一种波长稳定控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波长稳定控制装置，用于对激光光谱进行控制，包括：棱镜组、光栅、棱镜组平台、精密转台、激光放电腔、输出耦合镜、波长测量系统、以及控制系统；所述精密转台，用于调节旋转所述棱镜组中最后一个棱镜；所述波长测量系统，用于监测激光输出波长；所述控制系统，通过所述波长测量系统的数据对所述精密转台进行反馈控制。本发明专利技术公开的波长稳定控制装置通过转动线宽压窄模块中最后一面棱镜的角度，实现中心波长的调整。

A wavelength stabilization control device

The invention discloses a wavelength stabilization control device for controlling laser spectrum, including a prism group, a grating, a prism group platform, a precision turntable, a laser discharge cavity, an output coupling mirror, a wavelength measurement system, and a control system; the precision turntable is used for adjusting and rotating the last prism group. The wavelength measuring system is used to monitor the laser output wavelength, and the control system feeds back the precision turntable through the data of the wavelength measuring system. The wavelength stabilization control device disclosed in the invention realizes the adjustment of the central wavelength by rotating the angle of the last prism in the linewidth narrowing module.

【技术实现步骤摘要】
一种波长稳定控制装置
本专利技术涉及光谱控制
，特别涉及一种波长稳定控制装置。
技术介绍
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。以准分子激光系统为例，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；准分子激光器中心波长的微小漂移会使光刻系统产生离焦现象，因此需要对准分子激光器的中心波长稳定性进行控制。提高准分子激光器的输出光谱稳定性，特别是中心波长的稳定性，对研制高性能准分子激光器提高微电子光刻工艺性能具有重要意义。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是准分子激光系统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。光栅为中阶梯光栅，展宽后的光束以特定角度入射到光栅上，光栅对入射光有选择作用，满足闪耀条件的光谱成分会被返回到激光腔内，经过多次往返振荡，最终形成窄线宽激光输出。光束入射光栅的角度不同，实现振荡的激光中心波长也不同，调谐光束在光栅上入射角可以实现对激光中心波长的调谐。中阶梯光栅通常工作在Littrow模式和闪耀条件下，根据Littrow结构下的光栅方程：2dcosαB＝mλ.由此得到，激光波长调谐与光栅转角之间的关系为：若要将波长稳定性控制在0.3pm以内，则光束在光栅上的入射角变化应控制在6.2μmad。通过常规的方法转动光栅改变光束入射角很难进行高精度快速地调整。在准分子激光器的线宽压窄模块中增加平面反射镜，可以精密调节反射镜的角度实现中心波长的精确、快速地调整。但这种方法引入了额外的光学元件，增加了工装难度以及系统的能量损耗。与转动棱镜组的方案相比，本专利技术对线宽影响小，有利于光谱稳定输出。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种波长稳定控制装置，用于对激光光谱进行控制，所述波长稳定控制装置包括：棱镜组、光栅、棱镜组平台、精密转台、激光放电腔、输出耦合镜、波长测量系统以及控制系统；所述棱镜组由至少一个棱镜组成；所述棱镜组平台，用于承载及固定所述棱镜；所述精密转台，用于调节旋转所述棱镜组中的最后一个棱镜，所述最后一个棱镜为沿光路排布靠近所述光栅的一个棱镜；所述光栅对由所述棱镜组中的所述最后一个棱镜中出射的光进行色散及激光中心波长选择；所述激光放电腔通过气体放电产生荧光，并将所述荧光输入至所述棱镜组；所述输出耦合镜与由所述棱镜组及所述光栅组成的线宽压窄模块共同构成谐振腔，输出窄线宽激光；所述波长测量系统，用于监测所述谐振腔输出的窄线宽激光输出波长；所述控制系统通过所述波长测量系统的数据对所述精密转台进行反馈控制。在一些实施例中，所述棱镜组包括4个直角棱镜，所述4个直角棱镜分别为：第一棱镜，第二棱镜，第三棱镜，第四棱镜，所述第一棱镜，第二棱镜和第三棱镜设置在所述棱镜组平台上，所述第四棱镜设置在所述精密转台上。在一些实施例中，所述棱镜组包括至少2个棱镜，所述棱镜组除最后一个棱镜固定在所述精密转台上之外，其余的棱镜固定设置在所述棱镜组平台上。在一些实施例中，所述精密转台为电控转台，所述波长稳定控制装置还包括压电陶瓷的控制器，所述压电陶瓷的控制器与所述控制系统相连；所述控制系统根据所述波长测量系统的数据，对所述压电陶瓷的控制器进行反馈控制，实现对所述最后一块棱镜的角度调节。在一些实施例中，所述精密转台为步进促动器，所述波长稳定控制装置还包括步进促动器的控制器，所述步进促动器的控制器与所述控制系统相连；所述控制系统根据所述波长测量系统的数据，对所述步进促动器的控制器进行反馈控制，实现对所述最后一块棱镜的角度调节。在一些实施例中，所述波长稳定控制装置还包括：第一狭缝，所述第一狭缝设置在所述线宽压窄模块前端及所述输出耦合镜后端。在一些实施例中，所述波长稳定控制装置还包括：标准具，所述标准具设置在所述棱镜组的最后一块棱镜和所述光栅之间，所述标准具可通过与棱镜的级联作用实现准分子激光器光谱的稳定输出。在一些实施例中，所述波长稳定控制装置还包括：第二狭缝，所述第二狭缝设置在所述激光器放电腔两端。在一些实施例中，所述棱镜组的棱镜为等腰直角棱镜。在一些实施例中，所述棱镜组的棱镜为具有特殊角度的棱镜，所述棱镜的顶角为39°～45°。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的波长稳定控制装置通过转动线宽压窄模块中最后一面棱镜的角度，实现中心波长的调整。调节简便、快速、精确度高，克服了转动光栅调整速度慢、精度不高，以及引入新的光学元件增加系统损耗的缺点。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置的原理示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置的原理示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置的原理示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置的原理示意图；图5是根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置的原理示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图1至图5所示，示意出了根据本专利技术一个实施例的波长稳定控制装置100，用于对激光光谱进行控制，所述波长稳定控制装置100包括：棱镜组、光栅3、棱镜组平台1、精密转台2、激光放电腔4、输出耦合镜5、波长测量系统6、以及控制系统7；所述棱镜组，由至少1个棱镜组成；所述棱镜组平台1，用于承载、固定所述棱镜；所述精密转台2，用于调节旋转所述棱镜组中最后一个棱镜，所述最后一个棱镜为沿光路排布靠近所述光栅3的一个棱镜；所述光栅3，对由所述棱镜组中的最后一个棱镜中出射的光进行色散及激光中心波长选择；所述激光放电腔4，通过气体放电，产生荧光，并将所述荧光输入至所述棱镜组；所述输出耦合镜5，与由所述棱镜组及所述光栅3组成的线宽压窄模块共同构成谐振腔，输出窄线宽激光；所述波长测量系统6，用于监测所述谐振腔输出的窄线宽激光输出波长；所述控制系统7，通过所述波长测量系统的数据对所述精密转台2进行反馈控制。在一些实施例中，所述棱镜组包括4个直角棱镜，所述4个直角棱镜分别为：第一棱镜P1，第二棱镜P2，第三棱镜P3，第四棱镜P4，所述第一棱镜P1，第二棱镜P2和第三棱镜P3设置在所述棱镜组平台1上，所述第四棱镜P4为最后一个棱镜，设置在所述精密转台2上。即前3个棱镜设置在所述棱镜组平台1上，第4个棱镜设置在所述精密转台2上。如图1-5所示，所述棱镜P1-P3设置在所述棱镜组平台1上，所述棱镜P4设置在所述精密转台2上。在一些实施例中，所述棱镜组包括至少2个棱镜，所述棱镜组除最后一个棱镜固定在所述精密转台2上之外，其余的棱镜固定设置在所述棱镜组平台1上。在一些实施例中，所述精密转台2为电控转台，所述波长稳定控制装置100还包括压电陶瓷的控制器，所述压电陶瓷的控制器与所述控制系统7相连；所述控制系统7根据所述波长测量系统6的数据，对所述压电陶瓷的控制器进行反馈控制，实现对所述最后一块棱镜的角度调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长稳定控制装置，用于对激光光谱进行控制，其特征在于，所述波长稳定控制装置包括：棱镜组、光栅、棱镜组平台、精密转台、激光放电腔、输出耦合镜、波长测量系统以及控制系统；所述棱镜组由至少一个棱镜组成；所述棱镜组平台，用于承载及固定所述棱镜；所述精密转台，用于调节旋转所述棱镜组中的最后一个棱镜，所述最后一个棱镜为沿光路排布靠近所述光栅的一个棱镜；所述光栅对由所述棱镜组中的所述最后一个棱镜中出射的光进行色散及激光中心波长选择；所述激光放电腔通过气体放电产生荧光，并将所述荧光输入至所述棱镜组；所述输出耦合镜与由所述棱镜组及所述光栅组成的线宽压窄模块共同构成谐振腔，输出窄线宽激光；所述波长测量系统，用于监测所述谐振腔输出的窄线宽激光输出波长；所述控制系统通过所述波长测量系统的数据对所述精密转台进行反馈控制。

【技术特征摘要】
1.一种波长稳定控制装置，用于对激光光谱进行控制，其特征在于，所述波长稳定控制装置包括：棱镜组、光栅、棱镜组平台、精密转台、激光放电腔、输出耦合镜、波长测量系统以及控制系统；所述棱镜组由至少一个棱镜组成；所述棱镜组平台，用于承载及固定所述棱镜；所述精密转台，用于调节旋转所述棱镜组中的最后一个棱镜，所述最后一个棱镜为沿光路排布靠近所述光栅的一个棱镜；所述光栅对由所述棱镜组中的所述最后一个棱镜中出射的光进行色散及激光中心波长选择；所述激光放电腔通过气体放电产生荧光，并将所述荧光输入至所述棱镜组；所述输出耦合镜与由所述棱镜组及所述光栅组成的线宽压窄模块共同构成谐振腔，输出窄线宽激光；所述波长测量系统，用于监测所述谐振腔输出的窄线宽激光输出波长；所述控制系统通过所述波长测量系统的数据对所述精密转台进行反馈控制。2.根据权利要求1所述的波长稳定控制装置，其特征在于，所述棱镜组包括4个直角棱镜，所述4个直角棱镜分别为：第一棱镜，第二棱镜，第三棱镜，第四棱镜，所述第一棱镜，第二棱镜和第三棱镜设置在所述棱镜组平台上，所述第四棱镜设置在所述精密转台上。3.根据权利要求1所述的波长稳定控制装置，其特征在于，所述棱镜组包括至少2个棱镜，所述棱镜组除最后一个棱镜固定在所述精密转台上之外，其余的棱镜固定设置在所述棱镜组平台上。4.根据权利要求1所述的波长稳定控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翊，王倩，李少华，赵江山，陈刚，
申请(专利权)人：北京科益虹源光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11