控制装置、控制系统、用于操作控制系统的方法制造方法及图纸

一种用于激光器模块(20、21)的频率控制的控制系统(19、29、33、58)，包括用于生成激光辐射的至少一个激光器模块(20、21)、耦合或可耦合到激光器模块(20、21)的至少一个控制装置(1)，以及耦合或可耦合到控制装置(1)的至少一个光学谐振器(16、23、34)，其中，控制装置(1)包括半导体基板(2)，实施在半导体基板(2)上的第一庞德

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制装置、控制系统、用于操作控制系统的方法


[0001]本专利技术涉及控制装置，包括半导体基板和实施在半导体基板上的第一庞德
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德雷弗
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霍尔(Pound
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Drever
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Hall)系统。
[0002]本专利技术还涉及控制系统、用于操作该控制系统的方法以及包括这种控制系统的投射曝光设备。

技术介绍

[0003]在介绍中提到的类型的控制装置在现有技术中是已知的。就此而言，包括半导体基板和实施在半导体基板上的第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统的控制装置例如描述在Idjadi等人的“Integrated Pound
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Drever
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Hall laser stabilization system in silicon(集成庞德
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德雷弗
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霍尔激光稳定的硅上系统)，Nature Communications(自然通信)8,1
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9(2017)”中。在这种情况下，控制装置具有以下效果：由激光器或激光器模块发射的激光辐射的频率可控制或稳定到可预定义的参考频率，使得激光辐射的频率等于参考频率。在那种情况下，参考频率由控制装置本身的元件生成。
[0004]从Drever，R.W.P.等人的”Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator(使用光学谐振器的激光相位和频率稳定),Appl.Phys.B Photophysics Laser Chem.31,97
–
105(1983)”、和文档WO2013/016249A2、US2013/0044772A1、WO2013/040143A2、Alnis等人的“Subhertz linewidth diode lasers by stable to vibrationally and thermally compensated ultralow
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expansion glass Fabry
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Perot cavities(通过对振动和热补偿的极低膨胀玻璃的法布里
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珀罗腔的稳定的亚赫兹线宽二极管激光器)，Phys.Rev.A
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At.Mol.Opt.Phys.88(2008)”、Zhao等人的“Sub
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Hertz frequency stabilization of a commercial diode laser(商用二极管激光器的亚赫兹频率稳定)，Opt.Commun.，283，4696
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4700(2019)”、Toptica
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Photonics公司，产品目录和数据表，可调谐二极管激光器，复制的2020，第41页和Biedermann,B.，Menlo Systems ORS1500光学参考系统：设计与性能(2013)。
[0005]针对上述背景，本专利技术的目的是提供改进的控制装置和改进的控制方法。
[0006]该目的根据独立专利权利要求的特征来实现。

技术实现思路

[0007]根据一个方面，至少一个第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统被设置为实施在半导体基板上。因此，至少两个，特别是多于十个，优选地多于50个庞德
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德雷弗
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霍尔系统被实施在半导体基板上。这里的优点在于单个部件或单个控制装置是可用的，其包括特别是可同时操作的多个庞德
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德雷弗
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霍尔系统。作为同时操作的替代方案，至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统是特别是可根据需求采用或使用。例如，“根据需求”是指至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统用作或配备为关于第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统的备用系统，使得特别是在功能故障或第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统的功能严重退化或受损的情况下，第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统
接管或可以接管第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统的功能或任务。此外，控制装置能够以有成本效益且节省结构空间的方式制造，因为相应的庞德
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德雷弗
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霍尔系统被实施或能够实施在同一个半导体基板上。
[0008]根据一个实施例，第一和至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统是可单独驱动的。这提供的优点在于，庞德
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德雷弗
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霍尔系统以有针对性的方式可操作，特别是彼此独立地操作。作为示例，这确保了至少两个庞德
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德雷弗
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霍尔系统可以同时或替代地以相对于彼此在时间上偏移的方式操作或可操作。
[0009]根据其他实施例，控制装置包括至少一个控制器，该控制器被配置为驱动第一和至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统。这里的优点是多个庞德
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德雷弗
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霍尔系统能够以简单的方式驱动，特别是由单个控制器集中驱动。控制器优选地是单独的控制器，即不实施在半导体基板上，其在信令(signalling)方面特别以基于导线的方式连接到控制装置。
[0010]根据其他实施例，相应的庞德
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德雷弗
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霍尔系统被设置为包括至少一个可驱动相位调制器单元和/或至少一个光电检测器单元。特别地，通过驱动相位调制器单元，通过相位调制器引导的光辐射以可预定义的方式相位调制和/或频率调制。这确保了生成至少一个边带的能力，即与光辐射的载波频率等距间隔的频带。光电检测器单元用于探测或捕获通过庞德
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德雷弗
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霍尔系统引导的光辐射。相位调制器单元和光电检测器单元优选地由一个或多个光学波导元件彼此连接。光学波导元件或相应的光学波导元件优选地由玻璃材料、聚合物材料和/或硅氮化物形成。
[0011]根据其他实施例，光电检测器单元是粘合地连接到控制装置的单独部件。这里的优点在于，简化了用于制造控制装置的过程，因为光电检测器单元能够单独地装配在半导体基板上。优选地，光电检测器单元接合到半导体基板上。
[0012]根据一个实施例，庞德
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德雷弗
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霍尔系统被设置为包括至少一个电子部件。至少一个电子部件或多个电子部件例如是放大器、振荡器、低通滤波器或带通滤波器、电压
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电流转换器和/或模数转换器。
[0013]根据一个实施例，电子部件被设置为是粘合地连接到控制装置的单独部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于激光器模块(20、21)的频率控制的控制系统(19、29、33、58)，包括用于生成激光辐射的至少一个激光器模块(20、21)、耦合或能够耦合到所述激光器模块(20、21)的至少一个控制装置(1)，以及耦合或能够耦合到所述控制装置(1)的至少一个光学谐振器(16、23、34)，其中，所述控制装置(1)包括半导体基板(2)，实施在所述半导体基板(2)上的第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)和实施在所述半导体基板(2)上的至少一个第二庞德
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霍尔系统(3、4、22)，其中所述激光器模块(20、21)耦合到所述控制装置(1)的所述第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)并且能够耦合到所述控制装置(1)的至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)，以及其中所述第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)耦合到所述光学谐振器(16、23、34)并且其中所述第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)能够耦合到所述光学谐振器(16、23、34)。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于至少两个激光器模块(20、21)和至少三个庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)，其中所述激光器模块(20、21)中的每一个耦合到所述控制装置(1)的相应庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)，并且其中所述激光器模块(20、21)中的每一个能够耦合到所述控制装置(1)的至少一个第三庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)。3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于至少两个光学谐振器(16、23、34)和至少三个庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)，其中所述光学谐振器(16、23、34)中的每一个耦合到所述控制装置(1)的相应庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)，并且其中所述光学谐振器(16、23、34)中的每一个能够耦合到至少第三庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)的数量大于所述激光器模块(20、21)或光学谐振器(16、23、34)的数量。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)的数量至少是所述激光器模块(20、21)或光学谐振器(16、23、34)的数量的两倍。6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于，至少一个驱动单元(24)被配置为驱动所述第一庞德
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德雷弗
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霍尔系统和至少第二庞德
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德雷弗
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霍尔系统(3、4、22)以实行耦合或解耦。7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述驱动单元(24)是矩阵电路(25)。8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述激光器模块(20、21)耦合到至少两个庞德
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霍尔系统(3、4、22)。9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，耦合到所述激光器模块(20、21)的一个庞德
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霍尔系统(3、4、22)的激光辐射以及耦合到所述激光器模块(20、21)的另一个庞德
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霍尔系统(3、4、22)的激光辐射相对于彼此具有相位偏移。10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，为了生成所述相位偏移，调制器单元(35)连接在所述激光器模块(20、21)和所述庞德
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霍尔系统(3、4、22)之间。11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述调制器单元(35)包括梳状线间隔控制单元(61)。12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的控制系统，其特征在于另外的光电检测器单元(30)，其中所述光电检测器单元(30)能够连接或连接到参考光源(31)。13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的控制系统，其特征在于第一波长选择光学
开关(59)和至少一个第二波长选择光学开关(60)。14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的控制系统，其特征在于PID控制器，其中所述PID控制器的D元素不等于0。15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A克里施，M曼格，C维曼，U沃格尔，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：