CN103427316B - 激光脉冲拉伸装置 - Google Patents

Abstract

一种激光脉冲拉伸装置，特征在于其构成包括偏振分光器、第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜，所述的第一反射直角棱镜位于所述的偏振分光器的透射方向或反射方向，所述的第二反射直角棱镜位于所述的偏振分光器的反射方向或透射方向，第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜的主截面与入射面成45度角，反射面均镀有相位延迟薄膜，每个反射直角棱镜两反射面的相位延迟量之和为180度。本发明使合束的两光束的光强相差较小，振动方向正交，合束后能量分布均匀，不满足干涉条件，只是简单的光强叠加。

Description

激光脉冲拉伸装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是一种激光脉冲拉伸装置。

技术背景

在投影光刻机中使用准分子激光器作为照明光源，准分子激光器是以脉冲方式工作的，其脉冲时间通常在纳秒量级。在一定的脉冲时间条件下，若增大激光能量则脉冲功率也增加，则高的功率密度容易损坏光学元件。为了减小功率密度对投影光刻机中光学元件的影响，需要使用激光脉冲拉伸装置对激光脉冲时间进行拉伸，即在保持能量不变的情况下，通过在时间上对脉冲进行扩展而减小激光脉冲的峰值功率。

在先技术[1](Michael M.Albert,United States Patent,US7321605B2，HelicalOptical Pulse Stretcher)描述了一种激光脉冲拉伸装置，该装置利用非偏振分光镜将入射光脉冲分成两束光，一束为透射光，一束为反射光，反射光束经过棱镜或反射镜进行延时后再返回到非偏振分光镜产生循环分光。在循环往复的分光过程中，非偏振分光镜使光束的一部分光反射使其与上一次分光的一部分合束，但在时间上有一个延迟，则光脉冲在时间上的扩展量正比于光束的循环分光次数。但是该在先技术存在的问题和不足是：

1.每次循环分光中分光镜将入射光脉冲的一部分反射，该反射光束的能量小于上一次反射光束能量，经过多次循环分光后使得拉伸后光脉冲能量分布不均匀。

2.循环分光形成的子脉冲来自同一入射光束，在延迟时间小于脉冲持续时间且延迟产生的光程差小于激光的相干长度时则会产生干涉，可能会形成尖峰脉冲而损坏光学元件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种激光脉冲拉伸装置。该装置使合束的两光束的光强相差较小，振动方向正交，合束后能量分布均匀，不满足干涉条件，只是简单的光强叠加。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光脉冲拉伸装置，特点在于其构成包括偏振分光器、第一反射直角棱镜、第二反射直角棱镜，所述的第一反射直角棱镜、第二反射直角棱镜的主截面与入射面成45度角，反射面均镀有相位延迟薄膜，所述的反射直角棱镜经两个反射面的反射后的相位延迟量为180度，上述元部件的位置关系如下：

一束平行光经所述的偏振分光器后形成偏振方向正交的两束线偏光，第一束光直接从所述的偏振分光器出射，第二束经所述的偏振分光器后射向所述的第一反射直角棱镜，经第一反射直角棱镜两次反射后偏振方向旋转90度，偏振方向旋转90度的线偏光经所述的偏振分光器后射向所述的第二反射直角棱镜，经第二反射直角棱镜后偏振方向再次旋转90度，偏振方向再次旋转90的线偏光经所述的偏振分光器后与第一束线偏光合束，两束光存在时间延迟，因此合束后脉冲展宽。所述的时间延迟应小于或等于脉冲持续时间。

所述的偏振分光器是镀有偏振分光膜的平板，或偏振分光棱镜。

与在先技术相比，本发明的技术效果如下：

1.入射光束经偏振分光器分成振动方向正交、能量相同的两束光，合束后光强分布较均匀。

2.两光束偏振方向正交，不满足相干条件，合束后不会发生干涉，只是简单的光强叠加。

附图说明

图1本发明激光脉冲拉伸装置实施例1的结构框图。

图2本发明激光脉冲拉伸装置实施例2的结构框图。

图3本发明激光脉冲拉伸装置实施例3的结构框图。

图4使用本发明激光脉冲拉伸装置对脉冲进行拉伸后的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和是实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1为本发明激光脉冲拉伸装置实施例1的结构框图。由图可见，本发明激光脉冲拉伸装置，包括偏振分光器101、第一反射直角棱镜102、第二反射直角棱镜103，其位置关系是：一束平行光经过偏振分光器101后形成偏振方向正交的两束线偏光，第一束线偏光经偏振分光器101后被反射，第二束线偏光经偏振分光器101后被透射，透射的线偏光经第一反射直角棱镜102后偏振方向旋转90度，偏振方向旋转90度的线偏光被偏振分光器101反射到第二反射直角棱镜103，经第二反射直角棱镜103后偏振方向再次旋转90度，偏振方向再次旋转90度的线偏光被偏振分光器101透射后与第一束线偏光合束，由于两束光之间存在时间延迟，合束后脉冲展宽。

图2为本发明激光脉冲拉伸装置另一种实施例的结构框图。图2中实施例与图1实施例不同之处为：第一束线偏光被偏振分光器201透射后直接出射。第二束线偏光被偏振分光器201反射，被偏振分光器201反射的线偏光经第一反射直角棱镜202、偏振分光器201与第二反射直角棱镜203后被偏振分光器201反射与第一束线偏光合束，由于两束光之间存在时间延迟，合束后脉冲展宽。

图3为本发明激光脉冲拉伸装置实施例3的结构框图。图3中实施例与图2中实施例不同之处为：增加了折叠反射镜302与折叠反射镜304改变光传播方向，形成更长的脉冲宽度。

图4为利用本发明激光脉冲拉伸装置对激光脉冲进行拉伸的效果图，图4中实线为拉伸前脉冲图，虚线为拉伸后脉冲图。由图4可以看出，激光脉冲拉伸后脉冲展宽，强度分布相对平坦，峰值强度变小。

Claims (4)

1.一种激光脉冲拉伸装置，特征在于其构成包括偏振分光器、第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜，一束平行光经过所述的偏振分光器后形成偏振方向正交的两束线偏光，所述的第一反射直角棱镜位于所述的偏振分光器的一束线偏光的透射方向，该透射的线偏光经所述的第一反射直角棱镜后偏振方向旋转90度，所述的第二反射直角棱镜位于该偏振方向旋转90度的线偏光再次通过所述的偏振分光器的反射方向，第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜的主截面与入射面成45度角，反射面均镀有相位延迟薄膜，每个反射直角棱镜两反射面的相位延迟量之和为180度。

2.一种激光脉冲拉伸装置，特征在于其构成包括偏振分光器、第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜，一束平行光经过所述的偏振分光器后形成偏振方向正交的两束线偏光，所述的第一反射直角棱镜位于所述的偏振分光器的一束线偏光的反射方向，该反射的线偏光经所述的第一反射直角棱镜后偏振方向旋转90度，所述的第二反射直角棱镜位于该偏振方向旋转90度的线偏光再次通过所述的偏振分光器的透射方向，第一反射直角棱镜和第二反射直角棱镜的主截面与入射面成45度角，反射面均镀有相位延迟薄膜，每个反射直角棱镜两反射面的相位延迟量之和为180度。

3.根据权利要求1或2所述的激光脉冲拉伸装置，其特征在于所述的偏振分光器是镀有偏振分光膜的平板，或偏振分光棱镜。

4.根据权利要求1或2所述的激光脉冲拉伸装置，其特征在于在所述的偏振分光器和第一反射直角棱镜之间、所述的偏振分光器和第二反射直角棱镜之间均设有全反射镜。