:第一级棱镜括束单元
[0036]b-Ι:第二级色散光栅a-2:第二级棱镜括束单元
[0037]b-2:第二级色散光栅
【具体实施方式】
[0038]为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种准分子激光器的光谱控制装置其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0039]本实用新型提出的应用于光刻准分子激光器的分立式光谱控制装置，采用在主振荡谐振腔和主振荡谐振腔与能量放大腔之间的传输光路中分立设置具有线宽压窄功能的两级线宽压窄模块，将原先单一存在于主振荡谐振腔中的线宽压窄功能通过两级线宽压制机制的分立调节实现针对光谱特性的有效控制。
[0040]请参阅图2A所示，是本实用新型应用于单通主振荡功率放大(MOPA)双腔结构窄线宽准分子激光光源结构的示意图。本实用新型的光谱控制装置应用于主振荡功率放大双腔结构准分子激光器，其包括第一级线宽压窄模块3-1和第二级线宽压窄模块3-2。其中，
[0041]第一级线宽压窄模块3-1负责实现激光光谱控制，激光线宽压窄的功能，并与输出耦合装置4作为两个端镜分别设置于激光放电腔I的两端，作为端反射镜参与激光谐振，形成光福射放大激光输出的约束限制空间调制。第一级线宽压窄模块3-1与输出親合装置4及激光放电腔I共同构成主振荡功率放大双腔结构准分子激光器的主振荡(MO)谐振腔，形成具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光输出。其中，激光放电腔I是气体高压放电光辐射的场所，也是主振荡谐振腔激光增益产生的场所，输出耦合装置4用于实现最佳耦合输出。第二级线宽压窄模块3-2设置于主振荡功率放大双腔结构准分子激光器的主振荡谐振腔与能量放大腔之间的传输光路中，对主振荡谐振腔输出的具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光进行线宽调制形成具有第二级线宽压窄的激光输出。
[0042]本实用新型的两级线宽压窄机制由于分立存在于传输光路中的不同位置，因此可以有效的提高光谱调节的自由度，降低对能量等其他激光参数的耦合输出影响；同时结构适应性强，可以面向不同线宽应用需求灵活多样的设计两级光谱控制模块的结构，有效调节激光线宽、激光波长等光谱参数。
[0043]如图2A所示，在主振荡谐振腔与能量放大腔之间的传输光路中设有光束转置模块5、6，第二级线宽压窄模块3-2是设置于两个光束转置模块5、6之间。光束转置模块5、6主要负责主振荡谐振腔与能量放大腔之间的光路转置变换，同时隔离两级线宽压窄模块之间的串扰。由第二级线宽压窄模块3-2输出的具有第二级线宽压窄的激光被送入能量放大腔，在能量放大腔设有激光放电腔2，激光放电腔2是气体高压放电光辐射的场所，主要完成对经由两级线宽压窄模块传输而来的激光进行能量放大，从而实现整机系统窄线宽、大能量的系统激光输出7。例如经由两级线宽压窄模块进入能量放大腔后输出的激光可以实现小于0.5pm的激光线宽。
[0044]请参阅图2B所示，是图2A中第一级线宽压窄模块的典型结构示意图。第一级线宽压窄模块3-1主要完成激光线宽的“粗调节”，其线宽实现不必过于苛刻。如图2B所示，其主要由第一级棱镜括束单元a-Ι和第一级色散光栅b-Ι组成，其中第一级棱镜括束单元a-Ι设置于激光放电腔I与第一级色散光栅b-Ι之间，且第一级棱镜括束单元a-Ι与第一级色散光栅b-Ι是以立特洛自准直方式设置，第一级棱镜括束单元a-Ι可以包括I至2个棱镜，例如为三角棱镜，这样可以使主振荡谐振腔输出获得更高的激光能量，提高能量使用效率，同时大大降低第一级线宽压窄模块3-1的调谐难度。由于在第一级线宽压窄模块3-1中仅通过I至2个棱镜括束，第一级色散光栅b-Ι的需求尺度大大降低，元器件的成本也可大为减少。
[0045]请参阅图2C所示，是图2A中第二级线宽压窄模块的典型结构示意图。由主振荡谐振腔输出的激光经由光路转置模块5进入第二级线宽压窄模块3-2，进行激光线宽的进一步压窄。如图2C所示，第二级线宽压窄模块3-2主要由第二级棱镜括束单元a-2和第二级色散光栅b-2组成，其中第二级棱镜括束单元a-2设置于主振荡谐振腔与第二级色散光栅b-2之间，更具体而言，第二级棱镜括束单元a-2是设置于光路转置模块5与第二级色散光栅b-2之间，且第二级棱镜括束单元a-2是设置于第二级色散光栅b-2的入射光传输路径上，与第二级色散光栅b-2以非立特洛自准直方式设置，经由第二级色散光栅b-2衍射输出的激光经转置光路进入能量放大腔，第二级棱镜括束单元a-2包括2至3个棱镜，例如为三角棱镜，主要针对第一级线宽压窄模块3-1输出的激光进行“细调节”，通过两级线宽压窄模块的耦合互动共同完成目标激光线宽的光谱控制。
[0046]本实用新型通过采用分立式光谱控制机制可以有效的提高系统线宽压窄的使用效率，平衡优化能量、线宽等相关指标同步输出的问题，激光线宽的调谐方式也更加灵活。在现有的光谱控制方式下能量放大腔激光传输过程可能存在光谱变化影响，只能通过精细调节主振荡谐振腔中的线宽压窄模块来平衡控制，由于激光线宽和激光能量等相关因素的输出互耦特性，主振荡谐振腔输出能量必然会产生一定的变化，从而影响系统输出，使得系统指标的同步输出优化存在瓶颈。本实用新型采用两级线宽压窄模块，可以通过第一级线宽压窄模块建立主振荡腔基础线宽输出，第二级线宽压窄模块在配合第一级线宽压窄模块光谱控制的基础上还可以在不影响主振荡谐振腔激光能量输出的前提下实现针对系统输出激光光谱的有效调节。另外，由于分立式线宽压窄模块的结构特点，激光线宽通过两级光谱控制级联实现，每一级线宽压窄模块中的光学元件使用数量和尺度需求也都大为降低(多棱镜级联使用对于激光能量的有效传输会造成较大的影响；大尺度光栅的购置成本极高，远超过两块小尺度光栅的成本，且基于当前光栅制备能力，不可能对于不断提高的激光线宽需求配合制造相应的更大尺度光栅)，对于光学等各类元器件的购置供给和成本控制都提供了更大的自由度和使用空间；同时，由于主振荡谐振腔内部激光能量密度较高，第一级线宽压窄模块中光学元件集成度低，因此造成局部高能量激光辐照的损伤几率也大为降低。
[0047]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种准分子激光器的光谱控制装置，应用于主振荡功率放大双腔结构准分子激光器，其特征在于其包括: 第一级线宽压窄模块，其与输出耦合装置作为两个端镜分别设置于第一激光放电腔的两端，并与所述输出耦合装置及所述第一激光放电腔构成所述主振荡功率放大双腔结构准分子激光器的主振荡谐振腔，形成具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光输出；以及 第二级线宽压窄模块，其设置于所述主振荡谐振腔与所述主振荡功率放大双腔结构准分子激光器的能量放大腔之间的传输光路中，对所述主振荡谐振腔输出的具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光进行线宽调制形成具有第二级线宽压窄的激光输出。2.根据权利要求1所述的光谱控制装置，其特征在于其中在所述主振荡谐振腔与所述能量放大腔之间的传输光路中设有光束转置模块，所述第二级线宽压窄模块是设置于二个所述光束转置模块之间。3.根据权利要求1所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述第一级线宽压窄模块包括第一级棱镜括束单元及第一级色散光栅，所述第一级棱镜括束单元设置于所述第一激光放电腔与所述第一级色散光栅之间，且所述第一级棱镜括束单元与所述第一级色散光栅是以立特洛自准直方式设置。4.根据权利要求3所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述第一级棱镜括束单元包括I至2个棱镜。5.根据权利要求4所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述棱镜为三角棱镜。6.根据权利要求1所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述第二级线宽压窄模块包括第二级棱镜括束单元及第二级色散光栅，所述第二级棱镜括束单元设置于所述主振荡谐振腔与所述第二级色散光栅之间，且所述第二级棱镜括束单元是设置于所述第二级色散光栅的入射光传输路径上，所述第二级棱镜括束单元与所述第二级色散光栅以非立特洛自准直方式设置，经由所述第二级色散光栅衍射输出的激光经转置光路进入所述能量放大腔。7.根据权利要求6所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述第二级棱镜括束单元包括2至3个棱镜。8.根据权利要求7所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述棱镜为三角棱镜。9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的光谱控制装置，其特征在于其中所述能量放大腔设有第二激光放电腔，由所述第二级线宽压窄模块输出的具有第二级线宽压窄的激光被送入所述能量放大腔，经所述第二激光放电腔进行能量放大后输出。10.根据权利要求9所述的光谱控制装置，其特征在于其中经由两级线宽压窄模块进入所述能量放大腔后输出的激光能够实现小于0.5pm的激光线宽。
【专利摘要】本实用新型是关于一种应用于主振荡功率放大双腔结构的准分子激光器的光谱控制装置,其包括两级线宽压窄模块,其中第一级线宽压窄模块与输出耦合装置作为两个端镜分别设置于激光放电腔的两端,并与输出耦合装置及激光放电腔构成准分子激光器的主振荡谐振腔,形成具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光输出；第二级线宽压窄模块设置于准分子激光器的主振荡谐振腔与能量放大腔之间的传输光路中,对主振荡谐振腔输出的具有一定输出能量及第一级线宽压窄的激光进行线宽调制形成具有第二级线宽压窄的激光输出。本实用新型可以有效解决现有单一光谱控制装置光谱控制自由度低、光谱调谐难度大、光谱调谐灵活性差、光学元件损伤几率较高等问题。
【IPC分类】H01S3/10
【公开号】CN204927797
【申请号】CN201520518409
【发明人】赵江山, 单耀莹, 李慧, 沙鹏飞, 宋兴亮, 王倩, 蔡茜玮
【申请人】中国科学院光电研究院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年7月16日