多于一个倍频程的声光偏转器制造技术

本发明专利技术申请所描述的技术应用多于一个倍频程的扩展频率范围来驱动一声光偏转器，从而挑战了将带宽限制在正好一个倍频程以下的常规设计。该扩展频率范围和时间正好的光束消隐相组合，减少了由于光束消隐所消耗的所谓啁啾信号的比例，这增加了扫描信号的工作、有效部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多于一^Iv倍频程的声光偏转器相关申请本申请要求2010年8月30日提交的第61/378，251号美国临时专利申请专利技术名称为“多于一个倍频程的声光偏转器(Acousto-Optic Deflectors Over One OctaveVIA权益。本专利技术人关于声光偏转器的先前研究包括2004年3月2日公告的第6，700, 600号美国专利。
技术介绍
对于本专利技术的分类，我们建议本公开的所属
被视为涉及一种光学元件，该光学元件与施加到衍射晶体上的时变声音频率信号成比例地改变穿射的光束(traversing optical light)的特征方向(characteristic direction),具体地、所谓的声光偏转器(Acousto-Optic Deflector,A0D)。当导致偏转的信号改变时，穿过该声光偏转器的光的衍射是时间的函数。该导致偏转的信号改变了该衍射晶体的大量光学特性，通过光学传播媒质来改变衍射。在光控元件的表面或里面产生的超声波在该元件内建立产生光学参数(例如折射率)的改变的条件，从而直接控制该光。瑞典Micronic Mydata AB公司(下称Micronic公司)构建了用于掩模制造和直接刻写工件的基础设备。Prexision和LRS图形生成器可制作大面积的掩模；所制作的掩模可用于，例如，生产采用最新图形生 成器模型中的在第十代基板上的大尺寸平板显示器或电视机。Omega图形生成器可制作用于芯片制造的掩模或中间掩膜(reticle)。这些图形生成器的共同之处在于使用扫描激光光束在工件的表面形成潜像，并使用声光偏转器(AOD)控制扫描。本申请描述了一种改良的声光偏转器，其实际应用优于Micronic公司的图形生成器。应供应商的指定，Micronic公司曾使用了一种以100兆赫兹的带宽工作的声光偏转器。在某些应用中，施加到这种声光偏转器的驱动频率的中心在大约200兆赫兹。在实际应用中，人们已确定可以在大约130兆赫兹的频率范围上使用这种声光偏转器。通过施加中心在200兆赫兹的带宽，工作范围中的最低频率和最高频率分别为:200-130/2=135兆赫兹；以及200+130/2=265兆赫兹。Micronic公司已测试的其它声光偏转器已具有150兆赫兹的指定带宽。存在一种普遍的设计常规规则，声光偏转器必须以小于一个倍频程来操作声光偏转器，即最高频率必须小于最低频率的两倍。该常规规则防止被声光偏转器扫描的光获得扫描光束的更高衍射级(任何频率的倍数)。为驱动声光偏转器，曾使用由直接数字合成(DDS)卡生成的5兆赫兹/微秒的频率啁啾(chirp，或线性调频)。与上述常规规则一致，该频率啁啾具有大约为24微秒的扫描时间。所谓的啁啾产生一种锯齿图形(pattern)，即频率逐渐上升至最大频率限制，然后逐步下降至最小频率限制。这种啁啾产生频率的逐渐上升和不连续的逐步下降的重复序列。在以下附图中，典型地呈现了这种啁啾的仅一个周期。所属领域的技术人员明白，这种锯齿图形通过许多周期无限地继续。本专利技术公开的方法可推翻旧的常规规则，获得一种具有扩展频率带宽的声光偏转器，其带宽多于一个倍频程的大约10-30%。有机会改善构图(patterning)和检查系统的扫描电子器件。可获得更好、更快、更高效的部件和系统。公开的技术适用于光束的刻写和读取。
技术实现思路
所描述的技术利用多于一个倍频程的扩展频率范围来驱动声光偏转器，从而挑战了将带宽限制到就在一个倍频程以内的设计常规规则。通过该扩展频率范围和时间正好的光束消隐相组合，减少了由于光束消隐所消耗的所谓啁啾信号的比例。这增加了扫描信号的工作和有效部分。在本专利技术的权利要求书、说明书和附图中描述了本专利技术的具体方面。附图说明图1说明了在一种简化的光学系统上使用带有声光偏转器的视场光阑(fieldstop)O图2说明了一种位于孔径的右边缘处的、尺寸适合于容纳200-380兆赫兹的驱动频率的视场光阑、以及一种限制晶体内的光束的大小的孔径光阑。图3说明了消隐时间如何与孔径光阑的宽度相互影响。图4-5表示了与啁啾信号成比例地减少的消隐时间。图6示出了可在哪儿设置孔径光阑。通常，可将其设置在照明被准直(collimate)或近似准直的位置。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。所描述的优选实施例只是为了说明本专利技术的特点，而不是为了限制本专利技术之权利要求书所定义的范围。熟悉本领域的技术人员将了解在以下描述之下的各种等同变换。本专利技术公开了一种装置和方法，其挑战了将声光偏转器操作限制在一个倍频程的设计常规规则。为挑战常规规则，已经使用一种至少为6.1兆赫兹/微秒的扩展频率啁啾来驱动声光偏转器。这种扩展的频率啁啾对应于增加的声光偏转器驱动带宽以及增加的穿过该声光偏转器的射线的扫描角度。在该声光偏转器中引起的频率越高，衍射越强。对比以往将声光偏转器的驱动带宽限制在一个倍频程，本说明书描述了具有1. 3个倍频程带宽的系统。鬼像(ghost image)是设计常规避免的问题。声光偏转器的衍射晶体沿着第一和第二阶路径和可能地沿着其它路径将入射光束衍射在零阶路径上。第一和第二阶路径相隔一个倍频程。被设计为使用多于一个倍频程带宽的系统可能容易在工件上产生鬼像，这是由于沿着第二阶路径进行的衍射。在本专利技术公开的技术方案中，教导了一种对策的组合，减轻了导致了一个倍频程的设计常规的鬼像的问题。与设计常规相反，孔径取景和消隐间隔的组合允许声光偏转器的驱动带宽超过一个倍频程。图1说明了在一种简化的光学系统上使用带有声光偏转器的视场光阑。来自照明光源的光束IOlaUOlb和IOlc通过衍射晶体110的光学路径在某些情况下以被称为布拉格角(Bragg angle)的角度(104)被投射。该光束穿过一孔径光阑103，该孔径光阑103具有第一和第二边缘105、106。该声光偏转器由至少一个射频驱动器(RF driverMll驱动，有时候由多个射频驱动器驱动，这可通过其相互的相位关系来进行控制。该射频驱动器在该声光偏转器中引起一声波113。与可几乎瞬间覆盖从105至106的距离的无线电波或光波不同，当声波贯穿该声光偏转器的晶体在孔径的宽度上行进时，该声波具有一定的、不可忽略的传播时间。由于这样的传播时间，声波贯穿声光偏转器的宽度时，在频率方面变化。另外，当声波贯穿该宽度时，声波减弱，对此可设计系统来进行补偿。该晶体的衍射特性取决于声波的局部频率。在图中，对光线IOlaUOlb和IOlc图示了响应于晶体内不同的局部声音频率而稍微不同的衍射角度。这通过在穿过该声光偏转器的衍射光线和未衍射光线的延伸之间的角度来描述。透镜元件117、119将该衍射光线传递到一视场光阑120。该视场光阑防止该声音频率的谐波穿过该视场光阑。例如，如图2所不，如果一个200兆赫兹的衍射信号产生了光线IOlc的最小衍射,使其落入该视场光阑120的边缘126之内，那么400兆赫兹的衍射信号(作为所述200兆赫兹的信号的谐波)将衍射该光线，以至其被该视场光阑的相对边缘125阻止。边缘125和边缘126之间的间隙足够小，以便使用的最低频率的谐波应该落在该视场光阑之外。图2说明了来自右孔径边缘的、尺寸适合于容纳200-380兆赫兹的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.30 US 61/378,251;2011.08.29 US 13/220,6731.一种声光偏转器，其中包括: 一衍射晶体； 耦接到该衍射晶体的至少一个射频驱动器； 穿过该衍射晶体的一光衍射路径，其具有响应该射频驱动器的衍射特征；以及 耦接到该射频驱动器的驱动器电路，用于扫描从第一频率到第二频率的扩展频率范围，其中所述第一频率和第二频率跨越多于一个倍频程的频率范围。2.根据权利要求1所述的声光偏转器，进一步包括一孔径光阑以及产生一个消隐间隔参考的电路，其中该消隐间隔参考促使贯穿该光衍射路径的一光束在一消隐时间内消隐，这限制了所述多于一个倍频程的扩展频率范围的使用，以致该声光偏转器的未消隐的工作频率范围在该孔径光阑内的任何点上皆小于一个倍频程。3.根据权利要求1所述的声光偏转器，进一步包括一孔径光阑和一消隐电路，其中，当来自该驱动器电路的高和低频率之间的间断性在该光衍射路径中传播时，该消隐电路促使穿过该光衍射路径的一光束消隐；其中，由于该驱动器电路扫描所述多于一个倍频程的扩展频率范围，该声光偏转器的未消隐的工作频率在该孔径光阑内的至少一点上接近一个完整的倍频程。4.根据权利要求1所述的声光偏转器，进一步包括一孔径光阑，其中该驱动器电路促使被扫描的频率在所述第一频率上继续上升超过一个倍频程，达近似等于驱动频率的间断性贯穿该孔径光阑所需的时间。5.根据权利要求1所述的声光偏转器，进一步包括一孔径光阑，其中该驱动器电路促使被扫描的频率在低频率上继续上升超过一个倍频程，达比驱动频率的间断性贯穿该孔径光阑所需的更少的时间。6.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：T桑德斯特罗姆，
申请(专利权)人：麦克罗尼克迈达塔有限责任公司，
类型：
国别省市：