线宽分析模块、主振荡腔波前工程箱、光脉冲展宽器、自动快门、部分反射镜、分束系统、第一高反镜、第二高反镜和第三高反镜，
[0010]所述主振荡腔借助线宽压窄模块产生小能量窄线宽激光光脉冲作为种子光，该种子光经过主振荡腔波前工程箱折射后，通过所述分束系统进入所述功率放大腔，
[0011]所述分束系统、第一高反镜、第二高反镜和第三高反镜组成四边形的环形光路，
[0012]所述功率放大腔具有第一布儒斯特窗口对和第二布儒斯特窗口对，所述第一布儒斯特窗口对与该功率放大腔的放电电极同处于所述环形光路的第一光路，所述第二布儒斯特窗口对处于平行于所述第一放大光路的所述环形光路的第二光路。
[0013]根据本发明的【具体实施方式】，所述功率放大腔具有两个平行的放电电极，环形光路中的第一光路和第二光路分别通过所述两个放电电极。
[0014]根据本发明的【具体实施方式】，所述第一高反镜、第二高反镜和第三高反镜为45°角反射镜。
[0015](三)有益效果
[0016]本发明缩短了环形腔结构的准分子激光系统的环形腔腔长，增加了放大次数，实现了较传统结构更深的增益饱和放大，改善了准分子激光系统输出特性。
【附图说明】
[0017]图1是现有技术的具有双腔MORRA结构的准分子激光系统的结构示意图；
[0018]图2是本发明的一个实施例的具有单电极双腔MORRA结构的准分子激光系统的结构示意图；
[0019]图3是本发明的另一个实施例的具有双电极双腔MORRA结构的准分子激光系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]针对现有的准分子激光器的环形腔结构由于物理尺寸限制而使环形腔腔长无法继续减小的问题，本发明提出改变传统的环形腔部分暴露腔外的设计，将整个环路结构置于放大腔内，从而减小环形腔腔长，增加放大次数，提高输出稳定性。
[0021]本专利将传统环形腔腔外部分环路置于放大腔内，实现环形腔腔长的明显缩短，由于放大次数N = C.At/L，其中L表示环形腔腔长，c为光速，At为脉冲宽度，L的减小可以实现放大次数N增加，所以，减小环形腔腔长可以增加放大次数，从而得到更加稳定的激光输出。同时，将环形光路置于放大腔内可以减小外界不稳定因素对光束传播产生不利的影响。
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0023]图2是本发明的一个实施例的具有单电极双腔MORRA结构的准分子激光系统的结构示意图。如图2所示，该激光系统包括主振荡腔MO、功率放大腔PA、线性压窄模块LNM、线宽分析模块LAM、主振荡腔