CN111357156A - 光刻系统带宽控制 - Google Patents

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Abstract

用于控制能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器中的激光激发定时并因此控制带宽的方法和设备。在一个实施例中，通过使用快速带宽致动器在某个重复率下的稳态值相对于重复率的前馈模型来减少或防止由于重复率的改变引起的带宽瞬变。该前馈模型可以通过执行重复率扫描并且针对每个重复率获取和存储快速带宽致动器的稳态值的稳定值来被初始化或校准。

Description

光刻系统带宽控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月17日提交的美国申请15/815,935的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的主题涉及诸如用于集成电路光刻制造工艺的激光生成光源的控制。
背景技术
用于半导体光刻的激光辐射通常以指定的重复率(例如，在约500Hz至约6kHz的范围内)作为脉冲系列被提供。向用户提供以多个重复率中的任一个来操作激光器的选项是有用的。但是，提供这种灵活性带来了工程上的挑战。一个这样的挑战来自这样一个事实，激光器可能会呈现被称为带宽谐振的现象，带宽谐振是激光器进行操作的重复率(频率)的函数。室内的谐振可能以某些重复率发生，并且导致谐振频率附近的性能指标(例如，带宽、指向性和发散性)急剧增加，其中在与谐振相邻的频率处出现低谷或底。只要所有数据点都保持在规格范围内，谐振本身的存在是可以容忍的，但是在对准期间可能需要附加的时间和精力来将性能指标保持在规格范围内。另外，由谐振引起的性能指标中峰谷差可能会针对扫描仪设计和控制带来技术挑战。
用于生成针对半导体光刻(深紫外(DUV)波长)有用的频率下的激光辐射的一个系统涉及使用主振荡器功率放大器(MOPA)双气体放电室配置。可以使用快速带宽致动器来管理这样的配置中的带宽，快速带宽致动器通过控制MOPA的主振荡器(MO)部分中的脉冲(激发)相对于MOPA的功率放大器(PA)部分中的脉冲(激发)的相对定时来控制带宽。该相对定时不同地被称为MOPA定时、ΔtMOPA或DtMOPA。这些简写符号在本文中用作针对种子激光器(例如，MO)和放大器激光器(例如，PA或PO)或其他放大器激光器配置中的放电激发进行任何差分定时控制的简写，并且它们不限于诸如MOPA配置的特定配置。例如在于2010年10月26日发布的题为“Method and Apparatus for Stabilizing and Tuning the Bandwidthof Laser Light”的美国专利号7,822,084中公开了这样的快速带宽致动器，该专利的整个说明书通过引用合并于此。其他示例可以在于2012年3月27日发布的题为“System Methodand Apparatus for Selecting and Controlling Light Source Bandwidth”的美国专利号8,144,739中找到，其全部说明书通过引用并入本文。快速带宽致动器旨在控制任何带宽干扰(包括由于带宽谐振而引起的干扰)。但是，该快速带宽致动器通常被实现为反馈控制器，因此仅在出现实际干扰后才响应。但是，从一个重复率切换到另一重复率可能会在带宽中引入瞬变干扰，瞬变干扰可能足够大，以致使带宽指标超出规格范围。因此，需要减轻由于重复率变化而引起的较大带宽瞬变的风险。
如上所述，可以通过使用MOPA定时作为快速致动器来提供带宽控制。该致动器具有有限的范围，因此只能处理有限量的带宽干扰。由于各种原因(包括操作重复率)，稳态带宽可能会随时间变化(例如，作为自从上一次向激光室补充(重新填充)气体以来的时间量的函数)。该变化增加了带宽的恒定偏移，带宽的恒定偏移然后由快速带宽致动器补偿。偏移可能足够大，以致引起MOPA定时在其范围的一端饱和，几乎很少或没有空间来处理正常的带宽变化。该问题由有效频谱控制(ASC)去饱和技术改善，有效频谱控制(ASC)去饱和技术利用了有效带宽稳定(ABS)，有效带宽稳定(ABS)缓慢引入带宽偏移，直到MOPA定时致动器接近其有效范围的中心。例如，在于2012年1月17日发布的题为“Active SpectralControl of DUV Laser Light Source”的美国专利号8,098,698中公开了有效频谱控制，该专利的整个说明书通过引用合并于此。当激光器被配置为能够以各种重复率中的任一个运行时，即，当激光器具有重复率敏捷性时，该解决方案也会受到影响。不同的重复率可能呈现出不同的相应带宽偏移。针对一个重复率将MOPA定时居中可能会使其他重复率偏离中心，使得可能导致在极为不同的重复率之间进行切换时可能增加的带宽误差。
期望消除或减轻无论是在本文中还是在其他地方指出的至少一个问题，或者提供对现有设备或方法的备选方案。
发明内容
以下给出了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对本发明的基本理解。该发明内容不是所有预期实施例的详尽概述，并且不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据一个方面，通过使用DtMOPA相对于重复率的前馈模型来减少或防止由于重复率的改变而引起的带宽瞬变，其中DtMOPA是快速带宽致动器在某个重复率下操作足够长的时间段以使得瞬变稳定下来的稳态值。该前馈模型可以通过执行重复率扫描并针对每个重复率获取和存储DtMOPA的稳定值来进行初始化或校准。
根据另一方面，在其中执行重复率扫描的重新填充之后执行校准，从而在带宽被锁定时建立MOPA定时相对于重复率的查找表。经扫描的重复率被划分为箱(例如，约10Hz)，并且一个MOPA定时值被分配给每个重复率箱。确保查找表中存储的MOPA定时值不在可控范围内，以保留带宽控制余量。当去饱和处于有效状态时，响应于重复率下的实际MOPA定时与针对该重复率的来自查找表中的值之间的差，可以控制有效带宽稳定。如果谐振行为保持不变，则去饱和将跨重复率转换无缝地执行。如果谐振行为发生变化，则将调整由有效带宽稳定引入的带宽偏移。
根据另一方面，在没有关于与重复率相关谐振行为的任何先验信息的情况下，执行去饱和。相反，至少部分地基于用户的激发模式(即，重复率的选择模式)来执行去饱和，重复率的选择模式可能涉及跨若干重复率进行切换。这将导致MOPA定时在各种稳态值之间跳跃，一个稳态值对应于每个重复率。如果重复率之一使得MOPA定时接近其可控范围的极限，则控制有效带宽稳定以使MOPA定时偏离该极限。这将重新建立MOPA定时范围的余量。
根据另一方面，公开了一种设备，包括：激光器，被配置为以多个重复率中的任一个进行操作；带宽控制器，被配置为生成用于至少部分地控制激光器的带宽的控制信号；相关器，包括针对多个重复率中的每一个而将控制信号的值与重复率相关联的电存储的前馈相关性数据；以及模块，被配置为确定激光器的至少一个操作参数并且用于将所确定的操作参数提供给相关器作为前馈值，其中相关器被配置为至少部分地基于所存储的前馈值来生成对控制信号的调整。激光器可以具有第一室和第二室，在这种情况下，控制信号可以是激发定时控制信号DtMOPA，其相对于第一室中的激发定时至少部分地控制第二室中的激发定时。相关器可以被配置为生成对DtMOPA的调整。对DtMOPA的调整可以根据公式：
DtMOPA+前馈增益*(FF(RRcurrent)–FF(RRprevious))
其中
DtMOPA是第一室和第二室中最新的实际相对激发定时，
FF(RRcurrent)是针对当前重复率的DtMOPA的存储值，
FF(RRprevious)是针对先前重复率的DtMOPA的存储值，并且
前馈增益是增益因子。
根据另一方面，相关器可以是前馈查找表，前馈查找表存储针对多个重复率中的每一个而将控制信号的值与重复率相关的相关性数据。至少一个操作参数是针对当前重复率的DtMOPA的平均值。
根据另一方面，公开了一种方法，包括以下步骤：确定激光器激发的当前重复率；确定当前重复率是否与紧接的先前重复率实质上相同；以及如果确定当前重复率与紧接的先前重复率不是实质上相同，则更改激光器的操作参数。激光器可以具有第一室和第二室，在这种情况下，操作参数可以是相对于第一室中的激发定时至少部分地控制第二室中的激发定时的激发定时控制值DtMOPA。方法可以包括确定上次使用的重复率与当前重复率实质上相同之间所经过的时间量的附加步骤，在这种情况下，更改步骤可以包括至少部分地基于确定所经过的时间量的步骤来更改操作参数。至少部分地基于确定所经过的时间量来更改操作参数的步骤包括更改前馈增益。
根据另一方面，公开了一种方法，包括以下步骤：检测能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器的重复率的变化；计算自从所检测的重复率变化以来激光器的第一操作参数；以及至少部分地基于所计算的第一操作参数来更新电存储的相关性数据，相关性数据针对多个重复率中的每一个而将第二操作参数的值与重复率相关联。激光器可以具有第一室和第二室，在这种情况下，第二操作参数可以是与相对于第一室中的激发定时的第二室中的激发定时相关的定时参数DtMOPA。电存储的相关性数据可以包括前馈查找表，前馈查找表存储针对多个重复率中的每一个而将DtMOPA的值与重复率相关联的相关性数据。操作参数可以是DtMOPA的平均值或带宽误差。可以使用以下关系来执行更新步骤：
FF[rrbin]＝FF[rrbin]+增益*(ΔDTMopaavg-ΔFF)
ΔDTMopaavg＝DtMOPAavg(current RR)–DtMOPAavg(previous RR)
ΔFF＝FF[RR]-FF[RR last]
其中
FF[rrbin]是与重复率rr相关联的箱中针对相对激发定时所存储的值，
DtMOPAavg(current RR)是针对当前重复率的平均定时值，
DtMOPAavg(previous RR)是针对紧接的先前重复率的平均定时值，
FF[RR]是与重复率RR相关联的箱中针对相对激发定时所存储的值，并且
FF[RR last]是与紧接的先前重复率RRlast相关联的箱中针对相对激发定时所存储的值。
以上平均值可以被计算为在若干脉冲的窗口上取得的移动平均值。脉冲数优选地小，但是足以提供代表性的平均值。
根据另一方面，公开了一种方法，包括以下步骤：针对能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器检测从第一重复率到第二重复率的重复率变化；当检测到重复率变化时，确定第二重复率的控制参数是否与控制参数的饱和值充分不同；如果确定第二重复率的控制参数与控制参数的饱和值没有充分不同，则通过调整操作参数以获得经调整的操作参数来修改控制参数，使得控制参数与饱和值充分不同。激光器可以具有第一室和第二室，在这种情况下，控制参数可以是与相对于第一室中的激发定时的第二室中的激发定时有关的定时参数DtMOPA。操作参数可以是由ABS技术引入的带宽偏移。
根据另一方面，公开了一种方法，包括以下步骤：针对能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器检测从第一重复率到第二重复率的重复率变化；以及如果检测到重复率变化，则调整操作参数，使得控制参数被调整为第二重复率的参考值。激光器可以具有第一室和第二室，在这种情况下，控制参数可以是与相对于第一腔中的激发定时的第二室中的激发时间有关的定时参数DtMOPA。操作参数可以是由ABS技术引入的带宽偏移。
下面参考附图来详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文描述的特定实施例。本文中提出这样的实施例仅出于例示性目的。基于本文所包含的教导，其他实施例对相关领域的技术人员将是显而易见的。
附图说明
并入本文并构成说明书一部分的附图图示了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的(多个)技术人员能够制造和使用本发明。
图1示出了根据所公开的主题的一个方面的光刻系统的整体广义概念的示意性、未按比例绘制的视图。
图2示出了根据所公开的主题的一个方面的照射系统的整体广义概念的示意性、未按比例绘制的视图。
图3示出了用于根据重复率和带宽误差来控制DtMOPA的系统的整体广义概念的示意性、未按比例绘制的视图。
图4A和图4B是描绘根据所公开主题的一个方面的根据重复率来控制DtMOPA的方法的流程图。
图5A是根据所公开的主题的一个方面的控制DtMOPA的调整范围的方法的整体广义概念的图形表示，并且图5B是描绘根据所公开主题的一个方面的根据重复率来控制DtMOPA的方法的流程图。
图6A是根据所公开的主题的另一方面的控制DtMOPA的调整范围的方法的整体广义概念的图形表示，并且图6B是描绘根据所公开主题的一个方面的根据重复率来控制DtMOPA的方法的流程图。
通过结合附图在下面阐述的详细描述，本发明的特征和优点将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终标识对应的元件。在附图中，相同的附图标记通常指示相同、功能相似和/或结构相似的元件。元件首次出现的附图由对应附图标记中最左边的(多个)数字指示。
具体实施方式
现在参考附图来描述各种实施例，其中相同的附图标记贯穿全文用于指代相同的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节来促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有实例中可能显而易见的是，可以在不采用以下描述的具体设计细节的情况下实践以下描述的任何实施例。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和装置，以便于描述一个或多个实施例。以下给出了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且无意于标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。
所描述的(多个)实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的(多个)实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应理解，不论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。
本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为机器可读介质上存储的指令，指令可以被一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令可以在本文中描述为执行某些动作。但是，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上由执行固件、软件、例程、指令等的计算装置、处理器、控制器或其他装置引起。
在更详细地描述这样的实施例之前，指导性地提出可以在其中实现本发明的实施例的示例环境。
参考图1，光刻系统100包括照射系统105。如下面更全面地描述的，照射系统105包括光源，光源产生脉冲光束110并将其引导到在晶片120上将微电子特征图案化的光刻曝光设备或扫描仪115。晶片120被放置在晶片台125上，晶片台125被构造为保持晶片120并且被连接到定位器，定位器被配置为根据某些参数来将晶片120精确地定位。
光刻系统100使用具有在深紫外(DUV)范围内的波长(例如，波长为248纳米(nm)或193nm)的光束110。在晶片120上被图案化的微电子特征的尺寸取决于光束110的波长，其中较低的波长导致较小的最小特征尺寸。当光束110的波长是248nm或193nm时，微电子特征的最小尺寸可以是例如50nm或更小。光束110的带宽可以是其光谱(或发射光谱)的实际瞬变带宽，光谱包含有关光束110的光能如何分布在不同波长上的信息。扫描仪115包括光学布置，光学布置具有例如一个或多个聚束透镜、掩模和物镜布置。掩模沿一个或多个方向可移动，例如沿光束110的光轴移动或在垂直于光轴的平面上可移动。物镜布置包括投影透镜，并且使得图像能够从掩模发生转印到晶片120上的光致抗蚀剂。照射系统105调整光束110撞击在掩模上的角度范围。照射系统105还使得光束110跨掩模的强度分布均匀化(使得均一)。
除其他特征外，扫描仪115可以包括光刻控制器130、空调装置以及针对各种电气部件的电源。光刻控制器130控制如何将层印刷在晶片120上。光刻控制器130包括存储器，存储器存储诸如工艺选配方案的信息。工艺程序或选配方案确定晶片120上的曝光长度、所使用的掩模以及影响曝光的其他因素。在光刻期间，光束110的多个脉冲照射晶片120的相同面积来构成照射剂量。
光刻系统100还优选地包括控制系统135。通常，控制系统135包括数字电子电路、计算机硬件、固件和软件中的一个或多个。控制系统135还包括可以是只读存储器和/或随机存取存储器的存储器。适用于有形地体现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器装置(例如，EPROM、EEPROM和闪存装置)、磁盘(例如，内部硬盘和可移动磁盘)、磁光盘以及CD-ROM盘。
控制系统135还可以包括一个或多个输入装置(例如，键盘、触摸屏、麦克风、鼠标、手持式输入装置等)和一个或多个输出装置(例如，扬声器或监视器)。控制系统135还包括一个或多个可编程处理器以及有形地体现在机器可读存储设备中以由一个或多个可编程处理器执行的一个或多个计算机程序产品。一个或多个可编程处理器可以各自执行指令程序，以通过对输入数据进行操作并生成适当的输出来执行期望的功能。通常，处理器从存储器接收指令和数据。前述内容中的任一项都可以由专门设计的ASIC(专用集成电路)补充或包含。控制系统135可以是集中式的，或者可以部分地或全部分布在整个光刻系统100中。
参考图2，示例性照射系统105是脉冲激光源，脉冲激光源产生脉冲激光束作为光束110。图2严格地出于便于描述本发明的广泛原理的目的而描绘了部件和光学路径的一个特定装配，并且对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以将本发明的原理有利地应用于具有其他部件和配置的激光器。
图2例示性地并且以框图示出了根据所公开主题的某些方面的实施例的气体放电激光器系统。气体放电激光器系统可以包括例如固态或气体放电种子激光器系统140、功率放大(“PA”)级(例如，功率环放大器(“PRA”)级)145、中继光学器件150和激光器系统输出子系统160。种子系统140可以包括例如主振荡器(“MO”)室165，其中例如电极(未示出)之间的放电可以导致激射气体中的激射气体放电，从而产生高能分子(例如，包括Ar、Kr或Xe)的反向种群以产生相对较宽频带的辐射，相对较宽频带的辐射可以被线窄化为在线窄化模块(LNM)170中选择的相对非常窄的带宽和中心波长，如本领域中已知。
种子激光器系统140还可以包括主振荡器输出耦合器(“MO OC”)175，MO OC 175可以包括利用LNM 170中的反射光栅(未示出)形成的部分反射镜、以及振荡器腔，种子激光器140在振荡器腔中振荡以形成种子激光器输出脉冲，即，形成主振荡器(“MO”)。系统还可以包括线心分析模块(“LAM”)180。LAM 180可以包括用于精细波长测量的标准具光谱仪和较粗分辨率的光栅光谱仪。MO波前工程盒(“WEB”)185可以用于将MO种子激光器系统140的输出重定向到放大级145，并且可以包括例如利用例如多棱镜扩束器(未示出)的扩束和例如以光学延迟路径(未示出)形式的相干破坏。
放大级145可以包括例如激射室200，其也可以是例如由可以被包含到PRA WEB210中的种子束注入和输出耦合光学器件(未示出)形成的振荡器，并且可以由束反向器220通过室200中的增益介质被重定向返回。PRA WEB 210可以包含部分反射输入/输出耦合器(未示出)和针对标称操作波长(例如，对于ArF系统，在193nm左右)的最大反射镜和一个或多个棱镜。
放大级145的输出处的带宽分析模块(“BAM”)230可以接收来自放大级的脉冲输出激光束，并出于计量目的而拾取一部分光束，例如以测量输出带宽和脉冲能量。脉冲的激光输出光束然后穿过光学脉冲展宽器(“OPuS”)240和输出组合自动遮蔽计量模块(“CASMM”)250，其也可以处于脉冲能量计的位置处。OPuS 240的一个目的可以是例如将单个输出激光脉冲转换成脉冲串。由原始的单个输出脉冲产生的次级脉冲可以相对于彼此延迟。通过将原始激光脉冲能量分布到次级脉冲串中，可以扩展激光的有效脉冲长度，同时降低峰值脉冲强度。因此，OPuS 240可以经由BAM 230从PRA WEB 210接收激光束，并将OPuS 240的输出定向到CASMM 250。
在如上所述的系统中控制带宽的一个方式是通过控制两个激光室(即，种子级主振荡器MO室相对于功率放大器PA室)的相对激发时间DtMOPA。这在图3中被示意性地示出。控制器300指定将由激光器310使用的DtMOPA的值。在所示的系统中，来自控制器300的信号在求和结点320处通过来自前馈表330的值ΔDTM来被调整。ΔDTM表示前馈表中存储的DtMOPA值针对(1)当时的当前重复率和(2)当前重复率之前的重复率的变化。在纯前馈模型中，值DtMOPA将基于对激光器310的谐振行为的先验理解。在常规激光器操作期间，可以在突发的第二脉冲上标识重复率。如果重复率已从紧接的先前突发改变，则前馈模型用于计算针对新重复率的DtMOPA和针对先前重复率的DtMOPA之间的差。然后将该差应用于DtMOPA的当前值。结果将是DtMOPA的瞬变变化，这将有助于防止带宽的较大瞬变。前馈表的结构的一部分的示例可以如下：
Figure BDA0002494417030000111
Figure BDA0002494417030000121
前馈控制的有效性在一定程度上取决于前馈模型很好地表示激光器的固有谐振行为。实际上，固有谐振行为可能发生变化，并且前馈模型可以将基于固有谐振行为不再有效的假定。这可能产生杂散效应，并可能使得瞬变变得更糟。为了减轻这种风险，根据一个实施例，提供了学习新的谐振行为的方法。该方法涉及在应用前馈之后反馈回平均DtMOPA。适配机制可以使用该平均DtMOPA来更新前馈表，以减小下一次从不同的重复率访问相同重复率时的瞬态误差的幅度。
根据另一实施例，使用前馈增益，前馈增益控制多少先前学习的谐振行为用于前馈。例如，前馈增益可以是具有介于0和1之间的值的乘数，其中0表示不使用前馈。该前馈增益可以取决于例如自从最近先前使用(访问)相同重复率以来经过的时间量。可以假定最近使用的前馈适配仍然有效，因此其可以被分配更高的增益。相反，最近未使用的前馈适配不太可能仍然有效，因此其可以被分配较低的增益。换言之，前馈增益可以随着访问相同重复率之间的时间间隔的持续时间增加而单调减小。相反，前馈增益可以随着访问相同重复率之间的时间间隔的持续时间减少而单调增加。前馈增益可以是时间的某其他函数，这样的阶跃函数对于低于预定阈值的时间间隔具有的值为1，并且对于所有较长的时间间隔具有的值为0。
在图3的布置中，前馈适配模块340计算平均DtMOPA，并将指示平均DTMOPA的大小的信号作为待用于前馈适配的值提供给前馈表330。这些平均值可以是少数值窗口上的移动平均值。前馈表使用该信号来调整与重复率相关联的DtMOPA的值和被提供给求和结点320的ΔDTM的值。如图所示，前馈适配模块340还可以被配置为检测针对激光器310的带宽误差。由于提供了前馈，因此可以假定在大多数情况下，带宽误差将相对较小并且在可接受的范围内。然而，带宽误差可以被检测到，并且被用于附加前馈适配。该方法涉及在应用前馈之后反馈回带宽中的残留误差。如果前馈不准确，则带宽瞬变大小中将存在可测量的残留误差。适配机制可以使用该误差来更新前馈表，以减小下一次从不同的重复率访问相同重复率时的瞬变误差的大小。
在图4A和图4B中示出了在诸如图3所示的布置中实现的过程的一个示例。在步骤S40中，使得激光器激发一个脉冲。在步骤S42中，确定所激发的脉冲是否是突发的第二脉冲。由于确定重复率需要至少两个脉冲，如果步骤S42中的确定是否定的，则过程进行到步骤S44以确定当时的当前脉冲突发是否已结束。如果步骤S44中的确定是否定的，则过程返回到步骤S40，并且激光器再次激发。如果在步骤S44中的确定是肯定的，则过程进行到结合图4B描述的适配过程。如果步骤S44中的确定是否定的，则过程进行到步骤S46，在步骤S46中，确定当前重复率。
然后在步骤S48中，确定重复率是否已改变。如果在步骤S48中确定当前重复率没有改变，则过程进入步骤S50，并且基于过程不对MOPA定时进行调整，但是应当理解，可以通过其他程序来改变MOPA定时。
如果在步骤S48中确定重复率已改变，则在步骤S51中计算前馈增益。在该示例中，前馈增益取决于自从访问与当前重复率相同的重复率以来经过的时间。在一个实施例中，前馈增益与自从上一次访问相同重复率以来经过的时间的相关性可以是线性的，使得随着对相同重复率连续访问之间经过的时间增加，前馈增益减小，反之亦然。在计算前馈增益之后，在步骤S52中，针对现在的当前重复率调整DtMOPA，并且当前重复率被设置为先前重复率，即，针对程序的下一迭代，将新的并且现在的当前重复率设置为用作先前重复率。对DtMOPA调整的一个示例可以根据以下关系：
DtMOPA＝DtMOPA+前馈增益*(FF(RRcurrent)–FF(RRprevious))
换言之，待应用的DtMOPA的值等于实际使用的DtMOPA的最新值加上调整量，调整量基于前馈表中针对当前重复率RRcurrent的DtMOPA与前馈表中针对先前重复率RRprevious的DtMOPA值之间的差，该差乘以前馈增益因子。
图4B示出了在突发结束之后可用于更新前馈表的过程。在步骤S54中，计算自从上一次重复率变化以来的MOPA定时的移动平均值和带宽误差(ABE)的移动平均值。自从上一次重复率变化以来，优选地不对所有脉冲都计算平均值。相反，优选地，自从上一次重复率改变以来，在最近脉冲的窗口上计算平均值。在步骤S56中，确定突发的重复率是否与前馈表的上一次更新之前的重复率不同，并且还确定移动平均带宽误差是否低于预定阈值(ABEMIN)。如果确定重复率没有改变，或者平均带宽误差已超过阈值，则在步骤S57中不更改前馈表。另一方面，如果在步骤S56中确定重复率已改变，并且平均带宽误差小于预定阈值，则过程进行到步骤S58，在步骤S58中，确定针对当前重复率的前馈表是否已被初始化。如果在步骤S58中确定尚未对针对当前重复率的前馈表进行初始化，则在步骤S60中，利用针对当时的当前重复率的当前平均DtMOPA来将针对当前重复率的前馈表初始化。如果在步骤S58中确定前馈表已被初始化，则在步骤S62中更新针对当时的当前重复率的前馈表。更新前馈表的一个方法可以根据以下关系：
FF[rrbin]＝FF[rrbin]+增益*(ΔDTMopaavg-ΔFF)
其中
ΔDTMopaavg＝DtMOPAavg(current RR)–DtMOPAavg(previous RR)
ΔFF＝FF[RR]-FF[RR last]。
换言之，前馈表中存储的重复率的“箱”(例如，10Hz箱)的值可以被设置为等于该重复率的先前箱值加上以下项的乘积：(1)增益因子和(2)针对当前重复率和先前重复率的平均DtMOPA的差减去FF[RR]和FF[RR last](即，针对当前重复率和紧接的先前重复率的前馈表中存储的DtMOPA值)的差。
然后，在步骤S64中，针对程序的下一迭代，当前重复率被设置为用作先前重复率，并且过程返回步骤S56。
由于实际的MOPA定时会对正常的漂移以及谐振做出响应，使用重复率改变之前和之后的平均MOPA定时之间的差。
关于用于适配的反馈信号和用于适配的条件，在重复率改变之后，如果前馈不准确，则存在残留带宽误差。可以预期，残留误差将通过ASC的正常操作得到补偿。当ASC的正常操作对补偿有效时，带宽误差将减小到期望阈值(ABEmin)之内。然后，收敛的DtMOPA值可以被视为前馈的期望目标。因此，瞬变收敛之后的平均DtMOPA可以被视为用于适配的信号。还可以独立于DtMOPA或与DtMOPA组合，使用带宽误差作为信号。
总之，根据至少一个实施例，创建了MOPA定时相对于重复率的查找表。前馈查找表根据重复率变化来提供MOPA定时前馈调整。前馈机制可以被配置为使得其在DtMOPA中存在漂移时工作。前馈查找表可以以自动和在线的方式进行适配。
前馈模型还可以用于重复率相关的MOPA定时去饱和，其中带宽偏移可以使用有效带宽稳定技术来被调整，使得稳态MOPA定时保持接近前馈值。这有助于防止去饱和逻辑在一个重复率下去饱和时在其他重复率下饱和。
为了使得该过程与适配前馈兼容，可以对前馈信号而不是实际的DtMOPA执行去饱和。适配前馈针对每个重复率来改变参考DTMOPA。如果跨所有重复率的带宽中均出现均匀漂移，则适配前馈将对漂移做出反应并有效地改变参考DTMOPA。如果漂移快于去饱和率，则情况将更加严重。在这种情况下，期望防止参考DTMOPA达到极值，因此可能期望在参考DTMOPA上提供另一去饱和回路，以将其保持在可控范围内，同时正常去饱和回路已处于有效状态，并试图使得当前DTMOPA达到参考DTMOPA。每当参考DTMOPA被认为太接近极值时，参考DTMOPA上的新的去饱和回路都可以被配置为覆盖常规去饱和。
适配的一个形式可以是重复率相关的，其中去饱和目标是针对每个重复率不同的MOPA定时值。适配的另一形式可以是重复率无关的ASC去饱和技术，其中响应于MOPA定时接近其极限，使用自动带宽稳定技术来调整带宽偏移，而不是去饱和目标。
现在将结合图5A和图5B以及图6A和图6B来解释这些过程。首先参考图5A，示出了显示DtMOPA与重复率的相关性的曲线。在背景中，垂直中间的浅阴影区域是DtMOPA最容易可控的范围。更深色阴影区域的上部和下部是边际DtMOPA可控性(即，接近饱和)的区域。如果用户以由“1”指定的重复率进行操作，则DtMOPA可以舒适地处于其可控范围内。然而，如果用户切换到重复率2，则DtMOPA将超出其可控区(饱和)。在这种情况下，有效带宽稳定增加使可控区移动的偏移，使得DtMOPA相对于重复率的曲线再次位于可控区内，如最上方的曲线所示。如果用户然后切换到重复率3，则处于该重复率处的DtMOPA高于上边际，并且有效带宽稳定增加使可控区移动的偏移，直到处于该重复率处的DtMOPA位于浅阴影区域内。这导致如图所示的中间曲线相对于背景的关系。针对用户操作激光器的每个重复率，该过程继续。如果可控范围足够大，则最终所有访问的重复率的DtMOPA将集中在最可控的浅阴影区域内。
图5B是图示了该过程的可能实现的步骤的流程图。在步骤S70中，确定DtMOPA是否在当前重复率的可控范围内。如果DtMOPA在当前重复率的可控范围内，则该过程不需要进一步的动作(步骤S72)。如果DtMOPA不在其当前重复率的可控范围内，则在步骤S74中，调整ABS带宽偏移，以在步骤S74中将DtMOPA移回到可控范围内。
作为备选方案，首先参考图6A，示出了显示DtMOPA相对于重复率的相关性的曲线。在背景中，垂直中间的浅阴影区域是DtMOPA最容易可控的范围。深色阴影区域的上部和下部是边际DtMOPA可控性(即，接近饱和)的区域。在该方法中，如虚线所示，针对每个重复率均存在DtMOPA参考值。如果用户以由“1”指定的重复率进行操作，则DtMOPA被调整为匹配该重复率处的参考值。如果用户切换到重复率2，则DtMOPA被再次调整为匹配该重复率处的参考值。如果用户然后切换到重复率3，则DtMOPA被再次调整为匹配该重复率下的参考值。针对用户操作激光器的每个重复率，该过程继续。如果可控范围足够，并且相对于重复率的带宽谐振行为没有改变形状，则最终针对所有访问的重复率的DtMOPA将与参考DtMOPA匹配。
图6B是图示了该过程的可能实现的步骤的流程图。在步骤S76中，获得当前的重复率。在步骤S78中，确定针对该重复率的实际DtMOPA是否不同于针对该重复率的参考DtMOPA。如果针对该重复率的实际DtMOPA与针对该重复率的参考DtMOPA相同，则过程不需要进一步的动作(步骤S80)。如果针对该重复率的实际DtMOPA与针对该重复率的参考DtMOPA不同，则调整ABS偏移，以使得针对该重复率的实际DtMOPA与针对该重复率的参考DtMOPA相同。
以上描述包括多个实施例的示例。当然，为了描述前述实施例的目的，不可能描述部件或方法的每种可能的组合，但是本领域的普通技术人员可以认识到，各种实施例的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在详细描述或权利要求中使用术语“包括”的程度而言，这样的术语以与术语“包含”相似的方式旨在包括在内，如“包括”在权利要求中用作过渡词语时解释。此外，尽管可以以单数形式描述或要求保护所描述的方面和/或实施例的元件，但是除非明确声明了对单数形式的限制，否则可以预期复数形式。另外，除非另有说明，否则任何方面和/或实施例的全部或一部分可以与任何其他方面和/或实施例的全部或一部分一起使用。
在以下编号的条款中阐述了本发明的其他方面。
1.一种设备，包括：
激光器，被配置为以多个重复率中的任一个进行操作；
带宽控制器，被配置为生成控制信号以至少部分地控制激光器的带宽；
相关器，包括电存储的前馈相关性数据，前馈相关性数据针对多个重复率中的每一个而将控制信号的值与重复率相关联；以及
模块，被配置为确定激光器的至少一个操作参数并且用于将所确定的操作参数作为前馈值提供给相关器，
其中相关器被配置为至少部分地基于前馈值来生成对控制信号的调整。
2.根据条款1所要求的设备，其中激光器具有第一室和第二室，并且其中控制信号是激发定时控制信号DtMOPA，激发定时控制信号DtMOPA相对于第一室中的激发定时至少部分地控制第二室中的激发定时。
3.根据条款2所要求的设备，其中相关器被配置为生成对DtMOPA的调整。
4.根据条款3所要求的设备，其中相关器被配置为根据以下公式来生成对DtMOPA的调整：
DtMOPA+前馈增益*(FF(RRcurrent)–FF(RRprevious))
其中
DtMOPA是第一室和第二室中的实际相对激发定时，
FF(RRcurrent)是针对当前重复率的DtMOPA的存储值，
FF(RRprevious)是针对先前重复率的DtMOPA的存储值，并且
前馈增益是增益因子。
5.根据条款1所要求的设备，其中相关器是前馈查找表，前馈查找表针对多个重复率中的至少一些而存储将控制信号的值与重复率相关联的相关性数据。
6.根据条款2所要求的设备，其中至少一个操作参数是针对当前重复率的DtMOPA的移动平均值。
7.一种方法，包括以下步骤：
确定激光器激发的当前重复率；
确定当前重复率是否与紧接的先前重复率实质上相同；以及
如果确定当前重复率与紧接的先前重复率不是实质上相同，则更改激光器的控制参数。
8.根据条款7所要求的方法，其中激光器具有第一室和第二室，并且其中控制参数是激发定时控制值DtMOPA，激发定时控制值DtMOPA相对于第一室中的激发定时至少部分地控制第二室中的激发定时。
9.根据条款7所要求的方法，包括：确定在上次使用的重复率与当前重复率实质上相同之间的经过的时间量的附加步骤；并且其中更改步骤包括：至少部分地基于确定经过的时间量的步骤来更改操作参数。
10.根据条款9所要求的方法，其中至少部分地基于确定经过的时间量来更改控制参数的步骤包括：更改前馈增益。
11.一种方法，包括以下步骤：
检测能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器的重复率变化；
计算自从检测到重复率变化以来的激光器的第一操作参数；以及
至少部分地基于所计算的第一操作参数来更新电存储的相关性数据，相关性数据针对多个重复率中的每一个而将第二操作参数的值与重复率相关。
12.根据条款11所要求的方法，其中激光器具有第一室和第二室，并且其中第二操作参数是与相对于第一室中的激发定时的第二室中的激发时间有关的定时参数DtMOPA。
13.根据条款12所要求的方法，其中电存储的相关性数据包括前馈查找表，前馈查找表存储针对多个重复率中的每一个而将DtMOPA的值与重复率相关联的相关性数据。
14.根据条款12所要求的方法，其中第一操作参数是DtMOPA的平均值。
15.根据条款12所要求的方法，其中第一操作参数是带宽误差的平均值。
16.根据条款12所要求的方法，其中更新步骤使用以下关系来执行：
FF[rrbin]＝FF[rrbin]+增益*(ΔDTMopaavg-ΔFF)
ΔDTMopaavg＝DtMOPAavg(current RR)–DtMOPAavg(previous RR))
ΔFF＝FF[RR]-FF[RR last]
其中
FF[rrbin]是在与重复率rr相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值，
DtMOPAavg(current RR)是针对当前重复率的移动平均定时值，
DtMOPAavg(previous RR)是针对紧接的先前重复率的移动平均定时值，
FF[RR]是在与重复率RR相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值，
FF[RR last]是在与紧接更新之前的重复率RRlast相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值。
17.一种方法，包括以下步骤：
确定控制参数是否与所述控制参数的饱和值充分不同；以及
如果确定控制参数没有与控制参数的饱和值充分不同，则将偏移值添加到调整控制参数的操作参数，以获得与饱和值充分不同的经调整的控制参数。
18.根据条款17所要求的方法，其中激光器具有第一室和第二室，并且其中控制参数是与相对于第一室中的激发定时的第二室中的激发定时有关的定时参数DtMOPA。
19.根据条款17所要求的方法，其中操作参数是可调整的带宽偏移。
20.一种方法，包括以下步骤：
检测能够以多个重复率中的任一个进行操作的激光器的当前重复率；以及
调整操作参数，使得控制参数接近针对当前重复率的参考值。
21.根据条款19所要求的方法，其中激光器具有第一室和第二室，并且其中控制参数是与相对于第一室中的激发定时的第二室中的激发定时有关的定时参数DtMOPA。
22.根据条款20所要求的方法，其中操作参数是带宽偏移。
其他实现在所附权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种设备，包括：
激光器，被配置为以多个重复率中的任一个重复率进行操作；
带宽控制器，被配置为生成控制信号以至少部分地控制所述激光器的带宽；
相关器，包括电存储的前馈相关性数据，所述前馈相关性数据针对所述多个重复率中的每一个重复率而将所述控制信号的值与重复率相关联；以及
模块，被配置为确定所述激光器的至少一个操作参数，并且用于将所确定的操作参数作为前馈值提供给所述相关器，
其中所述相关器被配置为至少部分地基于所述前馈值来生成对所述控制信号的调整。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述激光器具有第一室和第二室，并且其中所述控制信号是激发定时控制信号DtMOPA，所述激发定时控制信号DtMOPA相对于所述第一室中的激发定时至少部分地控制所述第二室中的激发定时。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述相关器被配置为生成对DtMOPA的调整。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述相关器被配置为根据以下公式来生成对DtMOPA的调整：
DtMOPA+前馈增益*(FF(RRcurrent)–FF(RRprevious))
其中
DtMOPA是所述第一室和所述第二室中实际的相对激发定时，
FF(RRcurrent)是针对当前重复率的DtMOPA的存储值，
FF(RRprevious)是针对先前重复率的DtMOPA的存储值，并且
前馈增益是增益因子。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述相关器是前馈查找表，所述前馈查找表存储针对所述多个重复率中的至少一些重复率而将所述控制信号的值与重复率相关联的相关性数据。
6.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少一个操作参数是针对所述当前重复率的DtMOPA的移动平均值。
7.一种方法，包括以下步骤：
确定激光器激发的当前重复率；
确定所述当前重复率是否与紧接的先前重复率实质上相同；以及
如果确定所述当前重复率与紧接的所述先前重复率实质上不相同，则更改所述激光器的控制参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述激光器具有第一室和第二室，并且其中所述控制参数是激发定时控制值DtMOPA，所述激发定时控制值DtMOPA相对于所述第一室中的激发定时至少部分地控制所述第二室中的激发定时。
9.根据权利要求7所述的方法，包括：确定在上次使用的重复率与所述当前重复率实质上相同之间的经过的时间量的附加步骤；并且其中更改步骤包括至少部分地基于确定经过的时间量的步骤来更改所述操作参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中至少部分地基于确定经过的时间量来更改所述控制参数的步骤包括更改前馈增益。
11.一种方法，包括以下步骤：
检测能够以多个重复率中的任一个重复率进行操作的激光器的重复率变化；
计算自从检测到重复率变化以来所述激光器的第一操作参数；以及
至少部分地基于所计算的第一操作参数来更新电存储的相关性数据，所述相关性数据针对所述多个重复率中的每一个重复率而将第二操作参数的值与重复率相关联。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述激光器具有第一室和第二室，并且其中所述第二操作参数是与相对于所述第一室中的激发定时的所述第二室中的激发时间有关的定时参数DtMOPA。
13.根据权利要求12所述的方法，其中电存储的所述相关性数据包括前馈查找表，所述前馈查找表存储针对所述多个重复率中的每一个重复率而将DtMOPA的值与重复率相关联的相关性数据。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一操作参数是DtMOPA的平均值。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一操作参数是带宽误差的平均值。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述更新步骤使用以下关系来执行：
FF[rrbin]＝FF[rrbin]+增益*(ΔDTMopaavg-ΔFF)
ΔDTMopaavg＝DtMOPAavg(current RR)–DtMOPAavg(previous RR)
ΔFF＝FF[RR]-FF[RRlast]
其中
FF[rrbin]是在与重复率rr相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值，
DtMOPAavg(current RR)是针对所述当前重复率的移动平均定时值，
DtMOPAavg(previous RR)是针对紧接的先前重复率的移动平均定时值，
FF[RR]是在与重复率RR相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值，
FF[RRlast]是在与紧接在更新之前的重复率RRlast相关联的箱中针对相对激发定时而存储的值。
17.一种方法，包括以下步骤：
确定控制参数与所述控制参数的饱和值是否充分不同；以及
如果确定所述控制参数与所述控制参数的饱和值没有充分不同，则将偏移值添加到调整所述控制参数的操作参数中，以获得与所述饱和值充分不同的经调整的控制参数。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述激光器具有第一室和第二室，并且其中所述控制参数是与相对于所述第一室中的激发定时的所述第二室中的激发时间有关的定时参数DtMOPA。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述操作参数是可调整的带宽偏移量。
20.一种方法，包括以下步骤：
检测能够以多个重复率中的任一个重复率进行操作的激光器的当前重复率；以及
调整操作参数，使得控制参数接近针对所述当前重复率的参考值。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述激光器具有第一室和第二室，并且其中所述控制参数是与相对于所述第一室中的激发定时的所述第二室中的激发时间有关的定时参数DtMOPA。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述操作参数是带宽偏移。
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