用于抑制辐射反馈的装置和具有这种装置的激光设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于过滤激光辐射的光学装置(20)。所述装置(20)具有波长选择元件(28)、第一法布里

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抑制辐射反馈的装置和具有这种装置的激光设备


[0001]本专利技术涉及一种用于抑制辐射反馈的光学装置。本专利技术还涉及一种具有这种装置的激光器设备。

技术介绍

[0002]在高功率激光器的多种应用中，从激光材料加工的典型使用情况到EUV辐射的产生等如此特定的布置，主要有两个问题是重要的：首先是辐射的可聚焦性，该可聚焦性与射束质量相关，其次是对激光器与激光射束目标之间的辐射反馈的抑制。在特征性情况中，如此聚焦，使得焦点位于激光射束目标的表面上或者至少在该表面附近。这意味着，从焦点体积沿聚焦元件的方向背向反射的或背向散射的几乎全部辐射以准最佳平行化的方式沿激光器的方向传播。该辐射主要在铜或者铝等高反射材料的情况下并且在平坦的工件表面的情况下可以达到可观的值，所述值可以远远高于入射到工件上的辐射功率的10％。特别是在EUV设备的情况下，出现液滴的或者许多别的闪光源(闪烁的源)的背向反射。由于激光器的耦合输出元件是或多或少部分透明的，因此，该辐射的很大一部分到达谐振器中并且引起粒子数反转(Besetzungsinversion)的非期望的减少。不期望是因为，首先，来自于激光射束目标的辐射具有统计学上的强度波动，其次，在很大程度上已失去初始激光辐射的相干性性能。如果在谐振器中放大该辐射，则因此不仅使费力产生的横向模式结构(最可能是TEM
00
)严重变差，还在脉冲式激光器的情况下使P(t)变化过程严重变差。
[0003]为了抑制所提到的反馈，长久以来对于各种各样的激光器类型主要使用由偏振敏感的反射结构元件或者透射结构元件(对于CO2激光器，这通常是ATFR反射镜或者布鲁斯特板的装置)与λ/4移相器(典型地呈移相器反射镜的形式)组成的组合。这些组合甚至具有双重功能，因为除了辐射去耦之外，产生朝向激光射束目标传播的辐射的通常期望的圆偏振。然而，借助这种装置的去耦不是最佳的，这首先可以归因于光学结构元件的不完全性(Unvollkommenheit)，第二可以归因于在调整方面的缺陷，并且第三可以归因于在与激光射束目标相互作用的情况下返回的辐射的偏振的影响。出于这些原因，该辐射的百分之几始终进入到谐振器中，然而在许多应用中、例如在激光器的cw运行中，在所述cw运行中，反转连续地减少并且该反转保持在相对较低的水平上，这通常对于加工过程不具有明显效果(Foglen)。
[0004]在确定的外部的、即在激光谐振器之外进行的定义的射束形成的情况下，反馈同样可能导致期望结果的戏剧性恶化，即使该激光器本身在连续运行中工作。
[0005]在用于高峰值功率的Q开关激光器的情况下，该状况证明是更关键性。Q开关的原理基于粒子数反转的极度的暂时性的过高并且因此基于活性介质中的放大，该放大作为用于功率强的辐射脉冲的有针对性的产生的前提。在最大放大的这个时间点，系统极其容易受到最小的以非期望的方式反馈到活性介质中的辐射量的影响，然后所述辐射量在谐振器中的“往返行程(round trip)”可以很容易以系数104至105放大。清楚的是，这严重影响脉冲产生，因为大规模地干扰粒子数反转的期望的构造。在此，上文示出的“经典的”去耦不再足
够，必须使用附加的有效率的去耦变型。
[0006]用于最高功率的激光放大器装置相似地敏感，在所述激光放大器装置中，从激光射束目标沿激光器的方向返回的辐射甚至在到达激光器之前必须经过放大器梯级，并且在此被急剧放大。目前用于这种状况的示例是用于产生EUV辐射的设备，在所述设备中，CO2种子激光器产生极其准确地限定的初级辐射脉冲，所述初级辐射脉冲随后被高度放大并且聚焦到激光射束目标(典型地呈液滴的形式)上。在此经背向散射的辐射不允许影响射束产生过程，即在此也存在对去耦的最高要求。由专利申请DE 10 2015211 426A1已知，有效率的光学绝缘体，即在实践中用于短脉冲的“光闸(optisches Tor)”，可以借助无源的偏振选择结构元件(偏振分束器)和有源的偏振选择结构元件(电光调制器)的适合的布置在利用放大器系统中的辐射脉冲的传播时间的情况下实现。由于该传播时间通常是非常短的(例如在直至大约20m为止的传播路径的情况下≤60ns)，因此，该方法局限于相应短的脉冲。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的任务在于，提供一种高效率的装置，该装置用于在作为辐射源的激光器与以该辐射加载的激光射束目标之间进行辐射去耦。在此，该装置不应依赖于动态结构元件，例如带有昂贵的操控装置和必要时与脉冲式辐射同步的同步装置的快速调制器，而是应该具有固定的、静止的去耦效果，该去耦效果不仅用于在ns范围中的短脉冲、还用于cw辐射。本专利技术的任务还在于，提供一种具有这种装置的激光器设备。
[0008]根据本专利技术，该任务通过具有权利要求1的特征的装置以及根据权利要求9的激光器设备来解决。从属权利要求反应优选的扩展方案。
[0009]因此，根据本专利技术的任务通过用于在射束路径上引导初级激光射束的装置来解决。该装置还构造用于至少部分地引导由激光射束目标反射的次级激光射束。该装置具有以下部件，该射束路径被引导穿过所述部件：
[0010]a)波长选择元件；
[0011]b)第一法布里
‑
珀罗干涉仪，所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪在初级激光射束的射束路径中以大于0
°
且小于6
°
的角度相对于法布里
‑
珀罗干涉仪的光轴布置；
[0012]c)偏振器；
[0013]d)λ/4移相器。
[0014]根据本专利技术的新方案基于借助λ/4移相器和偏振敏感的反射结构元件或者透射结构元件实现的“经典的”去耦与法布里
‑
珀罗干涉仪(FPI)的效果的组合。除了极其有效率的去耦效果之外，该装置还几乎附带地具有：通过使用集成的FPI的特定特性有效改善朝向激光射束目标传播的辐射的质量。
[0015]所有去耦方法的基本思想基于以下内容：利用在射出的和返回的(hin
‑
und der r
ü
cklaufenden)波的参数方面的生成的(或者已经存在的)区别来消灭返回的波。在传统去耦的情况下，该参数是偏振。但是，在这两个波之间还存在另外的区别，所述另外的区别可以是或多或少突出的。这些另外的区别是：
[0016]1.)发散度：在朝向激光射束目标传播的波中，该发散度典型地相应于纯粹的激光射束的发散度，并且处在1mrad的数量级中。由于首先在理想平坦的激光射束目标上通常(有意地或者无意地)不存在理想的反射，其次在激光射束目标的表面上(有意地或者无意
地)不存在完全理想的焦点位置，因此，以在总强度变化过程上求平均的方式，返回的波将在聚焦透镜之后具有明显不同的(“较差的”)发散度特性。
[0017]2.)射束方向：由于首先在射束轴与激光射束目标的表面之间(有意地或者无意地)不存在理想正交性，其次在激光射束目标的表面上(有意地或者无意地)不存在理想的焦点位置，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于引导射束路径上的初级激光射束(24)和反射的次级激光射束(46)的装置(20，20a，20b)，其中，所述装置(20，20a，20b)具有以下部件，所述射束路径被引导穿过所述部件：a.波长选择元件(28)；b.第一法布里
‑
珀罗干涉仪(10)，所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪在所述射束路径中相对于法布里
‑
珀罗干涉仪(10)的光轴成大于0
°
且小于6
°
的角度布置；c.偏振器(36)；d.λ/4移相器(38)。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置(20，20a，20b)具有以下：第一吸收器(32)，所述第一吸收器用于吸收所述初级激光射束(24)的由所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪(10)反射的分量(30)；和/或第二吸收器(54)，所述第二吸收器用于吸收所述次级激光射束(46)的由所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪(10)反射的分量(52)。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一吸收器(32)和/或所述第二吸收器(54)分别构造为呈辐射探测器的形式。4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其中，对于所述初级激光射束(24)，所述波长选择元件(28)布置在所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪(10)前方，所述法布里
‑
珀罗干涉仪(10)布置在所述偏振器(36)前方，并且所述偏振器(36)布置在所述λ/4移相器(38)前方。5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一法布里
‑
珀罗干涉仪(10)具有由透明材料构成的两个板(12a，12b)，所述两个板的彼此对置的侧具有在0.3与0.9之间的反射率R。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：通快激光系统半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：