CN109490206B - 一种光谱稳定的线宽调整装置及*** - Google Patents

一种光谱稳定的线宽调整装置及*** Download PDF

Info

Publication number
CN109490206B
CN109490206B CN201910006946.1A CN201910006946A CN109490206B CN 109490206 B CN109490206 B CN 109490206B CN 201910006946 A CN201910006946 A CN 201910006946A CN 109490206 B CN109490206 B CN 109490206B
Authority
CN
China
Prior art keywords
prism
line width
laser
angle
prisms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910006946.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109490206A (zh
Inventor
王倩
吴劲松
杨军红
江锐
赵江山
周翊
胡馨月
辛茗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing RSlaser Opto Electronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing RSlaser Opto Electronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing RSlaser Opto Electronics Technology Co Ltd filed Critical Beijing RSlaser Opto Electronics Technology Co Ltd
Priority to CN201910006946.1A priority Critical patent/CN109490206B/zh
Publication of CN109490206A publication Critical patent/CN109490206A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109490206B publication Critical patent/CN109490206B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6402Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置及***,通过线阵CCD捕捉光束中心位置及角度的变化信息,通过调节第一棱镜的角度及位置对线宽度及位置的变化进行补偿,从而实现激光光谱的稳定输出,本装置结构小巧紧凑、操作简便,可通过软件编写实现自动调整,调节速度快,精度高。

Description

一种光谱稳定的线宽调整装置及***
技术领域
本发明涉及激光技术领域,特别涉及一种光谱稳定的线宽调整装置及***。
背景技术
在激光器研发过程中,时常需要对激光光谱(如激光波长、激光线宽),进行控制以满足不同的应用需求。以准分子激光***为例,针对光刻应用,为了保证半导体硅片芯片图案的精细度,要求光刻光源有较窄的激光线宽输出。
在准分子激光器中一般通过线宽压窄模块完成光谱控制及波长选择。棱镜组配合光栅的方法是目前使用较广的光谱控制方法。图1是准分子激光***线宽压窄模块基本结构示意图,主要包含1-棱镜组及2-光栅。棱镜组对到达光栅之前的光束进行一维的扩束、准直,降低腔内光束能量密度,同时有利于光谱的选择和控制。
在线宽压窄模块中,棱镜组和光栅需要放置在特定的预设位置上以使输出激光有较窄的激光线宽。但激光器风机转动等其他因素的影响会使线宽压窄模块产生震动,从而使线宽压窄模块中光学元件的位置发生微小的变化,偏离预设位置,使输出激光线宽变得不稳定。
光学元件位置偏移导致光束进入线宽压窄的角度发生变化,进而影响棱镜扩束倍率。经过线宽压窄模块后,激光线宽表达式为
其中,Δθ为激光发散角,N为单脉冲激光在谐振腔内的往返次数,M为棱镜扩束倍率,为Littrow模式的光栅色散,/>为棱镜组色散。由此可知,棱镜扩束倍率对激光线宽有着重要影响。因此,通过某些措施减小棱镜扩束倍率的变化对稳定输出激光的线宽有着重要作用。如何减少扩束倍率的波动、如何对扩束倍率变化进行补偿是研究者关心的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种光谱稳定的线宽调整装置及***,快速准确的调整线宽,使输出激光有稳定的光谱输出。
第一方面,本发明提供了一种光谱稳定的线宽调整装置,包括用于选择色散及激光中心波长的光栅、棱镜组、调整机构、线阵CCD以及控制器,所述棱镜组包括多个棱镜,所述多个棱镜按照预定位置摆放,所述多个棱镜中激光振荡输出侧的第一棱镜设置在所述调整机构上,由准分子激光器发出的激光照射在所述第一棱镜,部分激光光束经过所述第一棱镜的反射照射在所述线阵CCD,所述线阵CCD记录当前光束中心位置以及光束宽度,并将所述光束中心位置及光束宽度传输至所述控制器,所述控制器根据所述光束中心位置及所述光束宽度的变化情况控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置或角度回到初始位置。
可选地,所述控制器判断所述线阵CCD检测到所述光束中心位置发生变化且所述光束宽度未发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置,直到光束中心初始位置。
可选地,所述控制器判断检测到光束中心位置未发生变化,光束宽度发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度,直到光束宽度回到初始状态。
可选地,所述控制器判断检测到光束中心及光束宽度均发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度及位置,直到光束中心及光束宽度回到初始状态。
可选地,所述棱镜组包括3面或4面棱镜,所述3面或4面棱镜中至少包括第一棱镜,所述棱镜均为直角棱镜。
可选地,所述棱镜的材料为CaF2或MgF2
可选地,所述棱镜的顶角为39°~45°。
可选地,所述调整机构包括促动器、杠杆以及转台,所述促动器和所述转台分别与所述控制器电连接,所述促动器与所述杠杆的一端连接,所述杠杆的另一端与所述转台连接,所述控制器通过所述转台调整所述第一棱镜的位置,所述控制器通过所述促动器调整所述第一棱镜的角度。
可选地,还包括棱镜组平台,所述棱镜组采用4面棱镜,分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及第四棱镜,所述第二棱镜、所述第三棱镜及所述第四棱镜固定在棱镜组平台上。
第二方面,本发明提供了一种光谱稳定的线宽调整***,包括:
如上述介绍的光谱稳定的线宽调整装置;
用于与所述光谱稳定的线宽调整装置共同构成谐振腔输出窄线宽激光的输出耦合镜;
用于通过气体放电产生荧光的激光放电腔;
由所述激光放电腔出射的荧光入射到第一棱镜,经过所述第一棱镜反射在线阵CCD进行成像,通过对光束中心位置和光束宽度的记录利用调整机构调节所述第一棱镜的角度或位置回到初始位置。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置及***,通过线阵CCD捕捉光束中心位置及角度的变化信息,通过调节第一棱镜的角度及位置对线宽度及位置的变化进行补偿,从而实现激光光谱的稳定输出,本装置结构小巧紧凑、操作简便,可通过软件编写实现自动调整,调节速度快,精度高。
附图说明
图1是本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置一种实施例的结构示意图;
图2是本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置一种实施例的光路示意图;
图3是本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置一种实施例的反馈调节流程图;
图4是本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置中调节机构一种视角的结构示意图;
图5是本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置中调节机构另一种视角的结构示意图。
附图标记:1光栅、2激光放电腔、3输出耦合镜、4线阵CCD、5调整机构、51促动器、52杠杆、53转台、6棱镜组平台、7棱镜组、P1第一棱镜、P2第二棱镜、P3第三棱镜、P4第四棱镜。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1和2所示,本发明提供了一种光谱稳定的线宽调整装置,包括用于选择色散及激光中心波长的光栅1、棱镜组7、调整机构5、线阵CCD3以及控制器,所述棱镜组7包括多个棱镜,所述多个棱镜按照预定位置摆放,所述多个棱镜中激光振荡输出侧的第一棱镜设置在所述调整机构5上,由准分子激光器发出的激光照射在所述第一棱镜,部分激光光束经过所述第一棱镜的反射照射在所述线阵CCD3,所述线阵CCD3记录当前光束中心位置以及光束宽度,并将所述光束中心位置及光束宽度传输至所述控制器,所述控制器根据所述光束中心位置及所述光束宽度的变化情况控制所述调整机构5调节所述第一棱镜的位置或角度回到初始位置。
结合图3所示,本发明提供了一种光谱稳定的线宽调整装置利用反馈控制在进行线宽调整操作按如下方式进行:
具体地,所述控制器判断所述线阵CCD3检测到所述光束中心位置发生变化且所述光束宽度未发生变化时,通过反馈控制所述调整机构5调节所述第一棱镜的位置,直到光束中心初始位置。
具体地,所述控制器判断检测到光束中心位置未发生变化,光束宽度发生变化时,通过反馈控制所述调整机构5调节所述第一棱镜的角度,直到光束宽度回到初始状态。
具体地,所述控制器判断检测到光束中心及光束宽度均发生变化时,通过反馈控制所述调整机构5调节所述第一棱镜的角度及位置,直到光束中心及光束宽度回到初始状态。
棱镜组7可以包括3面或4面棱镜,3面或4面棱镜中至少包括第一棱镜,所述棱镜可以采用直角棱镜,具体地还可以采用等腰直角棱镜,当然还可以采用顶角为39°~45°的棱镜,对此不作限定。
结合图2所示,进一步地,本装置还包括棱镜组平台6,所述棱镜组采用4面棱镜,分别为第一棱镜P1、第二棱镜P2、第三棱镜P3以及第四棱镜P4,第一棱镜P1安装在调整机构5上,所述第二棱镜P2、所述第三棱镜P3及所述第四棱镜P4固定在棱镜组平台6上。
对于棱镜的材料,可以选择紫外级熔融石英材料或紫外透光性良好的材料,如CaF2或MgF2,可以灵活选择,对此不作限定。
结合图4和5所示,本实施例中,调整机构5包括促动器51、杠杆52以及转台53,所述促动器51和所述转台53分别与所述控制器电连接,所述促动器51与所述杠杆52的一端连接,所述杠杆52的另一端与所述转台53连接,所述控制器通过所述转台53调整所述第一棱镜的位置,所述控制器通过所述促动器51调整所述第一棱镜的角度,促动器51可以实现纳米级别的线性移动,通过推动杠杆52可以转台53实现角度urad量级的精密调整,1urad=10-6rad=5.729578*10-5度。
本发明提供的光谱稳定的线宽调整装置,通过线阵CCD3捕捉光束中心位置及角度的变化信息,通过调节第一棱镜的角度及位置对线宽度及位置的变化进行补偿,从而实现激光光谱的稳定输出,本装置结构小巧紧凑、操作简便,可通过软件编写实现自动调整,调节速度快,精度高。
结合1图所示,本发明提供了一种光谱稳定的线宽调整***,包括:
如上述介绍的光谱稳定的线宽调整装置;
用于与所述光谱稳定的线宽调整装置共同构成谐振腔输出窄线宽激光的输出耦合镜3;
用于通过气体放电产生荧光的激光放电腔2;
由所述激光放电腔2出射的荧光入射到第一棱镜,经过所述第一棱镜反射在线阵CCD3进行成像,通过对光束中心位置和光束宽度的记录利用调整机构5调节所述第一棱镜的角度或位置回到初始位置。
本发明提供的光谱稳定的线宽调整***,通过线阵CCD3捕捉光束中心位置及角度的变化信息,通过调节第一棱镜的角度及位置对线宽度及位置的变化进行补偿,从而实现激光光谱的稳定输出,本装置结构小巧紧凑、操作简便,可通过软件编写实现自动调整,调节速度快,精度高。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的***,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种光谱稳定的线宽调整装置及***进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,包括用于选择色散及激光中心波长的光栅、棱镜组、调整机构、线阵CCD以及控制器,所述棱镜组包括多个棱镜,所述多个棱镜按照预定位置摆放,所述多个棱镜中激光振荡输出侧的第一棱镜设置在所述调整机构上,由准分子激光器发出的激光照射在所述第一棱镜,部分激光光束经过所述第一棱镜的反射照射在所述线阵CCD,所述线阵CCD记录当前光束中心位置以及光束宽度,并将所述光束中心位置及光束宽度传输至所述控制器,所述控制器根据所述光束中心位置及所述光束宽度的变化情况控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置或角度回到初始位置。
2.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述控制器判断所述线阵CCD检测到所述光束中心位置发生变化且所述光束宽度未发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置,直到光束中心回到初始位置。
3.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述控制器判断检测到光束中心位置未发生变化,光束宽度发生变化时, 通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度,直到光束宽度回到初始状态。
4.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述控制器判断检测到光束中心及光束宽度均发生变化时, 通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度及位置,直到光束中心及光束宽度回到初始状态。
5.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述棱镜组包括3面或4面棱镜,所述3面或4面棱镜中至少包括第一棱镜,所述棱镜均为直角棱镜。
6.根据权利要求5所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述棱镜的材料为CaF2或MgF2
7.根据权利要求5所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述棱镜的顶角为39°~ 45°。
8.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,所述调整机构包括促动器、杠杆以及转台,所述促动器和所述转台分别与所述控制器电连接,所述促动器与所述杠杆的一端连接,所述杠杆的另一端与所述转台连接,所述控制器通过所述转台调整所述第一棱镜的位置,所述控制器通过所述促动器调整所述第一棱镜的角度。
9.根据权利要求1所述的光谱稳定的线宽调整装置,其特征在于,还包括棱镜组平台,所述棱镜组采用4面棱镜,分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及第四棱镜,所述第二棱镜、所述第三棱镜及所述第四棱镜固定在棱镜组平台上。
10.一种光谱稳定的线宽调整***,其特征在于,包括:
如权利要求1至9中任一项所述光谱稳定的线宽调整装置;
用于与所述光谱稳定的线宽调整装置共同构成谐振腔输出窄线宽激光的输出耦合镜;
用于通过气体放电产生荧光的激光放电腔;
由所述激光放电腔出射的荧光入射到第一棱镜,经过所述第一棱镜反射在线阵CCD进行成像,通过对光束中心位置和光束宽度的记录利用调整机构调节所述第一棱镜的角度或位置回到初始位置。
CN201910006946.1A 2019-01-04 2019-01-04 一种光谱稳定的线宽调整装置及*** Active CN109490206B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910006946.1A CN109490206B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种光谱稳定的线宽调整装置及***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910006946.1A CN109490206B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种光谱稳定的线宽调整装置及***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109490206A CN109490206A (zh) 2019-03-19
CN109490206B true CN109490206B (zh) 2024-06-18

Family

ID=65714001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910006946.1A Active CN109490206B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种光谱稳定的线宽调整装置及***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109490206B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209446454U (zh) * 2019-01-04 2019-09-27 北京科益虹源光电技术有限公司 一种光谱稳定的线宽调整装置及***

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6393037B1 (en) * 1999-02-03 2002-05-21 Lambda Physik Ag Wavelength selector for laser with adjustable angular dispersion
CN1333231C (zh) * 2005-07-01 2007-08-22 清华大学 一种用线阵ccd测量光束中心位置的方法
CN101581866B (zh) * 2009-05-27 2010-12-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 含光束整形与波长转动调谐的线宽压缩装置
CN103091860B (zh) * 2012-12-28 2014-12-17 中国科学院上海光学精密机械研究所 棱镜扩束器装调仪及装调方法
CN103235395A (zh) * 2013-04-24 2013-08-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 棱镜扩束装置
CN107748426A (zh) * 2017-10-26 2018-03-02 中国科学院光电研究院 一种棱镜角度装调装置及装调方法
CN108493751A (zh) * 2018-01-19 2018-09-04 北京科益虹源光电技术有限公司 一种波长稳定控制装置
CN108963728A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 北京科益虹源光电技术有限公司 带有对准装置的线宽压窄模块及准分子激光器
CN108963727A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 北京科益虹源光电技术有限公司 带有对准装置的线宽压窄模块及准分子激光器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209446454U (zh) * 2019-01-04 2019-09-27 北京科益虹源光电技术有限公司 一种光谱稳定的线宽调整装置及***

Also Published As

Publication number Publication date
CN109490206A (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2760740B2 (ja) ディープ紫外線リソグラフィー
KR20190093217A (ko) 콤팩트한 빔 셰이핑 및 스티어링 어셈블리
JPS63229888A (ja) レーザの波長制御装置および方法
KR102389918B1 (ko) 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성 선택 및 펄스 타이밍 제어 기술
US20080253413A1 (en) Laser lithography system with improved bandwidth control
US9071036B2 (en) Laser apparatus
US8675697B2 (en) Master oscillator system and laser apparatus
EP0411635A2 (en) Method of stabilizing the laser beam and apparatus utilizing the same
US9147993B2 (en) Master oscillator system and laser apparatus
WO2021186696A1 (ja) 露光システム、レーザ制御パラメータの作成方法、及び電子デバイスの製造方法
CN109490206B (zh) 一种光谱稳定的线宽调整装置及***
CN209446454U (zh) 一种光谱稳定的线宽调整装置及***
CN110521071B (zh) 脉冲光束光谱特征控制
JP2008171961A (ja) レーザ装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
CN113659417A (zh) 高稳定性准分子激光器装置
CN115039033A (zh) 曝光***和电子器件的制造方法
US6539037B1 (en) Laser apparatus
US20230098685A1 (en) Exposure system, exposure method, and electronic device manufacturing method
US11947268B2 (en) Energy correction module for an optical source apparatus
US20220385028A1 (en) Line narrowing device and electronic device manufacturing method
WO2022049692A1 (ja) 固体レーザシステム、位相整合方法及び電子デバイスの製造方法
CN116491034A (zh) 具有增加的波长分离的多焦点成像
US20220385031A1 (en) Controlling a spectral property of an output light beam produced by an optical source
JPH10223513A (ja) 走査型露光装置
KR20160108793A (ko) 노광장치용 다채널 레이저 출력전류 제어보드

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant