[发明专利]一种棱镜角度装调装置及装调方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件装配技术，特别是棱镜组的安装与调整。本发明主要适用于棱镜组角度的标定。

背景技术

在激光器研发过程中，时常需要对激光光谱(如激光波长、激光线宽)，进行控制以满足不同的应用需求。以准分子激光系统为例，针对光刻应用，为了保证半导体硅片芯片图案的精细度，要求光刻光源有较窄的激光线宽输出。在准分子激光器中一般通过线宽压窄模块完成光谱控制。棱镜组配合光栅的方法是目前使用较广的光谱控制方法。

图1是准分子激光系统线宽压窄模块基本结构示意图，主要包含棱镜组11及光栅22。棱镜组11对到达光栅22之前的光束进行一维的扩束、准直，降低腔内光束能量密度，同时有利于光谱的选择和控制。经过线宽压窄模块后，激光线宽表达式为Δλ＝ΔθN^1/2其中，Δθ为激光发散角，N为单脉冲激光在谐振腔内的往返次数，M为棱镜扩束倍率，为Littrow模式的光栅色散，为棱镜组色散。由此可知，棱镜组扩束倍率是影响光谱控制结果的关键。

为了得到较小的线宽(<0.5pm)，通常需要采用3-4个棱镜形成棱镜扩束单元，配合光栅完成光谱控制功能。棱镜组的扩束倍率与光束在棱镜表面的入射角有很大关系(Effects of prism beam expander and slits on excimer laser linewidth narrowing module，COL 11(4),041405(2013))。为了精确控制激光线宽，需要对光束在棱镜表面的入射角进行精确控制，因此需要使用一种装置对棱镜组中几个棱镜的安装角度进行精细调节。另外，棱镜减反膜仅在较窄的带宽范围内有良好的效果，为了增加光束通过率，提高激光系统的能量输出效率也需要对棱镜的安装角度进行精细的调节和控制。目前，商用测角仪仅可完成单个棱镜角度的标定或者小尺寸棱镜组的相对角度的标定。对较大尺寸棱镜组中棱镜相对角度的安装调试一个有待于解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种棱镜角度装调装置，该测量装置包括基板、棱镜组平台(1)、导轨(4)、精密转台(5)、自准直仪(6)、电脑(7)，其特征在于，

棱镜组平台(1)固定在基板上，用于承载、固定待测量的棱镜组；

第一0°高反镜(2)固定在棱镜组平台(1)上，与棱镜组平台(1)垂直；

小孔(3)固定在棱镜组平台(1)上，与第一0°高反镜(2)配合完成装调基准确定的功能；

导轨(4)固定在基板上；

精密转台(5)通过滑块与导轨(4)相连，可沿导轨自由移动，并可在导轨任意地方锁定，所述精密转台(5)可360°自由旋转，转动锁定后可实现高精度的微调；

自准直仪(6)固定在精密转台上，发出信号光束；

电脑(7)与所述自准直仪(6)相连，用于观测自准直仪(6)接受到的反射光信号；

第二0°高反镜(8)用于校准自准直仪(6)，确定精密转台0°。

优选地，第一0°高反镜(2)不可调节，第二0°高反镜(8)与第一0°高反镜(2)呈垂直方向放置。

优选地，所述棱镜组包括棱镜(P1)、棱镜(P2)、棱镜(P3)和棱镜(P4)。

优选地，所述自准直仪(6)固定在精密转台上，发出信号光束，光束入射到棱镜表面后发生反射，如果反射光在自准直仪(6)接收孔径范围内，反射光被自准直仪(6)的光电探测器接收。

一种采用上述任一项装置进行棱镜角度装调的方法，包括：

S1、精密转台(5)置零，使自准直仪(6)发出的光束入射到第二0°高反镜(8)上。根据电脑(7)显示的反射光信息，调节自准直仪(6)的角度使反射光束按原路返回；

S2、将精密转台(5)转动90°，调节棱镜组平台(1)的位置，使自准直仪(6)发出的光束能够通过小孔(3)入射到第一0°高反镜(2)上；调节棱镜组平台(1)的角度，使反射光束能够按原路返回；

S3、在棱镜组平台(1)上安装第一块棱镜；将精密转台(5)移动到合适的位置并转动一定角度，使自准直仪(6)发出的光束能够照射到第一块棱镜上；

S4、根据电脑(7)上的反射光信息，微调第一块棱镜，使光束能够按原路返回；固定第一块棱镜；

S5、精密转台(5)置零，移动到下一块棱镜前；观测电脑(7)上的反射光信息，微调精密转台(5)的角度，使入射到第二0°高反镜(8)上的光束按原路返回；