[发明专利]高稳定偏振保持合束装置及方法

权利要求书

1.一种偏振保持合束装置，其特征在于，所述合束装置包括若干光源、N个单模保偏光纤、N个光纤准直器、光纤耦合器和合束棱镜；

其中，若干光源分别发出不同波长的线偏振光，分别耦合入N个单模保偏光纤中传输，并经过N个光纤准直器后输出不同波长的线偏振准直光束并进入合束棱镜，经合束棱镜合束后，通过光纤耦合器耦合入单模保偏光纤中，再经过光纤准直器后输出包含不同波长的一束偏振准直光；

其中，所述合束棱镜包括五个直角棱镜，分别为第一直角棱镜、第二直角棱镜、第三直角棱镜、第四直角棱镜和第五直角棱镜，所述直角棱镜均为等边直角三角形，其中位于两侧的两个直角棱镜的直角边长均为L1，位于中间位置的三个直角棱镜的直角边长均为L2，两者满足如下关系：

其中，五个直角棱镜之间通过胶水或光胶的形式胶合在一起，形成一个整体；第一直角棱镜的斜面和第二直角棱镜的直角面胶合在一起，第二直角棱镜的直角面和第三直角棱镜的直角面胶合在一起，第三直角棱镜的直角面和第四直角棱镜的直角面胶合在一起，第四直角棱镜的直角面和第五直角棱镜的斜面胶合在一起。

2.根据权利要求1所述的偏振保持合束装置，其特征在于，所述N为大于等于2的自然数。

3.根据权利要求1所述的偏振保持合束装置，其特征在于，所述合束装置还包括机械外壳，所述合束棱镜通过胶水和机械外壳固定在一起。

4.根据权利要求1所述的偏振保持合束装置，其特征在于，位于远离用于输出所述线偏振准直光的光纤准直器一侧的第一直角棱镜的靠近机械外壳短边的直角面和斜面均镀有增透膜；第二直角棱镜的斜面和与第三直角棱镜贴合的直角面镀有增透膜，与第一直角棱镜贴合的直角面镀有分色膜；第三直角棱镜的斜面和与第四直角棱镜贴合的直角面镀有增透膜，与第二直角棱镜贴合的直角面镀有分色膜；第四直角棱镜的斜面和与第五直角棱镜贴合的直角面镀有增透膜，与第三直角棱镜贴合的直角面镀有分色膜；第五直角棱镜的靠近机械外壳短边的直角面镀有增透膜，斜面镀有分色膜。

5.根据权利要求1所述的偏振保持合束装置，其特征在于，所述N个光纤准直器直接固定在机械外壳上，位于机械外壳外侧的光纤准直器和光纤耦合器具备X方向、Y方向和绕X方向、Y方向以及Z方向旋转的五个自由度，并都具有锁紧按钮。

6.根据权利要求1所述的偏振保持合束装置，其特征在于，所述偏振保持合束装置还包括光束质量分析仪，用于调节输出的偏振准直光的水平位置；

所述偏振保持合束装置还包括偏振态测量仪，用于调节输出的偏振准直光的偏振态沿竖直方向。

7.一种采用如权利要求1-6任一所述的偏振保持合束装置的偏振保持合束方法，其特征在于，包括以下步骤：

将单模保偏光纤分别与光源连接，使得单模保偏光纤的输出光强最大；

将单模保偏光纤分别与光纤准直器连接；

取下光纤耦合器，依次打开光源，使得光源所发出的光均能从光纤耦合器所在位置出射，关闭光源；

在光纤耦合器所在位置处放置光束质量分析仪；

依次打开各个光源的电源，监测光源的光束经过合束棱镜后输出光束的位置，通过光纤准直器调整X方向、Y方向和绕X轴方向及Y方向的旋转，使出射光束在光束质量分析仪指定的像元位置处；

关闭光源的电源，取走光束质量分析仪，在光束质量分析仪所在位置放置偏振态测量仪；

依次打开各个光源的电源，通过偏振态测量仪监测光源的光束经过合束棱镜后输出光束的偏振态，通过相应的光纤准直器沿Z方向旋转单模保偏光纤的方位，使输出光束的偏振态沿竖直方向；

重复调节光束质量分析仪和偏振态测量仪的步骤，确认光源光束经过合束棱镜后输出光束位置在同一位置且偏振态均沿竖直方向，锁紧光纤准直器；

装上光纤耦合器，沿X方向、Y方向和绕X方向、Y方向以及Z方向调整光纤耦合器，使得从单模保偏光纤输出的光束强度最大，锁紧光纤耦合器。

8.一种采用如权利要求1～6任一项所述的偏振保持合束装置进行不同波长的光束合束的光刻设备。