专利名称：157nm拉曼激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及拉曼激光器，特别是一种产生157nm激光的拉曼激光器，利用拉曼频移效应产生157nm高光束质量激光输出的激光器。
背景技术：
在光刻技术中，157nm波长的激光输出是下一代光刻技术的关键。在先技术中，157nm激光是由氟分子准分子激光器产生的。而氟分子准分子激光器设备笨重、成本高，运行成本高，严重的影响了157nm光刻技术的产业化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是要克服现有氟分子准分子激光器设备笨重和成本高的缺点，提供一种157nm拉曼激光器，该激光器具有成本低，结构简单的优点，为下一代光刻技术的产业化创造条件。
本发明的技术解决方案如下一种157nm拉曼激光器，其特点在于包括泵浦源，拉曼池，分光棱镜，沿轴线OO’分布，该泵浦源为五次谐波输出的Nd:YAG激光器，该拉曼池由一个密封的不锈钢管及其两端分别具有输入窗和输出窗组成，不锈钢管内充有一定压力的拉曼介质。
所述的泵浦源是输出波长为213nm的Nd:YAG五倍频脉冲激光器，输出能量远大于氢气的拉曼阈值。
所述的拉曼池的输入窗是一个镀有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透镜，所述的输出窗是镀有157nm增透和213nm高反膜的氟化钙聚焦透镜。
所述的输入窗和输出窗组成共焦系统。
所说的拉曼介质是具有一定压力的氢气。
所述的分光棱镜为镀有157nm增透膜的氟化钙棱镜。
本发明的技术效果157nm拉曼激光器结构简单、设备轻巧、外形尺寸可以压缩到1500×500×400(mm3)，而大功率的氟分子准分子激光器一般外形尺寸较大，为2200×800×1500(mm3)。由于准分子气体寿命短(一般为几千万个脉冲)，连续工作时间只有几个小时，所以氟分子准分子激光器需要频繁的更新氟气，因此使用极为不方便，而且运行成本高。而157nm拉曼激光器的寿命主要由泵浦源的寿命来决定，可以达到上万小时，而且几乎不用更新气体，因此157nm拉曼激光器运行成本低，而且寿命长。万小时，而且几乎不用更新气体，因此157nm拉曼激光器运行成本低，而且寿命长。还有，预计157nm拉曼激光器成本价只有大功率氟分子准分子激光器的十分之一。
本实施例中泵浦源1为商用的213nm固体激光器。所述不锈钢管4长1m，整个拉曼池2为耐高压的密封容器。输入窗5是Φ50mm的石英聚焦透镜，焦距为500mm。输出窗6是Φ50mm的石英聚焦透镜，焦距为500mm。输入窗5和输出窗6分别由法兰固定在不锈钢管4的两端，并用密封圈密封。对拉曼池2抽高真空，然后充入2MPa的高纯氢气。最后把分光棱镜置于输出窗6后的适当位置。该分光棱镜3是镀157nm增透膜的氟化钙棱镜。
本发明157nm拉曼激光器的工作过程如下泵浦源1输出的213nm的激光通过输入窗5聚焦进入拉曼池2，输入的泵浦激光和拉曼介质H2在拉曼池2相互作用，产生多阶斯托克斯散射(Stokes Scattering)和反斯托克斯散射(Anti-StokesScattering)，反四阶斯托克斯输出为157nm。斯托克斯散射光通过输出窗6准直后输出，通过分光棱镜3把不同波长的激光分开，从而获得157nm的激光输出。
权利要求
1.一种157nm拉曼激光器，其特点在于包括泵浦源(1)，拉曼池(2)，分光棱镜(3)，沿轴线OO’分布，该泵浦源(1)为五次谐波输出的Nd:YAG激光器，该拉曼池(2)由一个密封的不锈钢管(4)及其两端分别具有输入窗(5)和输出窗(6)组成，不锈钢管(4)内充有一定压力的拉曼介质(7)。
2.根据权利要求1所述的157nm氢气拉曼激光器，其特征在于所说的泵浦源(1)是输出波长为213nm的Nd:YAG五倍频脉冲激光器，输出能量远大于氢气的拉曼阈值。
3.根据权利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的拉曼池的输入窗(5)是一个镀有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透镜，所述的输出窗(6)是镀有157nm增透和213nm高反膜的氟化钙聚焦透镜。
4.根据权利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的输入窗(5)和输出窗(6)组成共焦系统。
5.根据权利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所说的拉曼介质(7)是具有一定压力的氢气。
6.根据权利要求1所述的氢气拉曼157nm激光器，其特征在于所说的分光棱镜(3)为镀有157nm增透膜的氟化钙棱镜。
全文摘要
一种新型的高功率激光器可以产生157nm的深紫外激光。它由NdYAG激光器五倍频输出213nm激光，照射拉曼池中的氢气形成受激喇曼散射，获得反四阶斯托克斯光输出，其波长为157nm。与氟分子准分子激光器相比，本技术原理简单，实施路线清晰，而且成本低。
文档编号H01S3/30GK1421968SQ0215504
公开日2003年6月4日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者楼祺洪, 朱晓峥, 周军, 叶震寰, 董景星, 魏运荣 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所