[发明专利]一种单频锁相激光放大器

说明书

本发明公开了一种用于进一步提高深紫外激光光源的功率的单频锁相激光放大器，它包括光纤分束器、光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器、脉冲串输出开关模块和闭环控制模块；所述的光纤分束器、光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器和脉冲串输出开关模块依次相连；所述的闭环控制模块则分别与光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器和脉冲串输出开关模块之间信号连接。本发明具有技术路线相对简单，稳定性更高，可实现批量商用的有益效果。

技术领域

本发明涉及激光技术领域中的半导体光刻光源领域，具体是指一种单频锁相激光放大器。

背景技术

光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一，而激光器也就是光源则是光刻机核心设备之一。以前目前广泛使用的深紫外激光光源为例，其采用的是准分子激光器，波长可达193nm。同时经过研究表明在未来半导体制程升级过程中高功率极深紫外光源是应用于半导体光刻领域最重要的光源，因此在现有激光光源的基础上通过激光放大器进一步提高光源的功率也是当下需要突破的技术难点。

现有技术中，一般是采用准分子激光器轰击金属锡靶材来进一步产生13.5nm的极深紫外光源，以提高光源的功率。但本专利申请的发明人经过研究发现，该方法涉及的技术路线非常复杂，对波长进一步压窄同时进一步提升功率的技术难度非常之高，近年来提出的电子微聚束与单频激光多次相互作用以获得高次谐波激光输出的方式有望提供一种更加高效率和高功率极深紫外光源的技术路径，其中作用于电子束的激光器就需要用到本文所述的激光放大器。

综上所述，目前缺少一种技术路线相对简单，稳定性更高，可实现批量商用的用于进一步提高深紫外激光光源的功率的放大器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种技术路线相对简单，稳定性更高，可实现批量商用的用于进一步提高深紫外激光光源的功率的单频锁相激光放大器。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种单频锁相激光放大器，它包括光纤分束器、光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器、脉冲串输出开关模块和闭环控制模块；所述的光纤分束器、光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器和脉冲串输出开关模块依次相连；所述的闭环控制模块则分别与光纤幅度调制器、一级功率放大器、相位调制器、二级功率放大器、三级功率放大器和脉冲串输出开关模块之间信号连接；所述的光纤分束器用于将输入的种子源激光分成两部分，一部分注入后级光路用于激光放大，另一部分作为参考光在末端的脉冲串输出开关模块中与放大后的主激光干涉，使得主激光的相位锁定在参考光上；所述的光纤幅度调制器用于将连续单频种子激光斩波为特定重复频率和脉宽的脉冲激光；所述的相位调制器用于调制主激光光路的相位，控制电路通过提取末级脉冲串输出模块中的干涉测量信号来控制相位调制器的信号，实现锁相的目的；所述的脉冲串输出开关模块用于使主激光实现脉冲串输出的同时生成功率控制信号和相位控制信号；所述的闭环控制模块用于产生闭环控制信号来控制光纤相位调制器以实现相位闭环。

作为优选，所述的光纤幅度调制器的斩波脉冲宽度在3ns以内。

作为优选，所述的一级功率放大器采用单模光纤放大器，用于将脉冲激光的平均功率提升到100mW级别。

作为优选，所述的二级功率放大器采用大模场光纤放大器，将脉冲激光的平均功率提升到数瓦量级。

作为优选，所述的三级功率放大器采用超大模场光纤放大器，将脉冲激光的平均功率进一步提升到百瓦量级，同时峰值功率达到数十千瓦量级。

作为进一步优选，所述的三级功率放大器内的泵浦源包括有高功率多模二极管激光器和多只蝶形二极管激光器。