[发明专利]一种激光功率稳定方法及激光功率放大系统

说明书

本发明公开了一种激光功率稳定方法及激光功率放大系统，激光产生装置产生种子激光脉冲，第一光调制装置用于改变通过光的偏振态，偏振元件用于阻止被第一光调制装置改变偏振态的光通过，光放大装置用于将通过偏振元件的光放大功率而输出。触发激光产生装置产生种子激光脉冲，并控制第一光调制装置改变在第一预设时间段内通过光的偏振态，通过第一光调制装置和偏振元件阻止种子激光脉冲的前沿噪声通过而进入光放大装置，从而消除种子激光脉冲的前沿噪声，能够消除种子激光脉冲的前沿噪声对激光放大功率、光增益扰动的影响，从而能够有效地提升对激光放大功率后输出的窄脉宽激光功率的稳定性以及各个脉冲能量的稳定性。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光功率稳定方法。本发明还涉及一种激光功率放大系统。

背景技术

光刻是现代化大规模集成电路制造技术的核心，而光刻光源是光刻设备的重要组成。根据瑞利判据，光源的波长越短，其提供的光刻分辨率越高，现阶段，波长13.5nm的极紫外光(Extreme Ultra-Violet Light，EUVL)成为备受关注的光刻光源。激光诱导等离子体(Laser-Produced Plasma，LPP)可产生极紫外光，采用高重频、窄脉宽、高功率的长波激光辐照预设靶，诱发等离子体辐射波长13.5nm光是产生极紫外光的主流技术途径。

获得高重频、窄脉宽、高功率的激光主要采用主振荡功率放大(MasterOscillator Power-Amplifier，MOPA)的技术，即高重频、窄脉宽的种子激光经多级激光放大器进行放大功率，获得高功率激光。在极紫外光刻光源应用领域，对数十kHz的高重频、窄脉宽激光功率的稳定性的要求极高，要求每个激光脉冲必须能有效击中预设靶，因此要求高重频、窄脉宽激光每个脉冲能量要十分稳定，且脉冲波形不能畸变。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光功率稳定方法及一种激光功率放大系统，能够消除窄脉宽激光脉冲的前沿噪声，可有效提升输出的窄脉宽激光功率的稳定性以及各个脉冲能量的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光功率稳定方法，应用的激光功率放大系统包括激光产生装置、第一光调制装置、偏振元件和光放大装置，所述激光产生装置用于产生种子激光脉冲并将种子激光脉冲输入到所述第一光调制装置，所述第一光调制装置用于改变通过光的偏振态，所述偏振元件用于阻止被所述第一光调制装置改变偏振态的光通过，所述光放大装置用于将通过所述偏振元件的光放大功率而输出；

所述方法包括：控制所述第一光调制装置改变在第一预设时间段内通过光的偏振态，所述第一预设时间段对应于所述种子激光脉冲的前沿噪声的存在时间段。

优选的，应用的激光功率放大系统还包括设置在所述偏振元件和所述光放大装置之间光路上的光阑、第二光调制装置，所述第二光调制装置用于将通过光的传输方向偏转，所述光阑用于阻止由所述光放大装置传播来的、被所述第二光调制装置偏转的光通过；

所述方法还包括：控制所述第二光调制装置将在第二预设时间段内由所述光放大装置传播来的光偏转，所述第二预设时间段对应于所述种子激光脉冲主峰与下一所述种子激光脉冲主峰间隙的时间段。

优选的，所述光阑的孔径大小与所述种子激光脉冲的光束直径一致。

优选的，所述第二预设时间段具体对应于所述种子激光脉冲主峰的结束时刻到下一所述种子激光脉冲主峰起始时刻超前预设时间的时刻之间的时间段。

优选的，所述第二光调制装置包括声光调制器，该声光调制器在施加电信号时等效于体布拉格光栅。

优选的，所述第一光调制装置具体用于将通过光的偏振态旋转第一预设角度，使得旋转后光的偏振态与所述种子激光脉冲主峰的偏振态正交。

优选的，所述种子激光脉冲入射到所述偏振元件的入射角度与所述种子激光脉冲的布儒斯特角一致。