[发明专利]窄线宽准分子激光器

说明书

技术领域

本发明涉及准分子激光器，特别是一种窄线宽准分子激光器，结构紧凑，装调简单，腔内损耗小增益高，可以同时获得窄线宽和较高的输出能量指标。

背景技术

窄线宽的准分子激光器是目前半导体光刻的主要激光光源。商业光刻机中的光谱线宽压窄主要是采用棱镜扩束系统和紫外光栅的组合模块。然而为获得窄线宽激光，往往需要使用多个棱镜，如在先技术[ZL200910052119.2]中的四个棱镜。光路复杂，装调困难而且大大降低了输出能量。另一方面，在先技术[T.J.Pacala,I.S.McDermid,J.B.Laudenslager.Ultranarrow linewidth,magnetically switched,long pulse,xenon chloride laser.Appl.Phys.Lett.44,658-660(1984)]中把紫外标准具放置在激光腔内可以获得很窄的线宽，但是由于激光束在紫外标准具内的多次反射，能量密度高，紫外标准具易被损伤，因此只适宜于低脉冲能量运转。

发明内容

本发明的目的在于公开一种窄线宽准分子激光器，该激光器具有结构紧凑，装调简单，腔内损耗小增益高，可以同时获得窄线宽和较高的输出能量指标。

本发明的技术解决方案如下：

一种窄线宽准分子激光器，其特点在于由棱镜扩束系统、紫外光栅、紫外标准具、放电腔和耦合输出镜组成，上述各部分的位置关系如下：

准分子激光在放电腔内受到激励，经棱镜扩束系统和紫外光栅进行线宽压窄，窄线宽激光在紫外光栅和输出耦合镜为腔镜的谐振腔内振荡放大后，从所述的输出耦合镜方向经垂直于光路放置的紫外标准具输出，所述的紫外光栅的激光入射角与其衍射角相同。

所述的棱镜扩束系统由二个或三个棱镜组成。

所述的棱镜扩束系统的棱镜材料为紫外融石英或者氟化钙，各个棱镜的入射角度为68°~74°。

所述的紫外光栅为中阶梯光栅，紫外光栅的衍射角为71°~82°。

本发明的技术效果如下：

同等线宽情况下，本窄线宽激光器中使用棱镜个数少于现有技术，谐振腔的腔长缩短，腔内损耗降低，从而提高了输出的窄线宽激光能量。棱镜个数减少也使得光路简单化，装调难度大大降低。通过放置在谐振腔外的紫外标准具对激光线宽进一步压缩，结构紧凑，调节简单且避免了紫外标准具放置在腔内而被损伤的风险。因此，本发明可以同时获得窄线宽和较高的输出能量指标。

附图说明

图1为窄线宽准分子激光器的结构原理图

图2为谐振腔外紫外标准具线宽压窄原理示意图

图3为谐振腔外加紫外标准具前后的激光光谱

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明的窄线宽准分子激光器的结构框图。由图可见，本发明窄线宽准分子激光器，由棱镜扩束系统1、紫外光栅2、紫外标准具3、放电腔4及耦合输出镜5组成，上述各部分的位置关系如下：

准分子激光在放电腔内4受到激励，经棱镜扩束系统1和紫外光栅2进行线宽压窄，窄线宽激光在紫外光栅2和输出耦合镜5之间进行振荡放大后，从输出耦合镜5输出。输出的窄线宽激光经过腔外垂直于光路放置的紫外标准具3输出，所述的紫外光栅2的激光入射角与其衍射角相同。

该激光器实现线宽压窄效果的原理如下：

在由多个棱镜与光栅相组合的线宽压窄系统中，输出激光的线宽的半高宽度(FWHM)可以由下式决定[参见US20020186741A1]：

ΔλFWHM=θdiv2MtanαBNRλ---(1)]]>