用于激光脉冲等化的系统和方法技术方案

一种于不同脉冲重复频率（ＰＲＦ）提供激光脉冲等化的系统及方法。在起始时将激光介质自第一激发位准激发至峰值激发位准之后，控制器依据脉冲等化激发曲线使激发源继续激发激光介质。等化激发曲线可以依据在不同ＰＲＦ的激光脉冲测试参数而决定以达成脉冲参数的最佳等化效果。用以评估各种等化激发曲线的最佳化标准可以包含脉冲能量位准、峰值功率位准、和／或不同ＰＲＦ下的激光脉冲宽度的一致性。等化激发曲线可以是自峰值激发位准下降至第一激发位准的下降曲线。等化激发曲线可以是线性下降曲线、大致呈指数型的下降曲线、参数式下降曲线、或任何其它曲线类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本揭示是有关于脉冲激光及脉冲激光处理系统。具体言之，本揭示是有关于利用 最佳脉冲等化激发曲线激发激光以等化用变异式脉冲重复频率发出的激光脉冲。
技术介绍
激光广泛使用于为数众多的研究及开发应用，包括光谱术(spectroscopy)、生技 应用(biotechnology application)、以及诸如检验、处理、和微加工各种媒介及基板的工 业运用。在许多此等应用中，其可以是以随机、虚拟随机(pseudo-random)、和/或非固定脉 冲重复频率(pulse repetition frequency ；简称“PRF”)的方式运用脉冲激光。某些激光应用，诸如对硅晶圆的薄膜裁修处理，使用重迭激光脉冲在电阻薄膜上 进行切割以改变其电阻值使之落入所期望的精确范围内。此处理可以使用不同PRF及不同 重迭方式的激光脉冲，但该等激光脉冲的脉冲能量、脉冲宽度和脉冲峰值功率必须大致相 等以得到高水平的裁修质量。在典型的习知激光技术中，其可以利用光学激发源(optical pump source)激 发激光介质(lasing medium)。然而，每一脉冲的激光能量可能随PRF的增加而减少(例 如，由于脉冲间激发时间的减小)，同时激光脉冲宽度可能随PRF的增加而增加(例如，由 于减小的激发时间在激光介质中造成较低的激光增益)。此等问题在Q型开关固态激光 (Q-switched solid state lasers)巾牛寺另lj_ll。如上所述，许多激光应用使用不同PRF的激光脉冲。某些应用可能需要在不同的 PRF中大致维持固定的脉冲能量和脉冲宽度。举例而言，在对硅晶的薄膜裁修中，不足的激 光脉冲能量可以导致不完全的裁修，而过多的激光能量则可能对钝化结构(passivation structure)或集成电路基板造成无法接受的损害。其曾采用各种方法确保激光运作维持于可接受的处理区间之中(例如，使峰值功 率、脉冲能量、脉冲宽度和其它参数落入界定的脉冲参数值之内)。例如，编号4，337，442标 题为“FIRST LASER PULSE AMPLITUDE MODULATION(第一激光脉冲振幅调变)”的美国专利， 其受让予本申请案的受让人，描述一种通过控制激光激发电流的激光脉冲振幅控制方法。授予Sun等人，编号6，947，454标题“LASERPULSE PICKINGEMPLOYING CONTROLLED AOM LOADING(运用受控AOM负载的激光脉冲拣选)”的美国专利，其受让予本申请案的受让 人，描述一种使用诸如声光式调变器(acousto-optic modulator ；A0M)的拣选装置封锁未 使用的激光脉冲以提供随机区间的稳定激光脉冲的方法，然而保持激光操作在固定的PRF。编号5, 226, 051 标题为"LASER PUMP CONTROL FOR OUTPUT P0WERSTABILIZATI0N(针对输出功率稳定度的激光激发控制)，，的美国专利试图依据一种 简易的“步进式”函数通过透过激发二极管提供电流以等化脉冲能量。在此方法中，其可以 在第一激发时段内以第一固定激发位准并在第一激发时段后的第二激发时段内以较低的 第二固定位准激发激光介质。此技术可以工作于PRF极低的激光应用中。然而，由于其仅 使用两个固定的激发电流，故脉冲等化较不充分。就此点而言，此类型的系统无法实现所需的脉冲等化，亦不能在较高的PRF下运作。图1例示习知激光激发系统的时序图，其包含触发信号101、由电流源供应的激发 电流信号120、对应至激光介质中储存能量的图形140、以及代表激光输出脉冲162、164的 图形160。触发信号101被用来以激光谐振器(laser resonator)起始Q型开关以产生激 光脉冲162、164。为了产生Q型开关激光脉冲162、164，其以通过电流源或功率源驱动的 光学激发源激化激光介质。该等激发源可以包含，举例而言，激光二极管、二极管棒(diode bar)、或二极管棒的堆栈(diode bar stack)、或其它习知的激发源。激光介质可以包含 固态激光介质，其包含，但不限于，掺铷钇铝石榴石(neodymium-doped yttrium aluminum garnet ；Nd:YAG)> 惨铷氟化 乙锂(neodyminium-doped yttrium lithium fluoride ； Nd:YLF)、掺铷钒酸钇(neodyminium-doped yttrium vandate ;Nd:YVO4)、或者其它习用的 固态激光介质。触发信号101可以包含方波触发102、104以在102、104的信号前(后)缘起始Q 型开关的动作并产生激光脉冲162、164。激发控制器可以响应触发信号102、104以使得受 电流或功率驱动的激发源依据表示为该大致呈方波的激发电流信号120的步阶函数(step function)激发激光介质。激发电流信号120可以以标准激发位准Is持续供应至激发源激发时段、。该标准 激发位准Is可以依据该激光应用所使用的PRF、脉冲能量位准和脉冲宽度而决定。在该激 发时段、之后，供应至激发源的激发电流120可以陡峭地切换至较低的维持激发位准IN。 在某些实施方式之中，其可以选择该维持激发位准In以将激光介质中的储存能量维持于预 定或等化的位准(例如，等化的能量以产生等化的激光脉冲)。该标准激发位准Is与该维 持激发位准In 二者均可以大致呈固定或均一数值。图形140显示激光介质中特定量的储存能量是时间的函数，其对应于激发电流信 号120和触发信号101。在激发时段、期间，当其利用激发电流信号120以标准位准Is激 发激光介质时，储存于激光介质中的能量随的增加。此增加显示于图形140中的区段142。 在激发时段、之后，激发电流信号120陡峭地降低至维持位准In，其致使储存于激光介质 中的能量稳定于能量位准144。当Q型开关依据触发信号101使激光脉冲发出之时，储存 于激光介质中的能量被释放(如参考点146所示)。其可以选择能量位准144使得产生的 激光脉冲符合特定激光处理应用所需而具有可以接受的功率及脉冲宽度。所使用的Q型开 关可以是光电式Q型开关(electro-optic Q-switch)或声光式Q型开关(acousto-optic Q-switch)，此取决于该应用以及激光的设计。图形160显示激光脉冲162、164的发射，其相对于触发101、激发电流信号120、以 及代表储存能量的图形140。在分别对应至激光脉冲162和164的时间，Q型开关允许激光 介质发射激光脉冲能量。如代表储存能量的图形140所显示，此使得储存于激光介质中的 能量自激光介质释放而成为激光脉冲162、164。激光脉冲162、164发射之后，其可以通过以 标准激发位准Is激发激光介质另一段激发时间、，而后停留于维持激发位准IN，以再次激 化激光介质。对于在激发时段、之后击发的激光脉冲而言，储存的能量可以处于等化的位准， 因此该等激光脉冲得以被等化(例如，只要PRF低于即可)。若激光在小于激发时段5、的时间间隔下被击发，则激光介质在激光脉冲发出时可能尚未被充分激化至等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来等化由激光以周期性、随机式、或虚拟随机式脉冲重复频率所发出的一连串激光脉冲的方法，所述激光包含由激发源所激化的激光介质，该方法包含：当以复数个不同脉冲重复频率击发该激光时，依据一个或多个观察到的激光脉冲参数决定脉冲等化激发曲线，其中所述脉冲等化激发曲线建构成用以在所述不同脉冲重复频率中大致等化所述一个或多个激光脉冲参数；以及产生一连串激光脉冲，其为了在所述连串激光脉冲中的每一激光脉冲：将所述激发源自第一激发位准驱动至峰值激发位准；依据所述脉冲等化激发曲线将所述激发源自所述峰值激发位准驱动至所述第一激发位准；以及击发所述激光以产生特定的激光脉冲，所述激光脉冲具有所述大致等化的一个或多个激光脉冲参数。

【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：孙云龙，常峰，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]