專利名稱：157nm拉曼激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拉曼激光器，特別是一種產(chǎn)生157nm激光的拉曼激光器，利用拉曼頻移效應(yīng)產(chǎn)生157nm高光束質(zhì)量激光輸出的激光器。
背景技術(shù)：
在光刻技術(shù)中，157nm波長的激光輸出是下一代光刻技術(shù)的關(guān)鍵。在先技術(shù)中，157nm激光是由氟分子準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的。而氟分子準(zhǔn)分子激光器設(shè)備笨重、成本高，運(yùn)行成本高，嚴(yán)重的影響了157nm光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要克服現(xiàn)有氟分子準(zhǔn)分子激光器設(shè)備笨重和成本高的缺點(diǎn)，提供一種157nm拉曼激光器，該激光器具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，為下一代光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種157nm拉曼激光器，其特點(diǎn)在于包括泵浦源，拉曼池，分光棱鏡，沿軸線OO’分布，該泵浦源為五次諧波輸出的Nd:YAG激光器，該拉曼池由一個(gè)密封的不銹鋼管及其兩端分別具有輸入窗和輸出窗組成，不銹鋼管內(nèi)充有一定壓力的拉曼介質(zhì)。
所述的泵浦源是輸出波長為213nm的Nd:YAG五倍頻脈沖激光器，輸出能量遠(yuǎn)大于氫氣的拉曼閾值。
所述的拉曼池的輸入窗是一個(gè)鍍有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透鏡，所述的輸出窗是鍍有157nm增透和213nm高反膜的氟化鈣聚焦透鏡。
所述的輸入窗和輸出窗組成共焦系統(tǒng)。
所說的拉曼介質(zhì)是具有一定壓力的氫氣。
所述的分光棱鏡為鍍有157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
本發(fā)明的技術(shù)效果157nm拉曼激光器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備輕巧、外形尺寸可以壓縮到1500×500×400(mm3)，而大功率的氟分子準(zhǔn)分子激光器一般外形尺寸較大，為2200×800×1500(mm3)。由于準(zhǔn)分子氣體壽命短(一般為幾千萬個(gè)脈沖)，連續(xù)工作時(shí)間只有幾個(gè)小時(shí)，所以氟分子準(zhǔn)分子激光器需要頻繁的更新氟氣，因此使用極為不方便，而且運(yùn)行成本高。而157nm拉曼激光器的壽命主要由泵浦源的壽命來決定，可以達(dá)到上萬小時(shí)，而且?guī)缀醪挥酶職怏w，因此157nm拉曼激光器運(yùn)行成本低，而且壽命長。萬小時(shí)，而且?guī)缀醪挥酶職怏w，因此157nm拉曼激光器運(yùn)行成本低，而且壽命長。還有，預(yù)計(jì)157nm拉曼激光器成本價(jià)只有大功率氟分子準(zhǔn)分子激光器的十分之一。
本實(shí)施例中泵浦源1為商用的213nm固體激光器。所述不銹鋼管4長1m，整個(gè)拉曼池2為耐高壓的密封容器。輸入窗5是Φ50mm的石英聚焦透鏡，焦距為500mm。輸出窗6是Φ50mm的石英聚焦透鏡，焦距為500mm。輸入窗5和輸出窗6分別由法蘭固定在不銹鋼管4的兩端，并用密封圈密封。對(duì)拉曼池2抽高真空，然后充入2MPa的高純氫氣。最后把分光棱鏡置于輸出窗6后的適當(dāng)位置。該分光棱鏡3是鍍157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
本發(fā)明157nm拉曼激光器的工作過程如下泵浦源1輸出的213nm的激光通過輸入窗5聚焦進(jìn)入拉曼池2，輸入的泵浦激光和拉曼介質(zhì)H2在拉曼池2相互作用，產(chǎn)生多階斯托克斯散射(Stokes Scattering)和反斯托克斯散射(Anti-StokesScattering)，反四階斯托克斯輸出為157nm。斯托克斯散射光通過輸出窗6準(zhǔn)直后輸出，通過分光棱鏡3把不同波長的激光分開，從而獲得157nm的激光輸出。
權(quán)利要求
1.一種157nm拉曼激光器，其特點(diǎn)在于包括泵浦源(1)，拉曼池(2)，分光棱鏡(3)，沿軸線OO’分布，該泵浦源(1)為五次諧波輸出的Nd:YAG激光器，該拉曼池(2)由一個(gè)密封的不銹鋼管(4)及其兩端分別具有輸入窗(5)和輸出窗(6)組成，不銹鋼管(4)內(nèi)充有一定壓力的拉曼介質(zhì)(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm氫氣拉曼激光器，其特征在于所說的泵浦源(1)是輸出波長為213nm的Nd:YAG五倍頻脈沖激光器，輸出能量遠(yuǎn)大于氫氣的拉曼閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的拉曼池的輸入窗(5)是一個(gè)鍍有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透鏡，所述的輸出窗(6)是鍍有157nm增透和213nm高反膜的氟化鈣聚焦透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的輸入窗(5)和輸出窗(6)組成共焦系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所說的拉曼介質(zhì)(7)是具有一定壓力的氫氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣拉曼157nm激光器，其特征在于所說的分光棱鏡(3)為鍍有157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
全文摘要
一種新型的高功率激光器可以產(chǎn)生157nm的深紫外激光。它由NdYAG激光器五倍頻輸出213nm激光，照射拉曼池中的氫氣形成受激喇曼散射，獲得反四階斯托克斯光輸出，其波長為157nm。與氟分子準(zhǔn)分子激光器相比，本技術(shù)原理簡單，實(shí)施路線清晰，而且成本低。
文檔編號(hào)H01S3/30GK1421968SQ0215504
公開日2003年6月4日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者樓祺洪, 朱曉崢, 周軍, 葉震寰, 董景星, 魏運(yùn)榮 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所