准分子激光器线宽压窄模块与环形腔研究

摘要

193nm波长的ArF准分子激光现在仍然是采用浸没与双图形技术光刻机的主要光源。为了达到光刻对激光光源窄线宽、高能量的要求,必须对准分子激光原始谱线进行压缩,并对谱线压窄后的激光进行进一步放大。其中由棱镜光栅组成的线宽压缩模块技术与环形腔技术分别是常用的线宽压缩与功率放大方法。
　　本论文首先对三棱镜-光栅系统进行了理论分析,利用棱镜与光栅的角色散公式导出了该系统的理论线宽公式。在光学设计软件ZEMAX序列与非序列混合模式下建立了三棱镜-光栅系统模型,对该模型进行了热稳定性、棱镜转动灵敏度、棱镜透过率分析,并与具有相同扩束率的双棱镜-光栅结构进行对比分析,仿真发现三棱镜-光栅系统为更优化的选择。
　　本论文还对TEA脉冲CO2激光器环形腔进行了理论与实验研究,研究了腔内模式、耦合镜反射率、耦合镜面型对环形腔输光激光能量的影响,实验发现耦合镜反射率的变化是影响激光输出能量的主要因素。这项工作对准分子激光器环形腔的设计有借鉴作用。
　　最后,本论文对准分子激光器环形腔进行了实验研究。采用四镜环形腔进行实验,实验结果表明环形腔本身并不能实现自由振荡的双向输出,在腔轴方向耦合镜外侧加反射镜后环形腔可以形成激光振荡,输出波形为多峰振荡,峰与峰之间的间隔与光在腔内传播一程的时间相等,这与环形腔的长腔长有关。这部分实验为后续准分子激光注入锁定实验提供了实验依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题来源、研究目的与意义

1.3 本论文主要内容

2 线宽压缩技术理论与仿真研究

2.1 棱镜最优结构选取

2.2 棱镜光栅系统线宽理论计算

2.3 线宽压缩模块的ZEMAX仿真与分析

3 TEA CO2环形腔研究

3.1 环形腔稳定性条件计算

3.2 环形腔内模式计算

3.3 环形腔实验研究

3.4 本章小结

4 准分子激光器环形腔实验研究

4.1 准分子激光器环形腔实验装置

4.2 准分子激光的环形腔实验

4.3 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 课题展望与工作改进

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间申请的发明专利目录