一种深紫外DUV连续波CW激光包含：基波CW激光，其经配置以产生具有在约1μm与1.1μm之间的对应波长的基波频率；三次谐波产生器模块，其包含一或多个周期性极化的非线性光学NLO晶体，所述NLO晶体产生三次谐波及任选的二次谐波；及四次谐波产生器模块及五次谐波产生器中的一者。所述四次谐波产生器模块包含经配置以使所述基波频率与所述三次谐波组合以产生四次谐波的以所述基波频率谐振的腔。所述四次谐波产生器模块包含用于使所述基波频率与所述三次谐波组合以产生五次谐波的以所述基波频率谐振的腔或用于使所述二次谐波与所述三次谐波组合以产生所述五次谐波的以所述二次谐波频率谐振的腔。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有改进的稳定性的CW DUV激光 相关申请案 本申请案主张2013年6月11日由庄（Chuang)等人申请的题为"具有改进的稳定 性的 CW DUV 激光（CW DUV Laser with Improved Stability)"的第 61/833, 716 号美国临 时专利申请案的优先权，所述申请案以引用方式并入本文中。
技术介绍
半导体检测及计量学需要非常稳定、低噪声的光源以检测小缺陷及/或进行小尺 寸的非常精密的测量。UV光源（即，具有波长100nm到400nm的光源）是非常重要的，这是 因为一般来说，短波长对小缺陷或尺寸具有较佳敏感度。 低噪声、高稳定性激光对可见及近红外中的波长是可用的。然而，存在具有大于 250mW的功率的非常少的可用深UV CW激光，且所述激光是昂贵的、有噪声的、具有较差的 长期稳定性且可能需要频繁调整或维护。 当前可用的深UV (DUV) ( 即，短于300nm的波长）CW激光通过产生红外（IR)基波 激光的四次谐波而操作。使用两个频率转换级：第一级产生二次谐波且第二级产生四次谐 波。每一频率转换级使用非线性光学（NL0)晶体。 倍频过程取决于电场强度的平方。如果晶体内部的功率密度为低，那么转换过程 就非常无效。几瓦特或几十瓦特功率的红外激光当聚焦于NL0晶体中时由于低功率密度而 产生非常小的二次谐波。此与类似平均功率电平的脉冲激光相反，所述脉冲激光可产生大 量二次谐波（在最佳情况中大致50%的输入可转换到二次谐波），这是因为峰值功率密度 高于平均功率密度许多倍。 DUV CW(连续波）激光使用谐振腔以增加NL0晶体中的功率密度以改进转换效率。 未转换到二次谐波的穿过NL0晶体的大部分光在谐振腔中被再循环以便增强功率密度。允 许二次谐波传递出谐振腔。最终，功率密度增强到其中作为二次谐波离开所述谐振腔的功 率加所述谐振腔中的损耗等于输入功率的电平。因此，为产生深UV波长，这些腔中的两者 必须串联连接。第一谐振腔通过再循环IR基波而产生二次谐波（即，可见波长，通常为绿 光波长，例如532nm)，且第二谐振腔通过再循环所述二次谐波而产生四次谐波（即，深UV波 长，例如266nm)。 图1说明包含两个谐振腔的示范性深UV CW激光100。在激光100中，用于产生二 次谐波的第一腔包含镜110、111、112及113以及NL0晶体115。用于产生四次谐波的第二 腔包含镜130、131、132及133以及NL0晶体135。显著地，这些腔必须经受主动控制。对所 述第一腔的控制包含振荡器1〇4(在频率Π 下产生信号）、调制器103、光电二极管105以 及同步检测器106 (产生控制镜111的位置的致动器控制信号107)。对第二腔的控制包含 振荡器124 (在频率f2下产生信号）、调制器123、光电二极管125以及同步检测器126 (产 生控制镜131的位置的致动器控制信号127)。 激光100包含基波激光101，基波激光101产生波长为1064nm的IR光。所述IR 光透过镜110进入第一腔且在从镜111及112反射之后进入NL0晶体115。进入晶体115 的IR光的一部分在532nm的波长下被转换二次谐波。532nm光穿过镜113且被引导到第二 腔。穿过NLO晶体115的大部分IR光在未经转换的情况下从NLO晶体射出且从镜113反 射，镜113经涂覆以便反射1064nm光而透射532nm光。从镜113反射的光返回到达输入镜 110。镜110上的涂层经设计以对从镜113以射线的入射角到达的IR高度反射，而对从基 波激光101到达的传入IR辐射高度透射。 为增强第一腔中的高功率密度，已围绕所述第一腔循环的IR辐射与传入辐射同 相而到达镜110为重要的。此同相到达可通过使用机械地移动镜111 (举例来说，借助于 压电传感器或音圈）以维持正确腔光学路径长度的伺服控制件来实现。光电二极管105 监视第一腔中循环的光的一小部分光以将信号提供到伺服控制件。输入激光束是由调制 器103以频率Π 调制以提供由伺服控制件使用以确定第一腔是否需要调整且如果需要就 确定沿着哪一方向的时变信号。上文描述的用于第一腔的伺服控制回路是通常用作及称 为Pound-Drever-Hall(PDH)控制。其理论是通过应用物理（Appl.Phys. )B 31，第97页到 105页（1983年）德雷尔（Drever)等人的"使用光学谐振器的激光相及频率稳定（Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator)'，描述。客页外细节 可在（举例来说）1994年11月22日发布的题为"激光光束产生设备（Laser light beam generating apparatus) "的第5, 367, 531号美国专利案以及（1998年）布莱克（Black)的 LIG0 Technical note LIG0-T980045-00-D 中找到。 通常用于激光伺服控制回路中的另一方案是HStisch-Couillaud(HC)技术。在 此方案中，光束在进入腔之前不需要进行调制，然而，其仅对偏振敏感的腔起作用。此方 案检测总反射或透射的光束的偏振变化以确定腔是否在谐振。关于此方案的进一步细节 可在的 Opt. Commun. 35(3)，441 (1980 年），汉施(Htesch)及库约（Couillaud)的"反射参 考腔的偏振光谱的激光频率稳定（Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity)'，中找到。 第二腔以实质上类似于第一腔（除了输入波长是532nm及输出波长是266nm之 外）的方式操作。针对所述波长适当选择第二腔组件的涂层及材料。在激光100中，第二 调制器123在光进入第二腔之前以频率f2调制所述光。所述光透过镜130进入所述第二 腔且在从镜131及132反射之后进入NL0晶体135。进入晶体135的所述光的一部分经转 换到266nm的波长的四次谐波。266nm光穿过镜133且被引导到激光100的输出。穿过NL0 晶体135的大部分光在未经转换的情况下从NL0晶体射出且从镜133反射，镜133经涂覆 以便反射532nm光而透射266nm光。从镜133反射的光返回到达输入镜130。镜130上的 涂层经设计以对从经133以射线的入射角到达的光高度反射，而对从调制器123到达的传 入光高度透射。光电二极管125检测循环光的一小部分。由同步检测器126使用来自125 的信号以产生控制镜131的位置以便维持腔的正确光学路径长度的控制信号127。 在一些实施例（未展示）中，省略调制器123及振荡器124且因此两个伺服回路 以相同的调制频率操作。在又其它实施例（未展示）中，省略调制器103及123两者。在 此情况中，基波激光101通过操作激光使得产生两个模式来产生经调制的输出。可选择具 有波长分离及相对振幅的两个模式使得通过所述两个模式的冲击产生经适当调制的输出。 注意，一或两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种深紫外DUV连续波CW激光，其包括：基波CW激光，其经配置以产生具有在约1μm与1.1μm之间的对应波长的基波频率；三次谐波产生器模块，其包含至少一个周期性极化的非线性光学NLO晶体以产生三次谐波；四次谐波产生器模块，其包括以所述基波频率谐振的腔，所述四次谐波产生器模块用于使所述基波频率与所述三次谐波组合以产生四次谐波。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍·庄，陆晓旭，约翰·费尔登，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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