[实用新型]激光器种子光注入锁定放大系统和功率放大腔

说明书

技术领域

本实用新型激光器技术领域，具体涉及一种激光器种子光注入锁定放大系统和功率放大腔，尤其适用于准分子激光器。 

背景技术

准分子激光具有短波长和大功率的特点，使其成为目前大规模半导体集成电路光刻的主要光源。随着光刻对光源输出功率和线宽要求的提高，单腔结构的准分子激光器不能同时满足高功率和窄线宽的要求。而双腔结构的主振-振荡放大技术的出现，解决了高输出功率和窄线宽不可兼得的矛盾。其基本思想是利用种子激光器产生小能量且窄线宽种子，注入到放大腔进行放大，输出大能量脉冲，从而得到窄线宽、大功率的优质激光束。目前常见的解决方案主要有三种，采用单程放大技术的MOPA(Master oscillator power amplifier)结构、采用注入锁定技术的MOPO(Master oscillator power oscillator)结构及采用环形腔的MOPRA(Master oscillator power regenerative amplifier)结构。 

最先采用的是MOPA(Master oscillator power amplifier)结构，如图1所示，其中附图标记1为线宽压窄模块(LNM)，2为主谐振腔(MO)，3为功率放大腔(PA腔)。在该MOPA结构机型中，由于种子光只有两次通过PA腔3进行放大，所以放大倍率不高，为了获得更高的放大能量输出，经线宽压窄处理后的主谐振腔2需要输出约1mJ的优质种子光传递到PA腔3，同时由于线宽压窄导致的低转换效率，导致只有通过大能量的放电激励来使主谐振腔2获得更高的能量输出，然而这种大能量的放电激励会导致主谐振腔2的寿命明显偏低。另外，从PA腔3获得的放大后的激光输出受到主谐振腔2和PA腔3放电同步抖动影响较大，从而导致激光能量输出稳定性很难提高。 

后来出现了如图2所示采用注入锁定技术的MOPO(Master oscillator power oscillator)结构，以及如图3所示的采用环形腔技术的MOPRA(Master oscillator power regenerative amplifier)结构。这两种技术的出现弥补了MOPA结构技术方案的不足。对比图2、图3及图1可以发现，无论是MOPO结构还是MOPRA结构，主谐振腔2输出的种子光在PA腔3中都获得了多程的功率放大，而在MOPA技术方案中，主谐振腔2输出的种子光，只是两次通过PA腔3进行放大，我们称之为单程放大。多程放大存在显著的特点就是种子光进入PA腔3后，在PA腔3内多次往返获得更高的增益，在PA腔3内停留的时间更长，且PA腔3工作在深度饱和状态。其优点就是与单程放大相比，输出脉宽更宽、效率更高、能量更大、输出能量更加稳定。但是与MOPA结构相比，MOPO结构和MOPRA结构的光路要更加复杂，需要的光学镜片更多，这就大大增加了光路调整的技术难度，同时由于准分子激光器光学镜片材料特殊且容易损坏，这就增加了激光器系统的制作成本和维修成本。 

实用新型内容

(一)要解决的技术问题 

本实用新型所要解决的技术问题提出了一种改进的采用种子光注入锁定放大技术的MOPO结构的激光器系统，以解决现有的激光器系统结构复杂、成本过高及光路调节困难的缺点。 

(二)技术方案 

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种激光器种子光注入锁定放大系统，包括线宽压窄模块、主谐振腔和功率放大腔，所述功率放大腔包括入射端和出射端，所述入射端用于入射由所述主谐振腔出射的种子光，所述出射端用于出射由功率放大腔对种子光进行功率放大后的激光，所述功率放大腔的所述入射端和出射端分别设置有第一平面镜和第二平面镜，该第一平面镜、第二平面镜与功率放大腔的腔体构成谐振腔，所述种子光在该谐振腔内多次振荡获得增益，通过所述第二平面镜输出功率放大的激光。 

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述第一平面镜对于所述种子光具有部分反射率。 

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述第一平面镜(4)对于所述种子光的反射率为20％-50％。 

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述第一平面镜和第二平面镜与所述功率放大腔密封安装。 

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述第一平面镜和第二平面镜在光轴的水平方向和垂直方向的位置均可调节。