一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置，偏振吸收隔离器包括沿光路设置的吸收薄膜反射镜和λ/4相位延迟反射镜。该偏振吸收隔离器结构简单，且既能够抑制来自后级放大器的窗口反馈、ASE及自激激光，又能够实现对前一级放大器的ASE或自激激光的抑制。抑制。抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置


[0001]本技术涉及CO2激光放大器领域，具体涉及一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置。

技术介绍

[0002]CO2激光技术发展至今已逐步完善，并在连续或者脉冲激光技术等方面都已实现了重大突破。在CO2激光技术发展过程中，其主要衍生出玻璃管、陶瓷波导管、平面板条、横向或轴向流几种CO2激光器或放大器技术，以上方案都具有其各自技术特点。同时，以上几种技术都已成功转化出成熟的激光器产品，并已应用于工业、科研、医疗手术或美容、材料加工等几方面。
[0003]近些年，随着光纤激光器技术突飞猛进以及原材料产业链体系快速的完善，使得其价格不断下降，在工业加工应用领域，CO2激光器逐步被光纤激光器取代。然而，近几年，随着极紫外光刻技术趋向成熟，极紫外光刻机技术已被用于高性能半导体芯片的制备，并已实现规模性量产且实现获益。随着市场目前对智能产品的需求不断增加，因此对芯片需求也将增加，使得对极紫外光刻机的需求也随之增加。作为极紫外光刻机的核心组件极紫外光源，其驱动光源为高功率CO2脉冲激光，该驱动光源目前主流的方案为采用主振荡功率放大(Mopa)结构。为了满足光刻机对极紫外光源的功率大小需求，于是需要万瓦级CO2脉冲激光平均功率。为了获得该高功率激光，对于Mopa放大结构，抑制放大器级间自激或者ASE效应显得尤为重要，因此，不但需要每级CO2激光放大器之间都具有较高的隔离度，而且还需要其可支持较高的耐受功率，以提高Mopa激光放大系统的安全性、可靠性等。
[0004]目前应用在激光器内的隔离器技术主要为饱和吸收技术；薄膜偏振隔离技术；声光隔离技术；电光隔离技术；磁光隔离技术。在CO2激光10.6μm工作波长，以上几种技术，都存在一定的固有缺陷。在饱和吸收技术中，为了实现高的隔离度，该技术往往需要较高浓度的饱和吸收气体，因而导致其对注入激光产生较大插损，不利于系统的高功率获得，同时，较大插损，在高功率应用环境中，容易使得其发热严重。在薄膜偏振隔离技术、声光隔离技术和电光隔离技术中，主要限制因素为其耐受功率较低。其中，薄膜偏振隔离技术最高耐受功率为百瓦～千瓦级功率，难以应用在超高激光功率光路中；声光隔离技术和电光隔离技术最高耐受功率也在百瓦功率以下，受材料限制，该两种隔离器价格昂贵。磁光隔离技术在10.6μm波段，受限于磁光材料，该项隔离技术目前还未有对应的高功率隔离产品被研制出。
[0005]因此，亟需一种能够用于CO2激光放大装置的可以耐受高功率激光传输，且可以实现对高功率激光的回返光进行隔离的隔离装置。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提出一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置，其不但可以耐受高功率激光传输，而且还可以实现对高功率激光的回返光隔离。
[0007]为解决隔离技术中存在的问题，本技术提供了一种基于偏振吸收隔离器的
CO2激光放大装置，CO2激光放大装置包括第一偏振吸收隔离器、CO2激光放大器和第二偏振吸收隔离器；第一偏振吸收隔离器包括第一吸收薄膜反射镜和第一λ/4相位延迟反射镜；输入到第一偏振吸收隔离器的第一线偏振光经第一吸收薄膜反射镜反射至第一λ/4相位延迟反射镜，第一λ/4相位延迟反射镜将第一线偏振光转换为圆偏振光后传输到CO2激光放大器中；CO2激光放大器产生的反向传输的圆偏振光经第一λ/4相位延迟反射镜转换为与第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光并入射至第一吸收薄膜反射镜后被吸收；第二偏振吸收隔离器包括第二吸收薄膜反射镜、第二λ/4相位延迟反射镜和第三λ/4相位延迟反射镜；CO2激光放大器输出的圆偏振光经第二λ/4相位延迟反射镜转换为第三线偏振光并入射至第二吸收薄膜反射镜，经第二吸收薄膜反射镜反射至第三λ/4相位延迟反射镜后转换为圆偏振光输出；反向传输的圆偏振光经第三λ/4相位延迟反射镜转换为与第三线偏振光偏振方向垂直的第四线偏振光并入射至第二吸收薄膜反射镜后被吸收。
[0008]优选地，第一吸收薄膜反射镜对第一线偏振光的反射率大于等于99.0％，对第二线偏振光的吸收率大于等于98.5％；第二吸收薄膜反射镜对第三线偏振光的反射率大于等于99.0％，对第四线偏振光的吸收率大于等于98.5％。
[0009]优选地，CO2激光放大器为板条、波导或轴快流高功率CO2激光放大器。
[0010]优选地，吸收薄膜反射镜和λ/4相位延迟反射镜均以铜制材料作为衬底，并包含冷却结构。
[0011]优选地，冷却结构为水冷结构。
[0012]优选地，CO2激光放大装置用于连续或脉冲激光的功率放大。
[0013]本技术的有益效果在于，本技术提供的CO2激光放大装置中的偏振吸收隔离器结构简单，且既能够抑制来自后级放大器的窗口反馈、ASE及自激激光，又能够实现对前一级放大器的ASE或自激激光的抑制。
附图说明
[0014]图1是本技术的CO2激光放大装置的结构示意图；
[0015]图2是偏振吸收隔离器1的结构示意图；
[0016]图3是偏振吸收隔离器2的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。
[0018]本技术提出了一种基于偏振吸收隔离器的高功率CO2激光放大装置，其可用于实现连续或脉冲CO2激光功率放大。如图1所示，CO2激光放大装置包括偏振吸收隔离器1、CO2激光放大器和偏振吸收隔离器2。其中，CO2激光放大器可以为板条、波导、轴快流等高功率CO2激光放大器。
[0019]在一个实施例中，如图2所示，偏振吸收隔离器1包括吸收薄膜反射镜ATFR1和λ/4相位延迟反射镜RPR1。ATFR1对S偏振光具有高反射率，反射率优选为大于等于99.0％；且对P偏振光具有高吸收率，吸收率优选为大于等于98.5％。RPR1对入射偏振激光具高反射率的同时，而且还可对入射偏振激光产生λ/4的相位延迟。为了实现高功率传输，ATFR1和RPR1都由铜制材料作为衬底，并包含冷却结构。优选地，采用水冷的方式对ATFR1和RPR1进行冷却。
[0020]当入射偏振光的偏振方向为S偏振时，S偏振光经过ATFR1反射后，再经过RPR1，产生λ/4的相位延迟，将S偏振光转换为圆偏振光。由于ATFR1对P偏振光具有高吸收特性，因此可对CO2激光放大器产生的反向传输的随机偏振的ASE或者自激振荡激光进行P偏振吸收，使得其在放大系统中具有级间隔离的作用。同时，在高功率传输过程中，CO2激光放大器窗口镜片都会存在一定的镜面反射，该ATFR1也可对该镜面反射的回返光实现一定的隔离吸收作用。作用原理为：放大器窗口片反射的光为圆偏振光，该回返光首先经过RPR1后将圆偏振光转换为P偏振光，ATFR1对P偏振光具有高吸收特性，因此，可将其吸收，得以保护放大系统的前级放大器以及种子源激光器。
[0021]在另一个实施例中，偏振吸收隔离器1包括吸收薄膜反射镜ATFR1和λ/4相位延迟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振吸收隔离器的CO2激光放大装置，其特征在于，所述CO2激光放大装置包括第一偏振吸收隔离器、CO2激光放大器和第二偏振吸收隔离器；所述第一偏振吸收隔离器包括第一吸收薄膜反射镜和第一λ/4相位延迟反射镜；输入到所述第一偏振吸收隔离器的第一线偏振光经所述第一吸收薄膜反射镜反射至所述第一λ/4相位延迟反射镜，所述第一λ/4相位延迟反射镜将所述第一线偏振光转换为圆偏振光后传输到所述CO2激光放大器中；CO2激光放大器产生的反向传输的圆偏振光经所述第一λ/4相位延迟反射镜转换为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光并入射至所述第一吸收薄膜反射镜后被吸收；所述第二偏振吸收隔离器包括第二吸收薄膜反射镜、第二λ/4相位延迟反射镜和第三λ/4相位延迟反射镜；所述CO2激光放大器输出的圆偏振光经所述第二λ/4相位延迟反射镜转换为第三线偏振光并入射至所述第二吸收薄膜反射镜，经所述第二吸收薄膜反射镜反射至所述第三λ/4相位延迟反射镜后转换为圆偏振光输出；反向传输的圆偏振光经所述第三λ/4相位延迟反射镜转换为与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕档，张先明，刘进辉，丁建武，
申请(专利权)人：南通极瓦特激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：