[实用新型]一种光谱稳定的线宽调整装置及系统

说明书

本实用新型提供的光谱稳定的线宽调整装置及系统，通过线阵CCD捕捉光束中心位置及角度的变化信息，通过调节第一棱镜的角度及位置对线宽度及位置的变化进行补偿，从而实现激光光谱的稳定输出，本装置结构小巧紧凑、操作简便，可通过软件编写实现自动调整，调节速度快，精度高。

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种光谱稳定的线宽调整装置及系统。

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及波长选择。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1-棱镜组及2-光栅。棱镜组对到达光栅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。

在线宽压窄模块中，棱镜组和光栅需要放置在特定的预设位置上以使输出激光有较窄的激光线宽。但激光器风机转动等其他因素的影响会使线宽压窄模块产生震动，从而使线宽压窄模块中光学元件的位置发生微小的变化，偏离预设位置，使输出激光线宽变得不稳定。

光学元件位置偏移导致光束进入线宽压窄的角度发生变化，进而影响棱镜扩束倍率。经过线宽压窄模块后，激光线宽表达式为

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，棱镜扩束倍率对激光线宽有着重要影响。因此，通过某些措施减小棱镜扩束倍率的变化对稳定输出激光的线宽有着重要作用。如何减少扩束倍率的波动、如何对扩束倍率变化进行补偿是研究者关心的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光谱稳定的线宽调整装置及系统，快速准确的调整线宽，使输出激光有稳定的光谱输出。

第一方面，本实用新型提供了一种光谱稳定的线宽调整装置，包括用于选择色散及激光中心波长的光栅、棱镜组、调整机构、线阵CCD以及控制器，所述棱镜组包括多个棱镜，所述多个棱镜按照预定位置摆放，所述多个棱镜中激光振荡输出侧的第一棱镜设置在所述调整机构上，由准分子激光器发出的激光照射在所述第一棱镜，部分激光光束经过所述第一棱镜的反射照射在所述线阵CCD，所述线阵CCD记录当前光束中心位置以及光束宽度，并将所述光束中心位置及光束宽度传输至所述控制器，所述控制器根据所述光束中心位置及所述光束宽度的变化情况控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置或角度回到初始位置。

可选地，所述控制器判断所述线阵CCD检测到所述光束中心位置发生变化且所述光束宽度未发生变化时，通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的位置，直到光束中心初始位置。

可选地，所述控制器判断检测到光束中心位置未发生变化，光束宽度发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度，直到光束宽度回到初始状态。

可选地，所述控制器判断检测到光束中心及光束宽度均发生变化时,通过反馈控制所述调整机构调节所述第一棱镜的角度及位置，直到光束中心及光束宽度回到初始状态。

可选地，所述棱镜组包括3面或4面棱镜，所述3面或4面棱镜中至少包括第一棱镜，所述棱镜均为直角棱镜。

可选地，所述棱镜的材料为CaF₂或MgF₂。

可选地，所述棱镜的顶角为39°～45°。