專利名稱：激光頭穩(wěn)定化電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可以在投入電源時(shí)振蕩一定時(shí)間后再穩(wěn)定化的激光頭穩(wěn) 定化電路。
背景技術(shù)：
光線在傳播過(guò)程會(huì)逐漸擴(kuò)散，因此光線強(qiáng)度在遠(yuǎn)離光源時(shí)會(huì)逐漸降低，這時(shí) 候因?yàn)楣庠瓷蠈?shí)際發(fā)射光線的原子所發(fā)射的光線具有不同的波長(zhǎng)、相位與方向。 與此相反的是，激光發(fā)射的光線具有固定波長(zhǎng)且其波動(dòng)相同，因此被廣泛地應(yīng)用 在各種產(chǎn)業(yè)設(shè)備上。
半導(dǎo)體蝕刻機(jī)的類的設(shè)備需要載著晶圓移送以進(jìn)行各種工序，此時(shí)為了使移 動(dòng)距離還加準(zhǔn)確而使用激光設(shè)備。
圖1顯示了使用激光設(shè)備測(cè)量距離的原理。
發(fā)射2個(gè)頻率的激光(l)通過(guò)分光片(2)的一側(cè)進(jìn)入基準(zhǔn)反光鏡(3)，通過(guò)另 一側(cè) 進(jìn)入測(cè)定反光鏡(4),從所述的分光片(2)出來(lái)的信號(hào)則通過(guò)偏光子(5)與光電二極管 (6)進(jìn)入相位計(jì)(7)。
因此相位計(jì)(7)的一側(cè)輸入相位差信號(hào)，另 一側(cè)輸入激光(l)的基準(zhǔn)信號(hào)差信
激光(l)針對(duì)2個(gè)頻率發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)分離器(2)的第一頻率信號(hào)(fl)被測(cè)定反 光鏡(4)反射后輸入，經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)反光鏡(3)的第二頻率信號(hào)(f2)則直接反射后輸入。
當(dāng)待測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，安裝在待測(cè)物體上的測(cè)定反光鏡(4)也跟著移動(dòng)，因此其 移動(dòng)距離是fl士Afm。
偏光子(5)接收的是以偏光軸為基準(zhǔn)而選定的頻率信號(hào)，因此交叉供應(yīng)的頻率 信號(hào)將通過(guò)光電二極管向相位計(jì)(7)輸入差信號(hào)f2-(fl±Afm)，向相位計(jì)(7)的另一 側(cè)輸入基準(zhǔn)信號(hào)f2-fl,從而使相位計(jì)(7)得出相當(dāng)在Afm的相位角(Ae)。
如圖所示的波形圖，相位計(jì)(7)可以根據(jù)各節(jié)點(diǎn)(a、 b)的信號(hào)得出相位角(A9)， 然后再利用所述的相位角根據(jù)多普勒效應(yīng)測(cè)量移動(dòng)物體的移動(dòng)距離，由于上述激
光測(cè)距器的精密度較高，因此廣泛地應(yīng)用在量測(cè)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備上。
為了生成特定頻帶的激光，上述激光裝置在投入電源后的初期進(jìn)行高振蕩，
然后需要在生成一定頻率時(shí)把電源加以穩(wěn)定化。
也就是說(shuō)，發(fā)射激光時(shí)，激光管模組(10)之內(nèi)部被施加高電壓，位于其內(nèi)部
并構(gòu)成共振器的反光鏡(ll、 12)將大量反射并逐漸加入受激輻射(Stimulated Emission)的光線而最終發(fā)射出強(qiáng)大的激光束。
如圖2所示，開始投入電源后，將通過(guò)反光鏡(ll、 12)反射并逐漸進(jìn)行受激 輻射，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，檢測(cè)出所需頻帶激光束被發(fā)射的時(shí)間點(diǎn)(p)后需要開始供 應(yīng)穩(wěn)定的功率(Power)。
現(xiàn)有技術(shù)在解決上述問(wèn)題時(shí)采取的穩(wěn)定化電路如下投入電源后，把輻射的 激光光線的 一部分反饋到激光束的正面輸出端，再使用液晶^f吏偏光后的光線通過(guò)， 可以在輸出正常激光束時(shí)遮蔽初始高振蕩并加以穩(wěn)定化。
然而，上述穩(wěn)定化電路通過(guò)液晶使垂直分量與水平分量的光線偏光后輸入， 使用球形波脈沖進(jìn)行切換，因此在脈沖變換的周期內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)噪音(Noise)，而 且需要在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)上述垂直分量與水平分量的光線釆樣后保持并比較后再處 理信號(hào)，因此電路將趨于復(fù)雜。
在上述方式下，發(fā)射激光的輸出端光線將有一部分被反饋，因此會(huì)在輸出端 發(fā)生損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種不反饋激光光線的輸出端光線 并使用激光頭的泄露光的激光頭穩(wěn)定化電路。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的是提供一種可以使用分光片把激光頭泄漏光的垂直分量 與水平分量加以分離以防止噪音并可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的控制電路的激光頭穩(wěn)定化 電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明激光頭穩(wěn)定化電路由接受電源供應(yīng)單元所供應(yīng)的 電源并通過(guò)內(nèi)部的共振器進(jìn)行振蕩的激光模組、檢測(cè)上述激光模組的溫度后判斷 其是否為預(yù)熱驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的溫度檢測(cè)器、以及接受上述溫度檢測(cè)器的輸出后驅(qū)動(dòng)并 且在預(yù)熱狀態(tài)結(jié)束時(shí)把開關(guān)加以切換的狀態(tài)控制單元組成，可以把上述激光模組 的一部分輸出光加以反饋并與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較后把激光模組穩(wěn)定化，其特征為
通過(guò)下列單元控制激光模組的輸出光檢測(cè)單元，連接到激光模組的后端，可以
檢測(cè)出位于上述激光模組內(nèi)部并構(gòu)成共振器的反光鏡的泄漏光；差分放大器，可 以把上述光檢測(cè)單元的輸出的差信號(hào)加以放大；以及積分電路，可以對(duì)上述差分 放大器的輸出進(jìn)行積分后再輸出。
本發(fā)明的光檢測(cè)單元通過(guò)分光片(BS)使垂直與水平分量通過(guò)并根據(jù)其差信號(hào) 控制電源供應(yīng)，從而通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件(Hardware)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制電路。


圖1是一般激光設(shè)備測(cè)定距離時(shí)的原理概要圖。 圖2是激光頭投入電源后達(dá)到穩(wěn)定化的曲線圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的激光頭穩(wěn)定化電路圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1 -激光；19 -溫度才全測(cè)器；2 -分光片；20 -狀態(tài)控制單元； 3-基準(zhǔn)反光鏡；7-相位計(jì)；4-測(cè)定反光鏡；6、 PD1、 PD2-光電二才及管；5-偏光子；BS-分光片；10-激光模組；Sl、 S2-開關(guān)；11、 12-反光鏡；Rl、 R2、 R3-電阻；15-電源供應(yīng)單元；Cl -電容；16-檢測(cè)單元；Al、 A2、 A3-放大器；17-差分放大器；Q1-三極管；18-積分電路。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的激光頭穩(wěn)定化電路。
激光模組(10)為了輻射激光光線而由各種部件結(jié)合而成，上述激光模組(IO)
束，然后在其正面通過(guò)多個(gè)透鏡生成激光束。
作為分別具有頻率信號(hào)(fl、 f2)的測(cè)定光信號(hào)而通過(guò)上述多個(gè)透鏡輸出，而且 經(jīng)過(guò)分光片與光電二極管在放大器(A3)被放大，然后通過(guò)開關(guān)(S2)被施加到相位
計(jì)(7)。.
施加到上述相位計(jì)(7)的信號(hào)相當(dāng)在圖1作為基準(zhǔn)信號(hào)(f2-fl)所供應(yīng)的信號(hào)。 激光模組(10)的一側(cè)連接溫度檢測(cè)器(19),由上述溫度檢測(cè)器(19)的輸出所驅(qū)
動(dòng)的狀態(tài)控制單元(20)則連接在上述溫度檢測(cè)器(19)的 一 側(cè)并可以控制開關(guān)(S 1 、
S2)。
上述的狀態(tài)控制單元(20)是一種驅(qū)動(dòng)電路并以電子切換方式控制開關(guān)(S1、
S2)。
本發(fā)明的上述激光模組(10)的后端連接了可以檢測(cè)出構(gòu)成共振器的反光鏡的 光線的光檢測(cè)單元(16),上述光檢測(cè)單元(16)的輸出端則連接差分放大器(17)。
光檢測(cè)單元(16)可以在分光片(BS)分離出光的垂直分量與水平分量，其分離后 的輸出將分別通過(guò)光電二極管(PD1、 PD2)輸入到差分放大器(17),差分放大器(17) 把其差異放大后施加到積分電路(18)。
積分電路(18)包括0P放大器(A1、 A2)、電阻(R1-R3)與電容(C1),其輸出將 控制三極管(Q 1 )并遮蔽激光模組的過(guò)電壓。
積分電路(18)通過(guò)積分用電阻(R1)與電容(C1)連接到OP放大器(A1)的輸入 側(cè)，在其輸出端分別通過(guò)電阻(R2、 R3)與0P放大器(A2)來(lái)控制三極管(Q1)。
模組(IO),然后如圖2所示進(jìn)行振蕩，位于其內(nèi)部并構(gòu)成共振器的反光鏡(ll、 12) 將大量反射并逐漸加入受激輻射的光線而最終發(fā)射出強(qiáng)大的激光束。
當(dāng)激光模組內(nèi)部的溫度隨著上述初始振蕩而上升時(shí)，溫度檢測(cè)器(19)將檢測(cè) 到預(yù)先設(shè)定的溫度并把所檢測(cè)到的信號(hào)輸出到狀態(tài)控制單元(20),上述狀態(tài)控制 單元(20)的輸出將驅(qū)使開關(guān)(S1、 S2)與圖面相反的方向連接。
在上述激光模組(10)的反光鏡(11、 12)被反射并進(jìn)行共振運(yùn)動(dòng)，但受到機(jī)械特 性的影響而無(wú)法100%的反射而出現(xiàn)穿透反光鏡的激光束的泄漏光。
本發(fā)明利用激光模組(10)后端所生成的泄漏光發(fā)揮出穩(wěn)定化功能，在溫度檢 測(cè)器檢測(cè)到投入初始電源而達(dá)到預(yù)熱的狀態(tài)后驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定化電路以防止對(duì)激光模組 過(guò)度地供應(yīng)電源。
進(jìn)入的光束將被分光片(BS)分離成垂直與水平分量的信號(hào)。
然后，上述分離后的垂直與水平信號(hào)將分別通過(guò)光電二極管(PD1、 PD2)輸入 到差分放大器(17),兩個(gè)信號(hào)分量之間的差異被放大后在施加到積分電路(18)。
在積分電路得到由電阻(R1)與電容(C1)所確定的時(shí)間常數(shù)，OP放大器(A1)的 輸出將通過(guò)OP放大器(A2)而開通(Turnon)三極管(Q 1 )并防止激光模組(10)的過(guò)電 壓。
如前所述，本發(fā)明利用激光模組后端的反光鏡的泄漏光進(jìn)行控制并可以防止
輸出端的激光光線損失，使用分光片把激光頭泄漏光的垂直分量與水平分量加以 分離以防止噪音，還可以在硬件方面簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)控制電路并大幅降低生產(chǎn)成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅僅是說(shuō)明性的，而非限 制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其 進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種激光頭穩(wěn)定化電路，其包括接受電源供應(yīng)單元(15)所供應(yīng)的電源并通過(guò)內(nèi)部的共振器進(jìn)行振蕩的激光模組(10)、檢測(cè)上述激光模組(10)的溫度后判斷其是否為預(yù)熱驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的溫度檢測(cè)器(19)、以及接受上述溫度檢測(cè)器的輸出后驅(qū)動(dòng)并且在預(yù)熱狀態(tài)結(jié)束時(shí)把開關(guān)(S1、S2)加以切換的狀態(tài)控制單元(20)，把上述激光模組(10)的一部分輸出光進(jìn)行反饋并與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較后把激光模組穩(wěn)定化，其特征為，通過(guò)下列單元控制激光模組的輸出光檢測(cè)單元(16)，連接到激光模組(10)的后端，檢測(cè)出位于上述激光模組(10)內(nèi)部并構(gòu)成共振器的反光鏡的泄漏光；差分放大器(17)，把上述光檢測(cè)單元(16)的輸出的差信號(hào)加以放大；以及積分電路(18)，對(duì)上述差分放大器(17)的輸出進(jìn)行積分后再輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光頭穩(wěn)定化電路，其特征為 所述的光檢測(cè)單元(16)通過(guò)分光片(BS)允許垂直與水平分量經(jīng)過(guò)并分別通過(guò)光電二極管(PD1、 PD2)輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光頭穩(wěn)定化電路，其特征為所述的積分電路(18)通過(guò)積分用電阻(R1)與電容(C1)連接到OP放大器(A1)的 輸入側(cè)，在其輸出端分別通過(guò)電阻(R2、 R3)與0P放大器(A2)來(lái)控制三極管(Q1)。
全文摘要
本發(fā)明為一種激光頭穩(wěn)定化電路，其包括接受電源供應(yīng)單元所供應(yīng)的電源并通過(guò)內(nèi)部的共振器進(jìn)行振蕩的激光模組、檢測(cè)上述激光模組的溫度后判斷其是否為預(yù)熱驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的溫度檢測(cè)器、以及接受上述溫度檢測(cè)器的輸出后驅(qū)動(dòng)并且在預(yù)熱狀態(tài)結(jié)束時(shí)把開關(guān)加以切換的狀態(tài)控制單元，把上述激光模組的一部分輸出光進(jìn)行反饋并與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較后把激光模組穩(wěn)定化，其中，通過(guò)下列單元控制激光模組的輸出光檢測(cè)單元，連接到激光模組的后端，檢測(cè)出位于上述激光模組內(nèi)部并構(gòu)成共振器的反光鏡的泄漏光；差分放大器，把上述光檢測(cè)單元的輸出的差信號(hào)加以放大；以及積分電路，對(duì)上述差分放大器的輸出進(jìn)行積分后再輸出。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101340056SQ20071015221
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者趙榮浩 申請(qǐng)人:維創(chuàng)公司