專利名稱：單腔雙電極放電腔及準分子激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光刻用的單腔雙電極放電腔及包含該放電腔的準分子激光器，本發(fā)明的放電腔也可應(yīng)用于其它氣體受激勵產(chǎn)生能量輻射的裝置。
背景技術(shù)：
準分子激光器是一種面向紫外特征應(yīng)用的常規(guī)氣體激光器，目前被認為是用于光刻的最佳光源選擇，是集成電路平板印刷光刻工業(yè)的主力工作光源。傳統(tǒng)的放電激勵準分子激光器采用單腔單電極結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著光學(xué)光刻技術(shù)的進一步發(fā)展，要求光源具有更窄的光譜寬度(線寬)、更高的重復(fù)頻率以及更高的平均功率。 傳統(tǒng)單腔結(jié)構(gòu)很難同時滿足這三個要求，這往往導(dǎo)致激光器的研究在追求性能和成本效益之間存在嚴重的制約關(guān)系。改進傳統(tǒng)激光器單腔結(jié)構(gòu)所面臨的困難主要在于線寬壓窄模塊的較大能量損失問題以及高功率激光輻射作用下光學(xué)元件的損傷和壽命問題。為了有效的實現(xiàn)光譜寬度窄化和激光輸出功率的提高，雙腔結(jié)構(gòu)被引入到激光器的設(shè)計中。這一結(jié)構(gòu)的基本思想是使線寬壓窄和提高激光輸出功率在不同的氣體放電模塊(種子腔、放大腔)中得以實現(xiàn)。其工作過程如下種子腔產(chǎn)生具有一定重復(fù)頻率的窄線寬種子光，實現(xiàn)低功率激光振蕩輻射；放大腔完成種子光入射后的脈沖能量放大?；陔p腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器輸出具備了光刻光源所必需的窄化光譜控制和較高單脈沖能量輸出特性。基于雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器可以不斷優(yōu)化主振和放大模塊，完善系統(tǒng)輸出指標，比如優(yōu)化工作氣體混合物的組份和壓強以及激勵工作電壓等來獲得具有窄線寬和大功率的激光輸出。此外，基于放大腔的功率放大機制，主振蕩器中相對較低的激光輸出可以顯著提高線寬壓窄模塊中的光學(xué)元件的壽命。由于基于雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器具有以上優(yōu)點，“種子一放大”機制激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)代激光光刻光源研發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用。雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分以下三類主振蕩腔——功率放大腔的雙腔結(jié)構(gòu)(Μ0ΡΑ，
Master Oscillator Power Amplifier)、主振蕩腔-功率振蕩腔的雙腔結(jié)構(gòu)(Μ0Ρ0,
Master Oscillator Power Oscillator)以及以主振蕩腔-功率放大腔的雙腔結(jié)構(gòu)
為基礎(chǔ)而發(fā)展出來的環(huán)形腔結(jié)構(gòu)(M0PRA, Master Oscillator Power RegenerativeAmplifier)。相應(yīng)具體結(jié)構(gòu)細節(jié)分別如圖1、2、3所示。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔MOPA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，如圖I所示，雙腔MOPA準分子激光器包括主振蕩腔(MO腔)、功率放大腔(PA腔)、線寬壓窄模塊(LNM)、波長分析模塊(LAM)、MO光路轉(zhuǎn)換控制模塊(MOweb)、PA光路轉(zhuǎn)換控制模塊(PA web)、光學(xué)脈沖展寬器(0PS)、線寬分析模塊(BAM)、五棱鏡等組成。MOPA結(jié)構(gòu)是最早應(yīng)用于高端光刻光源研發(fā)的激光系統(tǒng)設(shè)計，該結(jié)構(gòu)在專利US2002/0044586A1、US20060126697A1、US6690704B2中已作描述。根據(jù)文獻《近期光刻用ArF準分子激光技術(shù)發(fā)展》第523-524頁，MOPA結(jié)構(gòu)機型中，由于有限次通過放大腔體，激光能量放大能力的限制使得MO腔(主振蕩腔)需要更高的激光能量輸出才能滿足光源系統(tǒng)指標參數(shù)需求，經(jīng)線寬壓窄處理后MO腔輸出需要約ImJ左右種子光傳遞到PA腔(功率放大腔)，由于線寬壓窄機制所引入的較高能量損耗，轉(zhuǎn)換效率相對較低，大能量的放電激勵使MO腔的壽命明顯偏低。另外，PA腔輸出受MO腔和PA腔放電同步精度影響，激光能量輸出穩(wěn)定性需要進一步提高。基于注入鎖定技術(shù)(Injection Lock Technology)的MOPO結(jié)構(gòu)和米用了環(huán)形腔技術(shù)(Recirculating Ring Technology)的MOPRA結(jié)構(gòu)，彌補了 MOPA結(jié)構(gòu)的上述不足。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔Μ0Ρ0準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，雙腔Μ0Ρ0準分子激光器包括功率振蕩器(PO腔)、功率放大腔(PA腔)、線寬壓窄模塊(LNM)以及包括凹面鏡、凸面鏡在內(nèi)的光學(xué)回路系統(tǒng)。專利US2008/0285602A1采用Μ0Ρ0雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔MOPRA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，雙腔MOPRA準分子激光器結(jié)構(gòu)是在MOPA結(jié)構(gòu)上做的改進，結(jié)構(gòu)組成如同Μ0ΡΑ，只是將PA光路轉(zhuǎn)換控制模塊 (PAweb)與線寬分析模塊(BAM)的位置做了對調(diào)，由此種子光可以獲得多程增益。專利US2010098120A1采用MOPRA環(huán)形腔結(jié)構(gòu)設(shè)計。在MOPA結(jié)構(gòu)中，種子光在PA腔中只獲得有限次多程增益，MO腔需向PA腔注入約ImJ種子光才能得到約IOmJ激光輸出。在采用注入鎖定技術(shù)的Μ0Ρ0結(jié)構(gòu)和環(huán)形腔技術(shù)的MOPRA結(jié)構(gòu)中，由于放大腔采用了多程的功率放大技術(shù)，而不是如MOPA結(jié)構(gòu)的有限次多程放大，在Μ0Ρ0和MOPRA結(jié)構(gòu)中，PO腔和PRA腔(功率再生腔)工作在振蕩放大狀態(tài)，種子光獲得多程增益，只需100-200 μ J種子光注入便可得到15mJ激光輸出。注入鎖定技術(shù)和環(huán)形腔技術(shù)的顯著特點就是種子光注入后，在放大腔中往復(fù)運轉(zhuǎn)諧振，且放大腔工作在深度飽和狀態(tài)。相比MOPA技術(shù)，他們的優(yōu)點主要表現(xiàn)在能量更大、輸出更穩(wěn)定。M0PA、M0P0、M0PRA系統(tǒng)均基于雙放電腔型結(jié)構(gòu)設(shè)計。與傳統(tǒng)的基于單腔結(jié)構(gòu)的激光器相比，采用雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器價格更高、體積更大、制造過程和操作方法都更加復(fù)雜。具體而言，基于雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器為保證良好的能量放大特性，對同步放電性能要求比較高，這就提高了實現(xiàn)同步放電時的技術(shù)難度。除此之外，基于雙腔結(jié)構(gòu)設(shè)計的激光器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一定程度上增加了外圍裝調(diào)等操作上的難度。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有雙腔準分子激光器采用的Μ0ΡΑ、MOPRA, Μ0Ρ0系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種新型的單腔雙電極放電腔及相應(yīng)的激光器，以解決基于雙腔結(jié)構(gòu)的激光器價格高、體積大、制造過程和操作方法復(fù)雜的缺點，并可以實現(xiàn)窄線寬、大功率的優(yōu)質(zhì)激光束輸出。(二)技術(shù)方案為實現(xiàn)窄線寬、大功率的優(yōu)質(zhì)激光束輸出，同時保證放電腔的放電同步性，我們采用單腔雙電極放電腔實現(xiàn)雙腔ΜΟΡΑ、Μ0Ρ0、MOPRA的功能。根據(jù)本發(fā)明的單腔雙電極放電腔包括腔體和兩套主放電電極，所述腔體包括左右兩室，以形成對稱的雙室結(jié)構(gòu)腔形，每個室的截面形狀均為上小下大的形狀，所述左右兩室在整個放電腔的對稱面處交界并連通；所述兩套主放電電極分別位于左右兩室且其放電區(qū)分別位于左右兩室的上部。所述每套主放電電極都包括一個陽極和一個陰極，所述陽極與所述陰極的放電表面之間形成一個放電區(qū)。所述每個陰極安裝在一個絕緣板上，所述絕緣板吊裝在所述左右兩室的頂端；所述每個陽極固定在一個陽極基座上，所述陽極基座固定在所述腔體上，其位置使得所述陽極與所述陰極平行且正對。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括壓條和峰化電容，所述峰化電容(10)用于放電儲能；所述絕緣板通過所述壓條與放電腔進行固定；所述壓條位于所述絕緣板的外側(cè)，并通過銅片與峰化電容的一端連通，與所述腔體構(gòu)成接地回路。所述峰化電容的另一端通過金屬導(dǎo)電條與高壓脈沖電源相連。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括預(yù)電離裝置，該預(yù)電離裝置位于所述主放電電 極的兩側(cè)。所述預(yù)電離裝置具有兩套，其分別位于所述每套主放電電極的兩側(cè)。所述預(yù)電離裝置具有一套，其位于上游放電區(qū)主放電電極的兩側(cè)。所述預(yù)電離裝置包括上下兩部分，每個部分都包括一個陶瓷管和一個預(yù)電離電極，且所述預(yù)電離電極位于所述陶瓷管的內(nèi)部。所述上部預(yù)電離裝置的陶瓷管通過一個絕緣體與所述陰極固定，下部預(yù)電離裝置的陶瓷管通過一個絕緣體與所述陽極固定。每個所述陽極通過一組銅片與放電腔的腔體連接。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括驅(qū)動所述放電腔內(nèi)的氣體的風(fēng)機系統(tǒng)。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括對所述放電腔進行散熱的散熱系統(tǒng)。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括對所述放電腔內(nèi)的氣體進行除塵的除塵系統(tǒng)。本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括對所述放電腔進行降噪處理的降噪系統(tǒng)。本發(fā)明還提出一種單腔雙電極MOPA激光器，其包括前面所述的單腔雙電極放電腔。本發(fā)明還提出一種單腔雙電極MOPO激光器，其包括前面所述的單腔雙電極放電腔。本發(fā)明還提出一種單腔雙電極MOPRA激光器，其包括前面所述的單腔雙電極放電腔。(三)有益效果本發(fā)明將M0PA、M0PRA或MOPO激光系統(tǒng)中的兩個單腔單電極結(jié)構(gòu)改為一個單腔雙電極結(jié)構(gòu)，這樣即可通過一個單腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)MOPA(單腔ΜΟΡΑ)及MOPO(單腔Μ0Ρ0)結(jié)構(gòu)的雙腔功能，既降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，又保證了放電腔的放電同步性。同時，采用單腔結(jié)構(gòu)有利于放電腔外圍的光學(xué)元器件的整合與裝調(diào)，可進一步簡化激光系統(tǒng)。 單腔雙電極結(jié)構(gòu)激光器還可同時實現(xiàn)兩路激光輸出。此外，單腔雙電極結(jié)構(gòu)可以有效降低激光器系統(tǒng)的復(fù)雜程度，從而減小外圍裝調(diào)操作的難度?？傮w而言，單腔雙電極結(jié)構(gòu)激光器可實現(xiàn)兩路窄線寬、大功率的優(yōu)質(zhì)激光束的輸出。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔MOPA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔MOPO準分子激光器結(jié)構(gòu)圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的雙腔MOPRA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實施例的單腔雙電極準分子激光器放電腔結(jié)構(gòu)圖；
圖5是本發(fā)明實施例的激光器放電區(qū)結(jié)構(gòu)詳圖；圖6是本發(fā)明實施例的激光器放電區(qū)降噪結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明實施例的激光器放電腔的預(yù)電離示意圖；圖8是本發(fā)明實施例的單腔MOPA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖；圖9是本發(fā)明實施例的單腔MOPRA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖；圖10本發(fā)明實施例的單腔MOPO準分子激光器結(jié)構(gòu)。圖11本發(fā)明實施例的單腔雙電極準分子激光器兩路激光輸出系統(tǒng)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。I.單腔雙電極放電腔的基本結(jié)構(gòu)圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種單腔雙電極放電腔的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，該放電腔主要包括一個放電腔腔體I、兩套主放電電極、兩套氣體循環(huán)系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、除塵裝置和一個高壓脈沖充電模塊4。所述放電腔腔體I為一封閉的氣體容器，其設(shè)計執(zhí)行壓力容器的相關(guān)標準，用來儲存3 6atm具有腐蝕性的混合氣體，例如包括F2氣體在內(nèi)產(chǎn)生準分子的鹵素氣體等。本發(fā)明中的放電腔包括左右兩室，以形成對稱的雙室結(jié)構(gòu)腔形，每個室的截面形狀均為上小下大的的形狀，例如如圖4所示的“梨”形。雙室在整個放電腔的對稱面處交界并連通。本發(fā)明的放電腔包括兩套主放電電極，分別位于左右兩室。所述主放電電極的位置設(shè)置成保證其放電區(qū)2位于左右兩室的上部。每套主放電電極都包括一個陽極6和一個陰極3，陰極通過螺栓安裝在絕緣板5上，絕緣板5吊裝在左右兩室的頂端，陽極6通過螺釘固定在陽極基座14上，所述陽極基座固定在放電腔的腔體I上，其位置使得陽極6與陰極3平行正對安裝。兩套主放電電極的間距設(shè)置保證放電區(qū)2氣體具有足夠的能量密度，并能滿足激光的輸出尺寸要求，通常需設(shè)置為10 30mm。本發(fā)明的放電腔還包括一個高壓脈沖充電模塊4,作為一個高壓電源,為放電腔的放電區(qū)2注入足夠的能量，該高壓脈沖充電模塊4位于主放電電極的上方，并通過峰化電容10將能量注入兩套主放電電極的陰極，為其提供足夠擊穿放電區(qū)工作氣體的放電電壓。高壓脈沖充電模塊4采用全固態(tài)脈沖電源技術(shù)為基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計。圖5是本發(fā)明實施例的激光器放電區(qū)結(jié)構(gòu)詳圖，如圖5所示，放電區(qū)2指陽極與陰極放電表面之間的空間區(qū)域，其長度約等于電極長度，高度等于陰極與陽極工作表面的間距，其寬度略大于電極的放電表面寬度。繼續(xù)參考圖5，每個主放電電極包括陰極3和陽極6，陰極3接高壓脈沖充電模塊4。所述的每個陰極3通過螺栓固定在一絕緣板5上，并由該絕緣板5支撐，該絕緣板5采用耐F2等腐蝕的的材料制作，例如高純Al2O3陶瓷。每個陽極6與通過一組銅片13與放電腔的腔體I連接，同時放電腔接地。同時銅片13還有勻化流場、減少陽極6與地之間的阻抗的作用。本發(fā)明的放電腔還包括壓條9和峰化電容10，所述每個絕緣板5通過兩個壓條9與放電腔進行固定，并通過O型圈進行密封，壓條9位于絕緣板的外側(cè)，并通過銅片與峰化電容10的一端連通，與放電腔腔體構(gòu)成接地回路，峰化電容10用于放電儲能，其另一端通過金屬導(dǎo)電條21與高壓脈沖電源4相連。如圖6所示，本發(fā)明的放電腔還包括預(yù)電離裝置，預(yù)電離裝置位于所述每套主放 電電極的兩側(cè)。預(yù)電離裝置包括上下兩部分，每個部分都包括一個陶瓷管7和一個預(yù)電離電極8，所述陶瓷管7為絕緣體材料，并且所述預(yù)電離電極8位于所述陶瓷管7的內(nèi)部，上部預(yù)電離裝置的陶瓷管7通過一個絕緣體17與陰極3固定，保證安裝位置的精度，下部預(yù)電離裝置的陶瓷管7通過一個絕緣體20與陽極6固定，保證安裝位置的精度。由于激光腔內(nèi)的工作氣體為具有高腐蝕性的氣體，因此所有與氣體接觸的腔體、絕緣件、電極等均采用耐腐蝕材料，其中腔體I可以采用合金鋁材料、電極3、6、8可以采用黃銅或鋁青銅材料，它們均能與高腐蝕性氣體反應(yīng)表面生成一層致密的氧化膜，阻止其進一步與高腐蝕性氣體反應(yīng)，從而達到防護的目的?；诓牧系倪@個特征，新生產(chǎn)的激光腔均需要對放電腔的腔體I進行一段時間鈍化，例如氟鈍化。2.單腔雙電極放電腔的預(yù)電離裝置的設(shè)置下面參照圖7來描述是本發(fā)明的實施例的激光器放電腔的預(yù)電離裝置的設(shè)置。在主放電形成之前，通過預(yù)電離會產(chǎn)生一定數(shù)量的初始電子分布，促使電子崩在放電空間內(nèi)均勻重疊分布。預(yù)電離的目的是阻止流注形成，實現(xiàn)均勻放電。如圖7所示，將氣流在放電區(qū)的工作氣體的流向定義為上下游，其中，在圖7的A圖中，在上游放電區(qū)2與下游放電區(qū)2均設(shè)置了一套預(yù)電離裝置，所謂的上游和下游分別指的是工作氣體在流動過程中按照經(jīng)過放電區(qū)的先后順序而命名的位置，圖7的A圖所示的預(yù)電離裝置的優(yōu)點是能夠充分對工作氣體電離，保證放電更均勻。在進行試驗時發(fā)現(xiàn)，在下游放電區(qū)更容易造成熱積累，因此我們也可采用了圖7的B圖所示預(yù)電離裝置，即僅在上游放電區(qū)設(shè)置預(yù)電離裝置，這樣能避免下游放電區(qū)的熱積累擴大。如前所述，預(yù)電離裝置采用絕緣的陶瓷管7內(nèi)置預(yù)電離電極8的結(jié)構(gòu)。3.單腔雙電極放電腔的風(fēng)機系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的單腔雙電極放電腔還包括風(fēng)機系統(tǒng)。由于激光器為脈沖式放電，為保證放電區(qū)間的氣體在放電時不斷更新為新鮮氣體，本發(fā)明的實施例在放電腔的腔體I內(nèi)設(shè)置了兩套風(fēng)機葉輪15來驅(qū)動氣體16，以保證每次經(jīng)過放電區(qū)2的氣體為新鮮氣體。每個葉輪15的驅(qū)動均采用單電機或雙電機驅(qū)動，同時采用主被動磁耦合器進行非接觸式傳動，以確保放電腔內(nèi)的腐蝕性有害氣體不外泄。風(fēng)機葉輪15采用貫流風(fēng)機葉輪，貫流風(fēng)機葉輪是非常成熟的產(chǎn)品，在選擇時優(yōu)先選擇的布置形式采用順延式或?qū)ΨQ式結(jié)構(gòu)，用以提高流場的均勻性。
4.單腔雙電極放電腔的散熱系統(tǒng)放電腔內(nèi)注入的能量較高，因此需要對其進行主動冷卻，本發(fā)明采用水冷方式，包括散熱器11，該散熱器11采用銅加工制造，散熱器11的數(shù)量以滿足散熱需求為基礎(chǔ)，可以為一個，也可以為多個。散熱器的安裝位置可以安裝在葉輪15的入風(fēng)口處也可以安裝在放電區(qū)流場通道的下游，以保證良好的散熱，如圖4所示實施例給出了 5個散熱器11的大致布局位置，但本發(fā)明并不限于此。5.單腔雙電極放電腔的除塵系統(tǒng)貯存在放電腔內(nèi)的氣體在放電過程中會產(chǎn)生腔體及電極材料的消耗物，這些雜質(zhì)是不可逆的，并以粒子的形式存在，為提高放電氣體的壽命，需在放電腔內(nèi)設(shè)置靜電除塵裝置12，以保證放電產(chǎn)物不會對電極、布儒斯特(Brewster)窗等光學(xué)元件造成污染。除塵裝置12設(shè)置在放電區(qū)流道的下風(fēng)口處，如圖4所示。6.單腔雙電極放電腔的降噪處理 在高頻運轉(zhuǎn)條件下，激光工作氣體在快放電激勵的時候，放電腔內(nèi)氣體的局部溫度變化會產(chǎn)生聲學(xué)激波，此聲學(xué)激波將在放電腔內(nèi)傳播，并經(jīng)由放電腔的內(nèi)壁產(chǎn)生反射，這會引起腔內(nèi)工作氣體密度分布不均，導(dǎo)致放電不均勻，進而使得激光輸出質(zhì)量降低。如圖6所示，為降低放電區(qū)2產(chǎn)生的激波對下一次放電的影響，本發(fā)明對其放電腔進行降噪處理，在放電區(qū)2附近的腔體結(jié)構(gòu)件，我們將其處理成凹凸不平的面18，避免放電產(chǎn)生的激波反射回放電區(qū)。另外在放電區(qū)2的前后方向均設(shè)置了相應(yīng)的吸聲裝置19，如吸聲孔板或為聲絲網(wǎng)，用以吸收放電產(chǎn)生的激波。7.單腔雙電極激光器的光學(xué)系統(tǒng)適用于現(xiàn)有的ΜΟΡΑ、MOPO等雙腔結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)方案均適應(yīng)于本發(fā)明中的單腔雙電極放電腔，利用該放電腔可以實現(xiàn)MOPA及MOPO的所有功能，同時還簡化了放電腔的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。圖8為單腔雙電極MOPA激光器的結(jié)構(gòu)圖，圖9為單腔雙電極MOPRA激光器的結(jié)構(gòu)圖，圖10為單腔雙電極MOPO激光器的結(jié)構(gòu)圖。這三種單腔雙電極激光器均引入單腔雙電極放電腔代替現(xiàn)有技術(shù)中的雙腔結(jié)構(gòu)。圖8是引入單腔雙電極激光器的雙腔MOPA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，其系統(tǒng)包括單腔雙電極放電腔(DDC)、線寬壓窄模塊(LNM)、波長分析模塊(LAM)、Μ0光路轉(zhuǎn)換控制模塊(MOweb)、PA光路轉(zhuǎn)換控制模塊(PAweb)、光學(xué)脈沖展寬器(OPS)、線寬分析模塊(BAM)、五棱鏡
等組成。圖9是引入單腔雙電極激光器的雙腔MOPO準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，其系統(tǒng)包括功率振蕩器(PO)、功率放大腔(PA)、線寬壓窄模塊(LNM)以及包括凹面鏡、凸面鏡在內(nèi)的光學(xué)回路系統(tǒng)。圖10是引入單腔雙電極激光器的雙腔MOPRA準分子激光器結(jié)構(gòu)圖，其系統(tǒng)組成如同Μ0ΡΑ，只是將PA光路轉(zhuǎn)換控制模塊(PA web)與線寬分析模塊(BAM)的位置做了對調(diào)，由此種子光可以獲得多程增益。上述三種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均采用了單腔雙電極結(jié)構(gòu)的準分子激光器放電腔，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。另外，通過本單腔雙電極激光器實現(xiàn)了兩路激光的輸出，如圖11所示，系統(tǒng)包括兩個高反鏡HR、兩個輸出鏡OC以及一個單腔雙電極結(jié)構(gòu)放電腔DC。激光器的輸出端還包括了兩對布儒斯特(Brewster)窗、以及輸出鏡等，該部分結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有技術(shù)來實現(xiàn)兩路激光的輸出。8.單腔雙電極激光器的電源系統(tǒng)該單腔雙電極激光器的電源采用全固態(tài)脈沖電源技術(shù)為基礎(chǔ)的相關(guān)設(shè)計。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單腔雙電極放電腔，包括腔體(I)和兩套主放電電極，其特征在于 所述腔體(I)包括左右兩室，以形成對稱的雙室結(jié)構(gòu)腔形，每個室的截面形狀均為上小下大的形狀，所述左右兩室在整個放電腔的對稱面處交界并連通； 所述兩套主放電電極分別位于左右兩室，且其放電區(qū)(2)分別位于所述左右兩室的上部。
2.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述每套主放電電極都包括一個陽極(6)和一個陰極(3)，所述陽極(6)與所述陰極(3)的放電表面之間形成一個放電區(qū)(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述陰極(3)安裝在一個絕緣板(5)上，所述絕緣板(5)吊裝在所述左右兩室的頂端；所述陽極￠)固定在一個陽極基座(14)上，所述陽極基座固定在所述腔體(I)上，其位置使得所述陽極(6)與所述陰極(3)平行且正對。
4.如權(quán)利要求3所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 還包括壓條(9)和峰化電容(10)，所述峰化電容(10)用于放電儲能； 所述絕緣板(5)通過所述壓條(9)與放電腔進行固定； 所述壓條(9)位于所述絕緣板(5)的外側(cè)，并與峰化電容(10)的一端連通，與所述腔體(I)構(gòu)成接地回路。
5.如權(quán)利要求4所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述峰化電容的另一端通過金屬導(dǎo)電條(21)與一個高壓脈沖電源(4)相連。
6.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 還包括預(yù)電離裝置，該預(yù)電離裝置位于所述主放電電極的兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述預(yù)電離裝置具有兩套，其分別位于所述每套主放電電極的兩側(cè)。
8.如權(quán)利要求6所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述預(yù)電離裝置具有一套，其位于上游放電區(qū)(2)主放電電極的兩側(cè)。
9.如權(quán)利要求6所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述預(yù)電離裝置包括上下兩部分，每個部分都包括一個陶瓷管(7)和一個預(yù)電離電極(8)，且所述預(yù)電離電極(8)位于所述陶瓷管(7)的內(nèi)部。
10.如權(quán)利要求6所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 所述上部預(yù)電離裝置的陶瓷管(7)通過一個絕緣體(17)與所述陰極(3)固定，下部預(yù)電離裝置的陶瓷管(7)通過一個絕緣體(20)與所述陽極(6)固定。
11.如權(quán)利要求2所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 每個所述陽極(6)通過一組銅片(13)與放電腔的腔體(I)連接。
12.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 還包括驅(qū)動所述放電腔內(nèi)的氣體的風(fēng)機系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 還包括對所述放電腔進行散熱的散熱系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于 還包括對所述放電腔內(nèi)的氣體進行除塵的除塵系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求I所述的單腔雙電極放電腔，其特征在于還包括對所述放電腔進行降噪處理的降噪系統(tǒng)。
16.—種單腔雙電極MOPA激光器,其特征在于包括權(quán)利要求1-15中的任一項所述的單腔雙電極放電腔。
17.一種單腔雙電極MOPO激光器，其特征在于包括權(quán)利要求1-15中的任一項所述的單腔雙電極放電腔。
18.一種單腔雙電極MOPRA激光器，其特征在于包括權(quán)利要求1-15中的任一項所述的單腔雙電極放電腔。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單腔雙電極放電腔及采用該放電腔的準分子激光器，其包括腔體和兩套主放電電極，所述腔體包括左右兩室，以形成對稱的雙室結(jié)構(gòu)腔形，每個室的截面形狀均為上小下大的“梨”形，所述左右兩室在整個放電腔的對稱面處交界并連通，所述兩套主放電電極分別位于左右兩室的上側(cè)。本發(fā)明通過一個單腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)MOPA、MOPO、MOPRA結(jié)構(gòu)的雙腔功能，既降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，又保證了放電腔的放電同步性。
文檔編號H01S3/03GK102810810SQ20121005305
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者王宇, 周翊, 丁金濱, 劉斌, 張立佳, 趙江山, 沙鵬飛 申請人:中國科學(xué)院光電研究院