[发明专利]一种超高重频窄脉宽CO2

说明书

本发明公开了一种超高重频窄脉宽CO₂激光器，包括CO₂激光增益管、偏振分光镜、第一光线调节支路、第二光线调节支路以及触发器，触发器的第一输出端通过第一可控开关与第一光线调节支路的控制端连接、第二输出端通过第二可控开关与第二光线调节支路的控制端连接，触发器通过输出的各个时序信号分别控制第一可控开关和第二可控开关的导通或关断；本发明可以通过触发器输出的每个时序信号分别控制第一可控开关和第二可控开关的动作，两个开关同步动作时输出激光的能量增强，非同步动作时提高激光重复频率，并且第一光线调节支路和第二光线调节支路共用一个CO₂激光增益管能够更好的保障光束指向稳定一致性和光束质量一致性。

技术领域

本发明实施例涉及激光器技术领域，特别是涉及一种超高重频窄脉宽CO₂激光器。

背景技术

极紫外光光刻(Extreme ultraviolet lithography，EUVL)被认为是拯救摩尔定律的新技术，其核心组成之一是极紫外光源(EUV)。采用高重频、窄脉宽、大能量的CO₂驱动激光光束照射靶材是获得EUV光源的方法之一。受CO₂激光增益特性限制，单台CO₂激光器无法同时满足EUV光源对驱动激光高重频、窄脉宽、大能量的特殊要求。主振荡器经功率放大(Master Oscillator Power Amplifier，MOPA)是获得高重频、窄脉宽、大能量的CO₂驱动激光的优选技术途径。

目前比较成熟的MOPACO₂驱动激光是采用电光腔倒空主振荡器经多级高增益CO₂激光放大器放大的技术，由于CO₂激光能级寿命较长(100μs)，在连续或重复频率高于10kHz放电时，在高增益CO₂激光放大器中均形成了连续的激光增益，等效于采用连续放大器放大短脉冲激光，此时短脉冲激光重复频率越高，激光放大效率越高。在固体超快激光放大过程中，往往采用重复频率高达MHz量级的主振荡器以提升激光放大效率。

CO₂主振荡器的重复频率主要受核心器件电光普克尔盒工作频率的限制，电光普克尔盒工作原理是电光效应，通过加载在其上的高重频1/4波或半波电压改变通过电光晶体光束的偏振态，受长波红外电光晶体性质、散热等因素的限制，成熟的长波红外电光普克尔盒的工作频率约100kHz，导致采用电光腔倒空方法的CO₂主振荡器重复频率受限，制约了MOPA体制CO₂放大器的放大效率。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种超高重频窄脉宽CO₂激光器，在使用过程中有利于提高输出激光能量、激光重复频率以及激光放大效率，并且还能够更好的保障光束指向稳定一致性和光束质量一致性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超高重频窄脉宽CO₂激光器，包括CO₂激光增益管、偏振分光镜、第一光线调节支路、第二光线调节支路以及触发器，所述触发器的第一输出端通过第一可控开关与所述第一光线调节支路连接、第二输出端通过第二可控开关与所述第二光线调节支路连接，所述触发器通过输出的各个时序信号分别控制所述第一可控开关和所述第二可控开关的导通或关断；其中：

所述CO₂激光增益管的出射光线经所述偏振分光镜的分光后得到第一光线和第二光线，使所述第一光线入射至所述第一光线调节支路中，所述第二光线入射至所述第二光线调节支路中；

当所述第一可控开关导通时所述触发器为所述第一光线调节支路加预设电压，所述第一光线经过所述第一光线调节支路的调节和反射后、再经所述偏振分光镜的透射入射至所述CO₂激光增益管中；当所述第一可控开关断开时，所述第一光线经所述第一光线调节支路的调节和反射后、再经所述偏振分光镜的反射进行输出；