KR20100126420A - 프로그래밍 가능한 펄스 형태를 사용한 레이저 미세가공 - Google Patents

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샤오유안 펭
브라이언 더블유. 베어드
윌리엄 제이. 조덴스
데이비드 마틴 헤멘웨이
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일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
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    • G02F1/0327—Operation of the cell; Circuit arrangements

Abstract

레이저 펄스 성형 기술은 맞춤화된 레이저 펄스 스펙트럼 출력(64, 66)을 발생시킨다. 레이저 펄스는 원하는 펄스폭과 펄스 형태(예를 들면, 1 ns에서 수 나노초의 리딩 에지 상승 시간을 갖는 나노 초 이하에서 10 ns ~ 20 ns의 펄스 폭)를 갖기 위해 프로그래밍될 수 있다. 바람직한 실시예들은 맞춤화된 펄스 출력을 형성하기 위해 입사된 펄스 레이저 방출(106, 112, 114)의 분량을 선택적으로 변경시키는 구동 신호를 수신하는 하나 이상의 전자-광학 변조기(250, 254)를 가지고 구현된다. 펄스 레이저 방출로부터 구동 신호를 트리거링하는 동작은 링크 처리 시스템의 다른 단계들과 연관된 지터를 억제하고, 펄스 레이저 방출 발생 시간과 연관된 지터를 실질적으로 제거한다.

Description

프로그래밍 가능한 펄스 형태를 사용한 레이저 미세가공{LASER MICROMACHING USING PROGRAMMABLE PULSE SHAPES}
본 발명은 맞춤화된 레이저 펄스 스펙트럼 출력을 발생하는 레이저 펄스 성형 기술에 대한 것이다.
많은 레이저 미세가공 프로세스는 다양한 형태의 레이저 펄스를 요구한다. 예를 들면, 상이한 재질의 다수의 층들의 레이저 처리는, 원하는 품질과 처리량 중 어느 하나 또는 이 둘을 달성하기 위해 아주 큰 조정가능한 범위의 레이저 파워, 펄스 반복 속도, 펄스 폭, 스폿 크기와 펄스 형태를 요구한다. 종래의 Q-스위칭되는 레이저를 이용해서, 이 모든 파라미터들은 단지 제한된 범위에서, 특히 펄스폭과 펄스 형태에서 조정될 수 있다. 종래의 레이저는 일반적으로 조정가능한 펄스폭과 펄스 형태를 갖는 선택사항을 제한한다. 또 다른 예시로서, 메모리 칩 또는 다른 집적 회로(IC) 칩상의 전지 전도성 링크의 처리는 원하는 품질과 양품률(yield)을 달성하기 위해 아주 짧은 리딩 에지 상승 시간(예, 1ns ~ 2 ns 상승 시간)을 갖는 펄스를 요구한다. 기존 고체-상태 레이저에서는, 리딩 에지 상승 시간은 펄스폭에 따라 변한다. 5ns ~ 10 ns 폭 레이저 펄스의 종래의 더 긴 리딩 에지 상승 시간은 링크 처리 동안에, 특히 위에 놓이는 패시베이션층이 너무 두껍거나 웨이퍼를 가로질러 또는 웨이퍼들의 그룹 중에서 광범위하게 변할 때, 위에 놓이는 패시베이션층(overlying passivation layer) 재질의 과도한 제거를 초래할 수 있다{"과도하게 패임(over-crater in)}.
특정 인쇄 회로 기판(PCB)의 비아 드릴링을 위해, 펄스폭은 처리량과 비아 크기에 매우 중요하게 영향을 미친다. 이러한 드릴링 응용들 중 특정 응용은 나노 초 이하 또는 심지어 피코 초의 펄스폭을 요구한다. 수 나노초에서 수십 나노초의 펄스폭을 가진 종래의 레이저 펄스를 이용하는 특정 레이저 링크 처리는 더 두꺼운 위에 놓이는 패시베이션층에 과도한 패이게 하여, IC 신뢰도 문제를 야기하는 경향이 있다. 맞춤화된(tailored) 펄스와 같이, 특정 형태와 고속 리딩 에지를 갖는 펄스폭의 이용은 링크 처리를 제어하기 위한 하나의 기술이다. 성형된(shaped) 레이저 펄스는 파이버 레이저와 증폭기(MOPA)를 다이오드-씨딩(diode-seeding)하여 발생될 수 있다. 하지만, 전력 증폭기로서 파이버 레이저를 이용해 구성된 MOPA 구조는 매우 복잡하고 비용이 많이 든다. 더 나아가, 파이버 증폭기는 비교적 낮은 강도의 손상 임계치를 겪고, 이 낮은 강도의 손상 임계치는 레이저 신뢰도를 감소시키고, 이용가능한 레이저 펄스 강도를 제한한다.
반면에, 종래의 능동 Q-스위칭된 고체 상태 레이저는 높은 펄스 에너지를 갖는 나노 초 기간의 펄스를 제공할 수 있지만, 이러한 레이저는 레이저 펄스 폭 자체에 근접한 리딩 에지 상승 시간을 갖는 종래의 레이저 펄스 형태(즉, 통상적 가우스 형태)만을 전달한다.
비록 수동 Q-스위치 또는 모드 로킹(locking) 기술과 같은 1 ns 이하의 범위에서 매우 짧은 상승 시간을 갖는 레이저 펄스를 발생시키기 위한 많은 기술들이 있지만, 펄스폭은 짧은 상승 시간에 근접한다. 더 중요하게, 펄스 형태는 이러한 레이저 펄스에 대해 일반적으로 고정된다.
본 발명의 개시는 맞춤화된 레이저 펄스 스펙트럼 출력을 발생하는 레이저 펄스 성형 기술에 대한 것이다. 레이저 펄스는 원하는 펄스폭과 펄스 형태(예를 들면, 1 ns에서 수 나노초의 리딩 에지 상승 시간을 갖는 나노 초 이하에서 10 ns ~ 20 ns의 펄스 폭)를 갖기 위해 프로그래밍될 수 있다.
맞춤화된 펄스는, 더 나은 처리량과, PCB(printed circuit board) 구리 패드의 더 낮은 손상을 달성하기 위한 PCB 비아 드릴링과, 위에 놓이는 패시베이션층에서 과도한 패임을 발생시키는 위험을 감소시키기 위한 레이저 링크 처리와 같은 레이저 처리 응용들에서 유용하다. 바람직한 실시예들은 맞춤화된 펄스 출력을 형성하기 위해 입사된 펄스 레이저 방출의 분량을 선택적으로 변경시키는 구동 신호를 수신하는 하나 이상의 전자 광학 변조기를 이용해서 구현된다. 펄스 레이저 방출로부터 구동 신호를 트리거링(triggering)하는 것은 링크 처리 시스템의 다른 스테이지들과 관련된 지터를 억제하고, 펄스 레이저 방출 형성 시간과 관련된 지터를 제거시킨다.
맞춤화된 펄스는 더 짧은 파장에 대한 고조파 발생을 위해 파워가 조정될 수 있다. 펄스 성형 기술은 품질 요구사항을 충족하기 위해 상이한 재질을 처리하는 데 있어 폭 넓은 기회를 제공하고, 파이버 레이저를 이용해서 높은 레이저 파워를 제공하는 경제적이고 신뢰성 있는 대안적인 해결법을 제공한다.
본 발명은, 펄스 레이저 방출로부터 구동 신호를 트리거링하는 동작이 링크 처리 시스템의 다른 단계들과 연관된 지터를 억제하고, 펄스 레이저 방출 발생 시간과 연관된 지터를 실질적으로 제거시키는 효과를 제공한다.
도 1은 맞춤화된 레이저 펄스의 발생시에 레이저 펄스 분할 디바이스로서 작동하는 전자-광학 변조기의 간략화된 블록도.
도 2는 도 1의 레이저 펄스 분할 디바이스에 의해 발생된 5개의 가능한 레이저 펄스 형태의 형성 예들을 (a), (b), (c), (d), 및 (e) 열들에서 도시한 도면.
도 3a는 고속 다중-상태(fast multi-state: FMS) 전자-광학 변조기와 펄스 고조파 레이저 소스를 채용하는 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 3b는 바람직한 펄스 고주파 레이저 소스를 이용해 구현된 도 3a의 레이저 시스템을 도시한 도면.
도 4a는 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키기 위해 다이오드-펌핑된(diode-pumped) 증폭기와 고주파 변환 변조기와 협력하는 FMS 전자-광학 변조기와 기본 펄스 레이저 소스를 채용한 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 4b1은 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키기 위해 FMS 전자-광학 변조기의 출력을 증폭시키기 않고 고조파 변환 변조기에 직접 연결하는 것을 제외하고는 도 4a의 레이저 시스템과 유사한 유형의 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 4b2와 4b3은 도 4b1의 레이저 시스템의 펄스 레이저 소스, FMS 전자-광학 변조기와, 고조파 변환 모듈의 레이저 출력 펄스 파형을 보여주는 3개의 오실로스코프 트레이스(trace)의 상이한 쌍을 묘사한 도면.
도 4c는 맞춤화된 펄스 출력의 직접적인 발생을 위해 주파수 변환된 레이저 출력을 형성하고 이 출력을 FMS 전자-광학 변조기에 적용하기 위해 협력하는 고조파 변환 모듈과 Q-스위칭된 레이저를 채용한 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 4d는 후속적인 증폭 및 고조파 변환을 위한 기본 맞춤화된 펄스 출력을 발생시켜, 증폭된 맞춤화된 펄스 출력을 형성하기 위해 전자-광학 변조기를 이용해 구현된 마스터(master) 발진기 전력 증폭기(MOPA)를 채용한 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 5a는 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키기 위해 고조파 변환 변조기와 협력하는 FMS 전자-광학 변조기와 MOFPA를 채용하는 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 5b는 MOFPA와 고조파 변환 변조기에 의해 발생된 고조파 레이저 펄스의 직접적인 성형을 발생시키기 위한 FMS 전자-광학 변조기와 고조파 변환 변조기의 교환된 위치들을 제외하고는, 도 5a의 레이저 시스템과 유사한 유형의 레이저 시스템의 간략화된 블록도.
도 6은 성형된 원하는 레이저 펄스 출력을 발생시키기 위해 펄스 고조파 레이저 소스 및, 하나 또는 두 개의 FMS 전자-광학 변조기들을 이용해 구현된 레이저 시스템의 광학적 부품들을 보여주는 상세한 블록도.
도 7은 제1 실시예로서, 구동 제어 출력 신호를 두 개의 전자-광학 변조기들에 제공하여, 그 응답으로 출력 전송의 다중 상태 및 이에 따른 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키는, 전자-광학 변조기 구동 회로를 도시한 도면.
도8은 도 7의 구동 회로에 의해 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 이 회로에 의해 구동된 전자-광학 변조기의 출력 전송의 결과적인 상태들을 도시한 도면.
도 9는 제2 실시예로서, 구동 제어 출력 신호를 도 6의 시스템의 전자-광학 변조기들 중 하나에 제공하여, 그 응답으로 출력 전송의 다중 상태들을 발생시키고, 이에 따라 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키는, 전자-광학 변조기 구동 회로를 도시한 도면.
도 10은 도 9의 전자-광학 변조기에 의해 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 이 회로에 의해 구동된 전자-광학 변조기의 출력 전송의 결과적인 상태들을 도시한 도면.
도 11은 제3 실시예로서, 도 6의 시스템의 전자-광학 변조기들 중 하나에 구동 제어 출력 신호를 제공하여, 그 응답으로 출력 송신의 다중 상태들을 발생시켜, 이에 따라 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키는, 전자-광학 변조기 구동 회로를 도시한 도면.
도 12는 도 11의 구동 회로에 의해 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 이 회로에 의해 구동된 전자-광학 변조기의 출력 송신의 결과적인 상태들을 도시한 도면.
도 1은 맞춤화된 레이저 펄스 출력을 발생하기 위해 아래에서 설명된 레이저 펄스 분할 시스템의 많은 실시예들에서 구현된 전자-광학 변조기(10)를 도시한다. 전자-광학 변조기(10)는 편광 디바이스들(편광기들)(14와 16) 사이에 배치된 전자-광학 결정(12) 셀을 포함하고, 펄스 레이저 소스(20)에 의해 방출된 레이저 펄스 빔(18)을 수신한다. 전자-광학 결정 셀(12)은 입사된 레이저 펄스(18)의 성형에 기여하도록 구동기 회로(24)의 구동 출력 신호가 인가되는 전극(22)을 가진다. 레이저 소스(20)는 수 나노초에서 100 ns의 범위 내의 펄스폭을 갖는 레이저 펄스를 방출하는 임의의 펄스 레이저일 수 있다. 전자-광학 결정 셀(12)은 KDP, KD*P, ADP, AD*P, RTP, RTA, BBO, LiNbO3, 또는 다른 전자-광학 재질로 제조될 수 있다. 적절한 전자-광학 결정 셀(12)의 한 예는 오하이오주, 하이랜드 하이츠에 위치한 클리브랜드 크리스탈 주식회사(Cleveland Crystals, Inc.)에 의해 제조된 LightGate 4 BBO 포켈(Pockels) 셀이다. LightGate 4 셀은 100 KHz에서 동작할 수 있고, 그 구조는 355 nm에서 약 1.3 KV 1/4파 지연으로 구동 전압을 최소화한다. LightGate 4 셀은 단지 4 pf 커패시턴스를 가지는데, 이는 2 ns 미만의 상승 및 하강 광학 응답 시간의 가능성을 제공한다. 적절한 구동 회로(24)의 한 예는 독일 Murnau에 위치한 Bergmann Messegeraete Entwicklung, KG사로부터 이용가능한 고전압 고속 스위칭 시간 포켈 셀 구동기이다.
BBO 기반의 전자-광학 변조기(10)는 BBO 셀(12)의 전극(22)에 인가된 1/4파 구동 전압에 응답하여 1/4파 회전자로서 동작한다. 펄스 레이저 빔(18)은 도시된 것처럼 p-편광(p-pol)이 되기 위해 편광기(14)를 통과한다. 레이저 빔(18)은 BBO 결정 셀(12)을 통해 한번 이동한다. 구동 전압이 BBO 결정 셀(12)의 전극(22)에 전혀 인가되지 않을 때, 레이저 펄스는 p-pol 상태로 유지되고, 편광기(16)를 통과한다. 레이저 파장의 1/4파 구동 전압이 BBO 결정 셀(12)의 전극(22)에 인가될 때, 빔의 편광 방향은 90도 회전하고, s-편광(s-pol)이 된다. BBO 결정 셀(12)의 전극(22)에 인가된 구동 전압이 0과 1/4파 전압 사이에 있게 되면, 편광기(16)로부터 전송된 편광 레이저 빔(18)의 부분은:
Figure pct00001
로서 근사적으로 표현되는데, 여기서 T는 편광기(16)로부터 레이저 빔의 전송이고, V는 전자-광학 결정 셀(12)의 전극(22)에 인가된 전압이고, V1/2는 1/2파 전압이다.
상기 수학식에 의해 기초해서, 전자-광학 변조기(10)의 제어가능한 전송 T는 레이저 펄스 성형 기능을 제공한다. 이론적으로, 전자-광학 결정 셀(12)과 편광기(14와 16)의 전송은 약 0% 내지 100%일 수 있다. 도 2는 가능한 레이저 펄스 형태의 5개의 예를 도시한다. 도 2는 열 (a)에서 펄스 성형의 한 예를 도시하는데, 여기서 전송은 피크에 도달하여 레이저 펄스의 고속 상승 선두 에지를 제공하도록 레이저 펄스에 대해 2 ns 미만의 상승 시간을 가지고 0%에서 100%까지 변한다. 당업자는 이중-통과(double-pass) 구성이라고 종래 기술에서 알려진 대안적인 배치에서, 1/4파 전압이 원하는 레벨의 편광 회전을 달성하기 위해 채용될 수 있으나, 더 큰 광학 정렬 복잡성을 희생하여 획득된 이러한 향상된 효율성이 계획된다는 것을 인식할 것이다.
상승 및 하강 시간은 전자-광학 셀의 전압 및 커패시턴스와, 구동 회로 트랜지스터의 스위칭 시간, 반복 비율과 전체 전력 소모와 관련된다. 전자-광학 셀의 더 낮은 전압과 커패시턴스는 고속의 응답 시간에 기여하고, 그러므로, 전자-광학 셀을 위한 적절한 재질의 선택은 중요하다. 당업자는 BBO와 RTP가 전자-광학 변조기의 구현을 위해 유용한 재질 특성을 보인다는 것을 인식할 것이다. 스프링거 페어라그 출판사에 의해 출간된 코에흐너에 의해 저술된 고체-상태 레이저 공학(Solid-State Laser engineering)은 전계가 입사광과 동일한 방향으로 결정 광축에 평행하게 인가되는 세로의 전자-광학 셀에 대해, 위상차 δ는 수학식
Figure pct00002
에 의해 길이 I의 결정에서 인가된 전압과 관련되고, 여기서
Figure pct00003
인 것을 기재한다.
1/2파 지연을 얻기 위해, 포켓 셀은 위상차 δ=π를 발생시킨다. 이런 경우에서, 포켈 셀에 입사하는 선형으로 편광된 광에 대해, 출력 빔은 또한 선형으로 편광되지만, 90도로 회전된 편광면을 가진다. 종래 기술에서 잘 알려진 편광 광학을 통합하여, 포켓 셀은 전압-제어된 광학 변조기로서 기능할 수 있다. 코에흐너는 이러한 디바이스에 종속되는 전송 T를:
Figure pct00004
로서 표현하고, 여기서 1/2파 전압은
Figure pct00005
에 의해 주어진다.
전계가 빔의 방향에 수직으로 인가되는 교차 전자-광학 결정 셀에 대해, 1/2파 전압은
Figure pct00006
에 의해 주어진다.
이러한 유형의 전자-광학 결정 셀은 1/2파 전압이 결정 두께 대 길이의 비율에 종속되는 유용한 특성을 가지며, 이러한 파라미터들의 적절한 선택에 의해, 전자-광학 결정 셀은 소정의 위상차를 달성하기 위해 세로의 전자-광학 결정 셀에 인가되는 전압보다 더 낮은 인가 전압으로 동작하게 설계될 수 있다.
당업자는 상기 수학식들에서 항 r63은 KDP계의 인산염에 대한 전자-광학 계수를 나타낸다는 것을 인식할 것이다. RTP 결정은 이런 계의 중요한 성분이고, 1064 nm 레이저 입력으로 사용하기 위해 설명된 바람직한 실시예들을 위해 바람직한 전자-광학 결정 재질이다. BBO 결정은 355 nm 레이저 입력을 가지고 바람직하게 이용된다.
RTP 결정은 1064 nm 레이저 입력에 대해 저전압 요구(π 또는 1/2파 지연과 3.5 mm 애퍼처에 대해 약 1.6 KV)를 가지고, 10 MHz 반복 비율로 동작할 수 있다. 평균 전력이 일반적으로 10 W를 초과하거나, 투명도 제한 때문에 UV 응용들을 위해 적합하지 않을 때, RTP 결정은 잘 수행할 수 없다. 위에서 언급된 이러한 UV 응용들을 위해, BBO가 선호된다. 실제적으로, 고전압 요구(1/2파 지연에서 약 6 KV) 때문에, 1064 nm 레이저에 대해 100 KHz에서 BBO를 구동하기가 어렵다. 그러므로, RTP 전자-광학 결정 셀은 1064 nm 레이저에 대해 현재 바람직한 선택이고, BBO 전자-광학 결정 셀은 355 nm 레이저에 대해 바람직하다(LightGate 4 BBO 포켈 셀에 대해 1/2파 지연에서 약 1.3 KV). KDP, RTA와 ADP와 같은 다른 전자-광학 재질들은 압전(PE) 공진 때문에 높은 반복 비율과 펄스 변조에서 이용하기에는 주요한 제한들을 가진다. 더 빠른 상승 및 하강 시간들은 더 높은 주파수 성분들을 초래해서, 이러한 주파수 성분들 중 하나가 주요 공진 주파수 내에 속하게 될 더 큰 기회가 있다. 이것은 빠른 상승 시간의 맞춤화된 펄스에 대해 특히 사실인데, 이러한 펄스는 기본 반복 비율을 충분히 초과하는 주파수에서 확장되는 많은 주파수 성분들을 포함한다.
맞춤화된 펄스 형태들을 발생시키기 위해, 설명된 바람직한 실시예들은 PE 공진을 회피하기 위해 설계된 "고속 다중-상태(fast multi-state)"(FMS) 전자-광학 변조기를 이용해 구현된다. 1064 nm 레이저 출력에 대해, 이것은 큰 PE 공진을 발생시키지 않는, 짧은 전기 펄스와, RTP 결정질로 제조된 전자-광학 셀을 이용해서 달성된다. 나노초 정도의 펄스 길이는 비교적 낮은 PE 공진을 초래한다. 예를 들면, RTP 전자-광학 결정 셀은 5%의 듀티(duty) 사이클의 펄스에 대해 10 MHz의 반복율에 도달할 수 있다.
고속 상승 및 하강 시간을 획득하는 또 다른 관심사는 전자-광학 변조기 구동기의 설계이다. 전자-광학 결정 셀이 나노초 이하 피코초의 스위칭 시간을 발생하는 것을 방지하는 어떠한 실제적인 제한도 없으므로, 고속 스위칭 시간은 전기 구동기에 주로 종속된다. 당업자는 전기 스위치의 2개의 주요한 종류들, 즉, 애벌런시 트랜지스터와 MOSFET이 존재한다는 것을 인식한다. 트랜지스터는 가장 빠른 스위칭 시간을 얻기 위해 매우 제한된 전압 범위 내에서 동작한다. 7 내지 10개의 트랜지스터들의 더미가 1.6 KV 범위에서 동작하기 위해 사용될 수 있다. 애벌런시 트랜지스터는 2 ns의 스위칭 시간을 달성할 수 있지만, 그 반복 비율은 10 KHz 미만으로 제한된다. 더 높은 반복 비율을 위해, MOFET가 현재 선호되는데, 그 이유는 일반적으로 MOFET가 1 ns의 응답 시간과 최대 1 KV의 동작 전압을 가지기 때문이다. 적어도 두 세 개의 MOSFET 더미가 1.6 KV 범위에서 동작하기 위해 사용된다.
그러므로, MOSFET와 회로 설계의 선택은 FMS 펄스 변조를 달성하기 위해 적절하다. 특히, 구동 회로 전력 소모는 피크 동작 전압의 제곱에 비례하기 때문에 관심 사항이다. 예를 들면, 약 6 KV에서 동작하는 BBO 전자-광학 셀은 소정의 반복 비율에서 비교할만한 위상 이동을 달성하기 위해 1.6 KV에서 동작하는 RTP 전자-광학 셀보다 약 14배의 전력 소모를 요구한다. 당업자는 동작 전압을 낮추는 것이 전력 소모를 감소시키는 것을 인식할 것이다. MOFET들의 개수를 감소시키는 것이 가능한데, 이는 따라서 애퍼처 크기와 야기되는 구동 전압의 적절한 선택을 통해 FMS 펄스 변조의 더 나은 성능을 제공한다. 교차 전자-광학 변조기의 바람직한 실시예에서, RTP와 BBO 전자-광학 결정 셀의 애퍼처의 약 2 nm로의 감소는 RTP와 BBO 전자-광학 결정 셀 각각에 대해 1/2파 지연 전압이 1064 nm에서 약 800 V와 4KV로 대응되게 감소하게 한다.
FMS 전자-광학 변조기는 변조의 다수의 프로그래밍 가능한 단계들을 수행할 수 있는데, 각 단계는 바람직하게 약 4 ns 미만의 상승 시간과 바람직하게 약 4 ns 미만의 하강 시간을 가지며, 보다 바람직하게 각 단계는 바람직하게 약 2 ns 미만의 상승 시간과, 바람직하게 약 2 ns 미만의 하강 시간을 가진다. 개시된 실시예들의 동작 이점은 이러한 실시예들이 하나 보다 많은 진폭 값을 가지도록 프로그래밍될 수 있는 맞춤화된 펄스 형태를 제공한다는 것이다. 이러한 또 다른 동작 이점은 이산적인 진폭과 시간 기간 성분을 갖는 프로그래밍 가능한 맞춤화된 펄스 형태들을 제공할 수 있는 능력이다. 이러한 능력은 도 2의 (a)에 도시된 유형의 펄스 형태를 갖는 맞춤화된 펄스 출력의 발생시에 특히 유용하다. 제1 진폭 최대값에 대해, 이러한 펄스 형태는 제1 진폭 최대값까지의 상승 시간 보다 실질적으로 더 긴 전체 하강 시간을 가진다.
도 3a는 FMS 전자-광학 변조기(10)와 펄스 고조파 레이저 소스(34)를 채용하는 레이저 시스템(30)의 바람직한 실시예의 간략화된 블록도를 도시한다. 레이저 시스템(30)은 실질적으로 가우스 직사각형 또는 사다리꼴 펄스 형태들의 고조파 레이저 펄스 입력으로부터 맞춤화된 고조파 출력 펄스 형태들을 발생시킬 수 있다. 이러한 맞춤화된 고조파 펄스 형태 출력은 DRAM, SRAM과, 플래시 메모리를 포함하는 반도체 메모리 디바이스들의 넓은 배열에서 전기적 전도성 링크 구조들을 절단하기 위해; 구리/폴리아미드 층 재질과 같은 유연한 회로들과, 집적회로(IC) 패키지들에서 레이저 드릴링된 미세-비아들을 생성하기 위해; 반도체 집적 회로, 실리콘 웨이퍼와 태양 셀의 레이저 스크라이빙 또는 다이싱과 같은 반도체의 레이저 처리 또는 미세가공을 달성하기 위해; 그리고 금속, 유전체, 중합체 재질과 플라스틱의 레이저 미세가공을 달성하기 위해 이롭게 채용될 수 있다.
도 3b는 도 3a의 레이저 시스템(30)에서 이용되는 펄스 고조파 레이저 소스(34)의 바람직한 구현을 보여 준다. 펄스 고조파 레이저 소스(34)는 1064 nm에서 동작하는 다이오드-펌핑되고 Q-스위칭된 Nd:YVO4 마스터 발진기(36)일수 있으며, 이 발진직의 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}은 1064 nm에서 또한 동작하는 다이오드-펌핑된 Nd:YVO4 증폭기(38)에서 증폭된다. 증폭된 1064 nm 출력{λ1, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}은 여분공동(extracavity) 고조파 모듈(40)에서 후속적으로 355 nm으로 주파수가 변환되고, 이 모듈의 출력은 λ2, P3(t)라고 도식적으로 표시된다. 여분공동 고조파 모듈(40)은 선택적 제1 초점 렌즈; 1064 nm에서 532 nm 변환을 위해 커팅된 제1 유형 비-임계의(non-critical) 위상-매칭된 LBO; 선택적 제2 초점 렌즈와; 1064 nm에 532 nm 내지 355 nm를 더한 고조파 변환을 위해 커팅된 제2 유형의 합계 주파수 발생 LBO 결정을 포함한다. 이러한 예시적인 구성은 조종 광학 및 이색성 빔 분할 요소들을 포함하며, 이러한 요소의 구성 및 구현 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 펄스 고조파 소스(34)의 출력{λ2, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}은 355 nm의 제3 고조파 파장에서 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P4(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키기 위해 FMS 전자-광학 변조기(10)에 연결된다.
당업자는 동일 편광 변화를 위해 인가된 전압이 제2 고조파를 위해서는 1/2이고, 제3 고조파를 위해서는 1/3이므로, FMS 전자-광학 변조기(10)가 고조파 파장에서 효율적으로 동작할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 구동 전압의 상승 시간이 느린 속도로 제한되고, 더 짧은 파장의 변조는 더 낮은 구동 전압에서 달성되기 때문에, 기본 파장에서 동작하는 유사한 시스템들에 대해 이러한 효과는 상승 및 하강 시간들의 이로운 감소를 허용한다.
도 4a는 성형된 레이저 펄스의 비선형적 변환에 의해 원하는 출력을 발생시키기 위해 고조파 변조기(56)와 협력하는 FMS 전자-광학 변조기(10)와 기본 펄스 레이저 소스(54)를 채용하는 레이저 시스템(50)의 바람직한 실시예의 간략화된 블록도를 보여준다. 제1 중심 또는 기본 파장에서 동작하는 펄스 레이저 소스(54)는 실질적으로 가우스 직사각형, 또는 사다리꼴 펄스 형태 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}을 FMS 전자-광학 변조기(10)에 전달한다. FMS 전자-광학 변조기(10)는 다이오드-펌핑된 Nd:YVO4 전력 증폭기(58)에 의한 후속적인 증폭과, 고조파 출력으로의 후속적인 변환에 적합한 제1 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ1, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 입력 펄스 형태를 수정하기 위해 프로그래밍된다. 고조파 출력을 발생시키기 위해, 1064 nm에서 동작하는 다이오드-펌핑된 전력 증폭기(58)에 의해 발생된 증폭된 기본 파장의 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ1, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}은 고조파 변환 모듈(56)에 전달된다. 고조파 변환 모듈(56)은 증폭된 기본 파장의 맞춤화된 펄스 형태 출력을 제2 중심 또는 355 nm의 고조파 파장의 고조파 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P4(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 변환시킨다. 도 4a에 도시된 것처럼, 고조파 변환 프로세스의 특징 때문에, λ1, P3(t)의 λ2, P4(t)로의 변환은 당업자에게 잘 알려진 것처럼, 펄스 형태 진폭의 시간적 종속성에 강하게 의존한다. 당업자는 광학 소자들과 고조파 결정의 대안적인 배열을 통해 제2, 제4, 또는 제5의 고조파가 발생될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 고조파 변환 프로세스들은 V.G. 드미트리에프 등에 의해 저술된 비선형 광학 결정들의 핸드북(Handbook of Nonlinear Optical Crystals)의 138쪽 내지 141쪽에 설명된다. 대안적인 실시예에서, 다이오드-펌핑된 전력 증폭기(58)는 다이오드-펌핑된 대형 모드 영역 파이버 전력 증폭기 또는 다이오드-펌핑된 광자 결정 파이버 전력 증폭기에 의해 대체될 수 있다.
도 4b1은 제1 대안적인 실시예로서, 레이저 시스템(50')를 도시하는데, 이 시스템에서 FMS 전자-광학 변조기(10)의 제1 맞춤화된 기본 출력은 증폭 없이 고조파 변환 모듈(56)에 직접 연결된다. 이러한 시간적 종속 효과의 설명은 V.G. 드미트리에프 등에 의해 저술된 비선형 광학 결정들의 핸드북의 1쪽 내지 51쪽에 주어진다. 본 출원인들은 입력 펄스 형태 시간적 진폭 분포에서 고조파 펄스 형태 발생의 종속성을 묘사하는, 도 2.13을 구체적으로 참조한다. 도 4b2와 4b3은 도 4b1의 펄스 레이저 소스(54), FMS 전자-광학 변조기(10)와, 고조파 변환 모듈(56) 각각의 레이저 출력 펄스 파형들(62, 64와 66)을 보여주기 위해 겹쳐진 3개의 오실로스코프 스크린 트레이스들의 상이한 쌍들을 묘사한다.
도 4b2는 맞춤화된 깊은 UV(266 nm) 출력 펄스 파형(66)과, 펄스 녹색 (532 nm) 레이저 출력 파형(62)의 시간적 관계를 묘사하고, 도 4b3은 깊은 UV(266 nm) 출력 펄스 파형(66)과 맞춤화된 녹색(532 nm) 출력 펄스 파형(64)의 시간적 관계를 묘사한다. 도 4b3은 파형(66)의 비교적 평평한 중간 부분(66i)로부터 측정된 피크 진폭(66p)의 높이가 파형(64)의 비교적 평평한 중간 부분(64i)로부터 측정된 피크 진폭(64p)의 높이보다 매우 크다는 것을 보여 준다. 피크 진폭(66p)과 피크 진폭(64p)간의 이러한 상당한 차이는 고조파 변환 모듈(56)에 의해 수행된 비선형 고조파 변환 프로세스로부터 야기되며, 여기서 P3(t)는
Figure pct00007
에 비례한다. 맞춤화된 출력 펄스 파형(66)의 피크 진폭(66p)에 대한 고조파 변환의 비선형적 효과를 위한 사전 보상은 전자-광학 변조기(10)의 전극(22)에 인가된 구동기 회로(24)의 구동 출력 신호의 시퀀싱의 적절한 타이밍을 수반한다. 구동 신호의 시퀀스는 원하는 형태의 맞춤화된 깊은 UV 출력 펄스 파형(66)을 발생시키기 위해 비선형 효과를 사전 보상하는 형태의 맞춤화된 녹색 출력 펄스 파형(64)을 형성하기 위해 변조기(10)의 출력 전송의 다중 상태들을 발생시킨다.
도 4c는 제2 대안적인 실시예로서, 레이저 시스템(50")를 도시하는데, 이 시스템에서 펄스 레이저 소스(54)는 1064 nm에서 동작하는 다이오드-펌핑된 Q-스위칭된 Nd:YVO4 레이저(54)이고, 이 레이저의 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}은 그리고 나서 여분 공동 고조파 변환 모듈(56)에 인가되고, 후속적으로 355 nm의 고조파 파장에서 고조파 맞춤화되지 않은 펄스 형태 출력{λ2, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 변환된다. 고조파 맞춤화되지 않은 펄스 형태 출력은 그런 후에 355 nm의 고조파 파장에서 고조파 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키기 위해 FMS 전자-광학 변조기(10)에 연결된다.
도 4d는 제3 대안적인 실시예로서, 레이저 시스템(50"')을 도시하는데, 이 시스템에서 1064 nm에서 동작하는 다이오드-펌핑되고, Q-스위칭된 Nd:YVO4 레이저의 기본 펄스 레이저 소스(54)의 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}은 제1 기본 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ1, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키기 위해 FMS 전자-광학 변조기(10)에 연결된다. 그런 후에, 제1 기본 맞춤화된 펄스 형태 출력은 증폭된 기본 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ1, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키기 위해 다이오드-펌핑된 파이버 또는 고체-상태 증폭기(58)에서 증폭된다. 다이오드-펌핑된 고체 상태 증폭기(58)의 바람직한 실시예는 다이오드-펌핑된 Nd:YVO4 증폭기이다. 대안적으로, 다이오드-펌핑된 전력 증폭기(58)는 다이오드-펌핑된 대형 모드 영역 파이버 전력 증폭기 또는 다이오드-펌핑된 광자 결정 파이버 전력 증폭기에 의해 대체될 수 있다. 맞춤화된 펄스 성형된 출력 λ1, P3(t)는 제2 증폭된 맞춤화된 펄스 성형된 출력{λ1, P4(t)로서 표시됨}을 발생시키기 위해 파이버 또는 다이오드-펌핑된 고체 상태 전력 증폭기(68)에서 후속적으로 증폭될 수 있고, 그 후 여분공동 고조파 변환 모듈(56)에 인가되고, 후속적으로 355 nm의 고조파 파장에서 고조파 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P5(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 변환된다.
도 5a는 프로그래밍 가능한 펄스폭을 갖는 마스터 발진기 파이버 전력 증폭기(MOFPA)(72)를 포함하는 FMS 전자-광학 변조기(10)와 펄스 레이저 소스를 채용하는 레이저 시스템(70)의 바람직한 실시예의 간략화된 블록도를 도시한다. 프로그래밍 가능한 펄스 폭 MOFPA(72)는 통상적으로 사다리꼴의 펄스 형태의 출력을 발생시킨다.
MOFPA(72)는 펄스 씨드(seed) 소스(74)와 파이버 전력 증폭기(76)를 포함한다. 씨드 소스(74)는 Q-스위칭된 고체-상태 레이저 또는 펄스 반도체 레이저와 같은 펄스 레이저 소스이다. 씨드 소스 레이저로부터의 레이저 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}은 MOFPA 출력{λ1, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키는 파이버 전력 증폭기(76)에 전달된다. MOFPA 출력은 바람직하게 좁은 스펙트럼 대역폭(<1.0 nm)이고, 우수한 공간적 모드 품질(M2<1.2)을 가지며 잘 편광된다(>100:1). 파이버 전력 증폭기(76)는 바람직하게 다이오드-펌핑되고 희토 도핑된 파이버 증폭기이고, 다이오브-펌핑된 희토 도핑된 파이버 증폭기내의 이득 파이버는 바람직하게 다중-피복 대형 모드 영역 파이버이다. 다른 하나의 바람직한 실시예에서, 이득 파이버는 대형 모드 영역 광자 결정 파이버인데, 이 파이버는 막대형의 대형 모드 영역 광자 결절 파이버일 수 있다.
MOFPA 출력은 고조파 출력으로의 후속적인 변환을 위해 적합한 제1 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ1, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 입력 펄스 형태를 수정하기 위해 프로그래밍되는 FMS 전자-광학 변조기(10)에 연결된다. FMS 전자-광학 변조기(10)의 출력은 여분공동 고조파 모듈(78)에 인가되고, 355 nm의 고조파 파장의 고조파 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P4(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 이 모듈 내에서 주파수 변환된다. 고조파 맞춤화된 펄스 형태 MOFPA 출력의 펄스 반복 주파수는 바람직하게 약 50 KHz보다 크고, 더 바람직하게 약 150 KHz보다 크다.
도 5b는 대안적인 실시예로서, 레이저 시스템(70)을 도시하는데, 이 시스템에서 펄스 레이저 소스(72)는 1064 nm에서 동작하는 위에서 설명된 바와 같은 MOFPA일 수 있고, MOFPA의 출력{λ1, P1(t)라고 도식적으로 표시됨}은 여분공동 고조파 모듈(78)에 인가되고, 355 nm의 고조파 파장의 고조파 맞춤화되지 않은 펄스 형태 출력{λ2, P2(t)라고 도식적으로 표시됨}으로 변환된다. 355 nm의 고조파 파장의 고조파 맞춤화된 펄스 형태 출력{λ2, P3(t)라고 도식적으로 표시됨}을 발생시키기 위해 고조파-맞춤화되지 않은 펄스 형태 출력은 FMS 전자-광학 변조기(10)에 결합된다.
도 6은 성형된 원하는 레이저 펄스 출력을 발생시키기 위해 펄스 고조파 레이저 소스와 하나 또는 두 개의 FMS 전자-광학 변조기들을 이용해 구현된 레이저 시스템(100)의 광학 부품들을 도시한 상세한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 레이저 시스템(100)은 355 nm의 펄스 레이저 출력 빔(104)을 방출하는 바람직하게 내부-공동 UV DPSS 레이저 유형의 펄스 고조파 레이저 소스(102)를 포함한다. 출력 빔(104)의 레이저 펄스들(106) 중 하나는 레이저 소스(102)의 출력에서 도시된다. 하나의 적합한 레이저 소스(102)는 캘리포니아주 어바인 소재의 뉴포트 회사의 스펙트럼-물리 부문에서 제조된 TristarTM 2000 UV 레이저이고, 100 KHz 반복 비율과 18 ns 펄스폭에서 약 1 W의 355 nm 파워를 방출한다. 레이저 빔(104)은 고 반사형 거울(108)상에 입사되고, 이 거울은 입사된 레이저 빔 에너지의 거의 모두를 제2의 고 반사형 거울(110)에 지향시키고, 검출기 출력 신호(114)를 발생시키는 광학 검출기(112)에 입사된 레이저 빔 에너지의 누출 분량을 제공한다. 적합한 광학 검출기(112)는 일본 하마마추시 소재의 하마마추 광학 KK에 의해 제조된 하마마추 S3279 광다이오드이다. 검출기 출력 신호(114)는 아래에서 더 설명되는 것처럼, 전자-광학 변조기 구동 회로의 3개의 실시예들의 각각에 전달된다.
거울(110)에 의해 반사되는 레이저 빔(104)은 수동으로 조정가능한 감쇄기(120)와 제1 빔 확장기(122)를 통해 전파되고, 고 반사 빔 조정 거울들(124와 126)로부터 반사되고, 전기적으로 제어되는 감쇄기로서 기능하는 음향-광학 변조기(AOM)(128)의 입력에 부딪친다. AOM(128)을 이탈하는 레이저 빔(104)은 제2 빔 확장기(130)를 통해 전파된다.
레이저 시스템(100)의 제1 구현에서, 레이저 빔(104)은 제2 빔 확장기(130)로부터 전파되고, 반사기(134와 136)로부터 반사된 된 후에, 광학적으로 직렬로 연결된 전자-광학 변조기들(150과 152)상에 입사되는데, 이 변조기들의 출력은 편광기들(154와 156) 각각과 광결합된다. 적절한 전자-광학 변조기(150과 152)는 위에서 설명된 LightGate 4 BBO 포켈 셀이다. 전자-광학 변조기들(150과 152)은 시스템 광학 부품들에 전달되기 위한 프로그래밍 가능한 레이저 빔 스폿을 제공하기 위해, 빔 확장기(158)를 통과하고, 그런 후에 줌 빔 확장기(160)를 통과해 전파되는 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키기 위해 전자-광학 변조기 구동 회로(210)(도 7)로부터 구동 제어 출력 신호를 수신한다.
레이저 시스템(100)의 제2 및 제3 구현들에서, 전자-광학 변조기(152)와 이에 결합된 편광기(156)는 존재하지 않고, 레이저 빔(104)은 전자-광학 변조기(150)와 이에 결합된 편광기(154)를 통해 줌 빔 확장기(160)로 전파된다. 전자-광학 변조기(150)는 제2 구현을 위해서, 전자-광학 변조기 구동회로(310)(도 9)로부터 구동 제어 출력 신호를 수신하고, 제3 구현을 위해서 전자-광학 변조기 구동 회로(410)(도 11)로부터 구동 제어 출력 신호를 수신한다. 레이저 시스템(100)의 3개의 구현들을 가능케 하는 전자-광학 변조기 구동 회로(210, 310과 410)의 3개의 실시예들의 다음 설명들은 맞춤화된 레이저 펄스의 시간적 프로파일들의 합성을 상세히 제시할 것이다.
도 7은 제1 실시예로서, 구동 제어 출력 신호를 전자-광학 변조기들(150과 152)에 제공하는 전자-광학 변조기 구동 회로(210)를 보여 주는데, 이 변조기들은 이에 응답하여 출력 전송의 다중 상태들을 발생시키고, 이에 따라 맞춤화된 펄스 시간적 프로파일을 나타내는 맞춤화된 펄스 출력을 발생시킨다. 구동 회로(210)는 입력으로서, 광학 검출기(112)의 검출기 출력 신호(114)와, 제어 컴퓨터(216)로부터 제어 명령어 출력(212)을 수신한다. 제어 명령어 출력(212)은 검출기 출력 신호(114)의 변화하는 값에 비교하기 위해, 제어 컴퓨터(216)에 의해 설정된 트리거 임계치를 포함한다. 트리거 임계치를 펄스 레이저 방출의 발생에 응답하여 발생된 검출기 출력 신호(114)에 비교하는 것은 구동 회로(210)의 동작의 기초가 된다. 검출기 출력 신호(114)는 출력 전송의 다중 상태들의 발생을 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들의 발생의 시퀀싱에 기여하는 제어 명령어 출력과 펄스 레이저 방출의 발생에 동기화시킨다. 이러한 동기화는 레이저 펄스 에너지의 중간 에너지 발생(build-up)과, 맞춤화된 펄스 출력을 형성하는 출력 전송의 다중 상태들의 발생시에 레이저 펄스 방사 신호의 신호 지터로부터 야기된 지터의 기여들의 도입을 억제한다.
구동 회로(210)의 부품들과 동작의 다음 설명은 도 7과 도 8을 참조해서 제시되고, 도 8은 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 전자-광학 변조기(150과 152)의 출력 전송의 결과적인 상태들을 보여 준다. 검출기 출력 신호(114)는 제1 전압 비교기(232)와 제2 전압 비교기(234) 각각의 신호 입력에 인가된다. 제어 명령 출력(212)은 디지털-아날로그 변환기(DACs)(240과 242)의 각각의 입력에 인가되는, 더 낮은 트리거 임계 신호(236)와 더 높은 트리거 임계 신호(238)를 포함한다. DAC(240)의 더 낮은 임계 전압 출력(244)은 제1 비교기(232)의 전압 임계 입력에 인가되고, DAC(242)의 더 높은 임계 전압 출력(246)은 제2 비교기(234)의 전압 임계 입력에 인가된다.
도 7과 도 8은 비교기(232)의 출력과, 비교기(234)의 출력에서 각각 나타나는 트리거1 신호와 트리거2 신호를 도시한다. 도 8은 명확성을 위해, 레이저 펄스(106)와, DAC 출력(244와 246)의 임계 전압들의 나란히 배치된 묘사를 보여 준다. 비교기(232)의 트리거1 출력은 제1 EO 구동기(250)의 시작 입력과, 프로그래밍 가능한 지연 라인(252)의 신호 입력에 인가된다. 트리거1 출력의 시간-변위된 버전을 나타내는 지연 라인(252)의 중지1 출력은 제1 EO 구동기(250)의 종지 입력에 인가된다. 유사하게, 비교기(234)의 트리거2 출력은 제2 EO 구동기(254)의 시작 입력과, 프로그래밍 가능한 지연 라인(256)의 신호 입력에 인가된다. 트리거2 출력의 시간-변위된 버전을 나타내는 지연 라인(256)의 중지2 출력은 제2 EO 구동기(254)의 중지 입력에 인가된다.
도 7과 도 8은 지연 라인(252)의 출력과 지연 라인(256)의 출력 각각에 나타나는 중지1 신호와 중지2 신호를 보여 준다. 도 8(상부 트레이스들)은 트리거1고 중지1 신호들의 상승 에지들 간의 시간 지연으로서 지연1과, 트리거2와 중지2 신호들의 상승 에지들 간의 시간 지연으로서 지연2를 보여 준다. 지연1과 지연2의 분량들은 프로그래밍 가능한 지연 라인들(252와 256) 각각의 지연 프리셋 입력들에 인가되는 제어 명령어 출력(212)상에서 전달되는 지연 프리셋 값들에 의해 확립된다. 지연1의 시작에서, 트리거1 신호의 상승 에지는 제1 EO 구동기(250)의 출력에서, 하나의 전압으로의 구동기1 지연 신호 전이를 발생시키는데, 전자-광학 변조기(150)는 펄스 레이저 방출의 더 낮은 출력 전송 상태로부터 더 높은 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 이 산호 전이에 응답한다. 도 8(하부 트레이스)은 더 낮은 출력 전송으로부터 더 높은 출력 전송까지를 발생시키는 제1 EO 구동기(250)에 의해 전이로부터 야기되는 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 보여 준다. 구동기1(상부 트레이스)과, 슬라이스1의 제1 상승 에지(하부 트레이스) 사이의 화살표는 이 효과를 지시한다. 지연1 동안과 지연2의 시작 시에, 트리거2 신호의 상승 에지는 제2 EO 구동기(254)의 출력에서, 하나의 전압으로의 구동기2 지연 신호 전이를 발생시키는데, 전자-광학 변조기(152)는 펄스 레이저 방출의 더 높은 출력 전송 상태로부터 중간 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 이 전압 전이에 응답한다. 중간 출력 전송 상태는 더 높은 출력 전송 상태와 더 낮은 출력 전송 상태 사이에 있다. 도 8(하부 트레이스)은 더 높은 출력 전송에서 중간 출력 전송까지를 발생시키는 제2 EO 구동기(254)에 의한 전이로부터 야기되는 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 도시한다. 구동기2(상부 트레이스)와 슬라이스2(하부 트레이스)의 제1 하강 에지 사이의 화살표는 이러한 효과를 지시한다.
지연1은 중지1 신호의 상승 에지 시에 종결되는데, 이는 지연 라인(252)에 의해 발생되는 지연의 결과이다. 지연1의 종결은 전자-광학 변조기(150)가 더 높은 출력 전송 상태로부터 더 낮은 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 응답하는 하나의 전압으로의 구동기1 지연 신호 전이를 발생한다. 도 8(하부 트레이스)은 더 높은 출력 전송으로부터 더 낮은 출력 전송으로의 제1 EO 구동기(250)에 의한 전이의 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 도시한다. 중지1(상부 트레이스)과 슬라이스2(하부 트레이스)의 제2 하강 에지 사이의 화살표는 이런 효과를 지시한다.
마지막으로, 지연2는 중지2 신호의 상승 에지 시에 종결되는데, 이는 지연 라인(256)에 의해 발생된 지연의 결과이다. 지연2의 종결은 전자-광학 변조기(152)가 중간 출력 전송 상태로부터 더 높은 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 응답하는 하나의 전압으로의 구동기2 지연 신호 전이를 발생시킨다. 이러한 전이가 중지1 신호의 상승 에지 후에 발생하거나, 다음 레이저 펄스 방출이 전자-광학 변조기(150)에 도달되기 전에 발생하는 한, 전자-광학 변조기(152)가 더 높은 출력 전송 상태로 복귀하는 타이밍은 중요하지 않다. 실제적으로, 전자-광학 변조기(150)의 더 낮은 출력 전송 상태가 0보다 클 가능성이 있는 한, 이러한 전이는 레이저 펄스 방출이 종료된 후에 발생한다.
도 9와 도 11은 제2 및 제3 실시예들로서, 구동 제어 출력 신호를 전자-광학 변조기(150)에 각각 제공하는 전자-광학 변조기 구동 회로(310과 410) 각각을 도시하는데, 이 변조기는 이 신호의 수신에 응답하여 출력 전송의 다중 상태들을 발생시키고, 이에 따라 맞춤화된 펄스 시간적 프로파일을 보이는 맞춤화된 펄스 출력을 발생시킨다. 도 6은 레이저 시스템(100)에서 전자-광학 변조기(152), 편광기(156)와, EO 구동기(254)를 점선으로 보여 주는데, 이는 도 9와 도 11의 실시예들과 관련해서 이러한 부품들이 생략됨을 지시하기 위한 것이다.
구동 회로(310)의 부품들과 동작의 다음 설명은 도 9와 도 10을 참조해서 제시되는데, 도 10은 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 전자-광학 변조기(150)의 출력 전송의 결과적인 상태들을 도시한다. 구동 회로(310)는 입력으로서, 광학 검출기(112)의 검출기 출력 신호(114)와, 제어 컴퓨터(216)로부터의 제어 명령어 출력(212)을 수신한다. 검출기 출력 신호(114)는 전압 비교기(232)의 신호 입력에 인가된다. 제어 명령어 출력(212)은 디지털-아날로그 변환기(DAC)(240)의 입력에 인가되는 트리거 임계 신호(236)와, 프로그래밍 가능한 지연 라인(252)의 지연 프리셋 입력에 인가되는 지연 프리셋 값을 포함한다.
도 9와 도 10은 비교기(232)의 출력에서 나타나는 트리거1 신호를 보여 준다. 도 9는 레이저 펄스(106)와, DAC 출력(244)의 임계 전압을 보여 준다. 비교기(232)의 트리거1 출력은 EO 구동기(250)의 시작 입력과, 프로그래밍 가능한 지연 라인(252)의 신호 입력에 인가된다. 트리거1 출력의 시간-변위된 버전을 나타내는 지연 라인(252)의 트리거2 출력은 EO　구동기(250)의 중지 입력에 인가된다.
도 10(상부 트레이스)은 트리거1과 트리거2 신호들의 상승 에지들 간의 시간 지연으로서 지연1을 보여 준다. 트리거1 신호의 상승 에지의 약 10ns 후에, EO 구동기(250)는 자신의 출력 구동기1(시작)에서, 전자-광학 변조기(150)가 펄스 레이저 방출의 최소 출력 전송 상태로부터 최대 출력 전송 상태로 스위칭하고, 그 후에 중간 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 응답하는 하나의 전압으로의 신호 전이를 발생시킨다. 트리거1로부터 구동기1(시작)까지의 10 ns 지연은 EO 구동기(250)에 내재된 회로 지연을 나타낸다. 중간 출력 전송 상태는 최대 및 최소 출력 전송 상태들 사이이다. 출력 전송 상태들의 이러한 스위칭 시퀀스는 전자-광학 변조기(150)를 전압 오버드라이브 조건으로 구동하는 EO 구동기(250)의 출력에서 나타나는 전압 레벨에 의해 달성된다. 전압 오버드라이브 조건에 도달하기 위해, 전자-광학 변조기(150)는 펄스 레이저 방출의 고 진폭 부분(312)을 형성하기 위해 최대 출력 전송 상태를 통해, 그리고 펄스 레이저 방출의 편평한 진폭 부분(314)을 형성하기 위해 일정 시간 동안 머무르기 위해 중간 출력 전송 상태로 회전한다(slew). 도 10(하부 트레이스)은 최소에서 최대 출력 전송을 발생시키고, 그 후에 중간 출력 전송을 발생시키는 EO 구동기(250)에 의한 전이로부터 야기되는 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 보여 준다.
지연1은 지연 라인(252)에 의해 발생된 지연과, EO 구동기(250)의 10 ns 회로 지연의 결과인, 중지1 신호의 상승 에지 시에 종결된다. 지연1의 종결 시에, EO 구동기(250)는 자신의 출력에서, 전자-광학 변조기(150)가 중간 출력 전송 상태에서 최소 출력 전송 상태로 스위칭함으로서 응답하는 하나의 전압으로의 구동기1 (중지) 신호 전이를 발생시킨다. 도 10(하부 트레이스)은 중간 출력 전송에서 최소 출력 전송까지를 발생시키는 EO 구동기(250)에 의한 전이로부터 야기되는 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 도시한다. 중간 출력 전송 상태로부터 최대 출격 전송 상태로의 스위칭은 펄스 레이저 방출의 제2 하강 에지를 형성하기 위해 최대 출력 전송 상태를 통해 최소 출력 전송 상태로 전자-광학 변조기(150)를 다시 회전시킴으로서 달성된다. 최대 출력 전송 상태는 펄스 레이저 방출의 종료 시에 제2 피크 진폭 부분(도 10에서 미도시)을 형성하는데, 이 진폭 부분은 그 시간에 레이저 펄스(106)의 낮은 에너지 레벨 때문에 무시할 수 있어야 한다.
구동 회로(410)의 부품들과 동작의 다음 설명은 도 11과 도 12를 참조해서 제시되는데, 도 12는 발생된 신호 파형의 타이밍 시퀀스와, 전자-광학 변조기(150)의 출력 전송의 결과적인 상태들을 보여 준다. 구동 회로(410)는 입력으로서, 광학 검출기(112)의 검출기 출력 신호(114)와, 제어 컴퓨터(216)로부터의 제어 명령어 출력(212)을 수신한다. 제어 명령어 출력(212)은 검출기 출력 신호(114)의 변화하는 값과 비교하기 위해 제어 컴퓨터(216)에 의해 설정된 트리거 임계치를 포함한다. 검출기 출력 신호(114)는 제1 전압 비교기(232)와 제2 전압 비교기(234)의 각각의 신호 입력에 인가된다. 제어 명령어 출력(212)은 디지털-아날로그 변환기(DAC)(240과 242)의 각각의 입력에 인가되는, 양의 방향으로 가는 전압 트리거 임계 신호(236)와 음의 방향으로 가는 트리거 임계 신호(238)를 포함한다. DAC(240)의 양의 방향으로 가는 트리거 임계 전압 출력(244)은 제1 비교기(232)의 전압 임계 입력에 인가되고, DAC(242)의 음의 방향으로 가는 임계 전압 출력(246)은 제2 비교기(234)의 전압 임계 입력에 인가된다.
도 11과 도 12는 비교기들(232와 234) 각각의 출력에서 나나나는 트리거1과 트리거2 신호들을 보여 준다. 도 12는 레이저 펄스(106)와, DAC 출력(244)의 임계 전압을 보여 준다. 비교기(232)의 트리거1 출력은 EO 구동기(250)의 시작 입력에 인가되고, 비교기(234)의 트리거2 출력은 EO 구동기(250)의 중지 입력에 인가된다.
도 12(상부 트레이스)는 트리거1 신호의 상승 에지의 약 10 ns 후에, EO 구동기(250)가 자신의 출력에서, 전자-광학 변조기(150)가 펄스 레이저 방출의 최소 출력 전송 상태에서 최대 출력 전송 상태로, 그런 후에 중간 출력 전송 상태로 스위칭함으로써 응답하는 하나의 전압으로의 구동기1(시작) 신호 전이를 발생시키는 것을 보여 준다. 중간 출력 전송 상태는 최대 및 최소 출력 전송 상태들 사이에 있다. 출력 전송 상태들의 이러한 스위칭 시퀀스는 전자-광학 변조기(150)를 전압 오버드라이브 조건으로 구동하는 EO 구동기(250)의 출력에서 나타나는 전압 레벨에 의해 달성된다. 전압 오버라이드 조건에 도달하기 위해, 전자-광학 변조기(150)는 펄스 레이저 방출의 고 진폭 부분(412)을 형성하기 위해 최대 출력 전송 상태를 통해, 그런 후에 펄스 레이저 방출의 편평한 진폭 부분(414)을 형성하기 위해 일정한 시간 동안 머무르기 위해 중간 출력 전송 상태로 회전한다. 도 12(하부 트레이스)는 최소에서 최대 출력 전송까지를 발생시키고, 그런 후에 중간 출력 전송까지를 발생시키는 EO 구동기(250)에 의한 전이로부터 야기되는 펄스 방출에 대한 효과를 보여 준다.
트리거2 신호는 트리거 임계 신호들(236과 238)에 대응하는 자신의 펄스 진폭 레벨들 사이에서, 레이저 펄스(106)의 경과된 상승 시간의 결과로서 발생된다. 트리거2 신호의 상승 에지의 약 10 ns 후에, EO 구동기(250)는 자신의 출력에서, 전자-광학 변조기(150)가 중간 출력 전송 상태로부터 최소 출력 전송 사태로 스위칭함으로써 응답하는, 하나의 전압으로의 구동기1(중지) 신호 전이를 발생시킨다. 도 12(하부 트레이스)는 중간 출력 전송에서 최소 출력 전송까지를 발생시키는 EO 구동기(250)에 의한 전이로부터 야기되는 펄스 레이저 방출에 대한 효과를 도시한다. 중간 출력 전송 상태로부터 최대 출력 전송 상태로의 스위칭은 펄스 레이저 방출의 제2 하강 에지를 형성하기 위해 최대 출력 전송 상태를 통해 최소 출력 전송 상태로 전자-광학 변조기(150)를 다시 회전시킴으로써 달성된다. 최대 출력 전송 상태는 펄스 레이저 방출의 종결 시에, 제2 피크 진폭 부분(도 12에서는 미도시)을 형성하는데, 이러한 진폭 부분은 이 시간에 레이저 펄스(106)의 낮은 펄스 진폭 에너지 레벨 때문에 무시할 만 해야 한다.
도 9와 도 11은 제어가능한 형태를 가진 구동 제어 출력 신호를 전자-광학 변조기(150)에 제공하도록, 전자-광학 변조기 구동 회로(310과 410) 각각의, 전자-광학 변조기(150)와 구동기(250)의 출력 사이에 위치한 저항-다이오드 배열(500)을 보여 준다. 전자-광학 변조기(150)의 결정이 전기적으로 커패시터로서 나타나기 때문에, 저항 또는 스위칭 가능한 저항들의 배열을 포함하는 것은 맞춤화된 펄스 시간적 프로파일의 전압 기울기를 제어하기 위해 이용될 수 있다. 저항-다이오드 배열(500)은 2개의 병렬로 연결된 부회로들(subcircuits)을 포함하는데, 이 부회로 각각은 조정 다이오드(506)와 직렬로 연결된 병렬로 연결된 저항들(502와 504)을 포함한다. 스위치(508)와 직렬로 연결된 저항(504)은 유효 저항 값을 변경시키기 위해 자신의 부회로의 안으로 또는 밖으로 스위칭될 수 있고, 부회로의 조정 다이오드(506)는 맞춤화된 펄스 시간적 프로파일의 상승 및 하강 에지들에 대한 비대칭 기울기를 용이하게 하기 위해 반대 방향으로 설치된다.
본 발명의 기본적인 원리들로부터 이탈하지 않으면서, 위에서 설명된 실시예들의 세부 사항들에 대한 많은 수정들이 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들면, 주파수-변환된 레이저 출력을 형성하는 비선형적 변환이 더 긴 파장 레이저 출력을 제공하기 위해 또한 수행될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 다음에 나오는 청구항들에 의해서만 결정되어야 한다.
10: 전자-광학 변조기 12: 전자-광학 결정
14: 편광 디바이스 16: 편광 디바이스
18: 레이저 펄스 빔 20: 펄스 레이저 소스
22: 전극 24: 구동기 회로

Claims (20)

  1. 맞춤화된(tailored) 펄스 출력을 방출하는 동적인 레이저 펄스 성형 발생기로서,
    펄스 레이저 방출을 발생하는 펄스 레이저 소스;
    펄스 레이저 방출의 발생에 응답하여 검출기 출력 신호를 발생시키는 광학 검출기;
    광학 변조기에 인가되는 구동 제어 출력에 응답하여, 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태를 발생시키기 위해 상기 펄스 레이저 소스와 광학적으로 결합된 광학 변조기; 및
    상기 검출기 출력 신호와 제어 명령어 출력에 응답하여 상기 구동 제어 출력을 발생시키는 구동 회로로서, 상기 검출기 출력 신호는 출력 전송의 다중 상태의 발생을 상기 펄스 레이저 방출의 발생에 동기화시키고, 상기 제어 명령어 출력은 맞춤화된 시간적 펄스 프로파일을 나타내는 지터-억제된 맞춤화된 펄스 출력을 형성하기 위해 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태의 발생의 시퀀싱(sequencing)에 기여하는, 구동 회로를
    포함하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로는 상기 구동 제어 출력을 발생시키기 위해 제1 및 제2 입력 신호를 수신하고, 상기 제1 입력 신호는 상기 광학 변조기가 상기 펄스 레이저 방출의 더 낮은 출력 전송 상태와 더 높은 출력 전송 상태간의 제1 전이를 발생시키게 하고, 상기 제2 입력 신호는 상기 광학 변조기가 상기 더 높은 출력 전송 상태로부터 상기 펄스 레이저 방출의 중간 출력 전송 상태로의 제2 전이를 발생시키게 하며, 상기 중간 출력 전송 상태는 상기 펄스 레이저 방출의 더 높은 출력 전송 상태와 더 낮은 출력 전송 상태 사이에 있는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 변조기는 전기적 커패시턴스를 나타내는 유형이고, 상기 구동 제어 출력의 상기 광학 변조기로의 인가에 영향을 주기 위해 배치된 전기적 저항을 더 포함하고, 상기 전기적 커패시턴스와 저항은 제1 및 제2 출력 전송 상태 전이들 중 적어도 하나를 성형하기 위해 협력하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학 변조기는 포켈(Pockels) 셀 유형인, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 포켈 셀은 KDP, KD*P, ADP, AD*P, RTP, RTA, BBO, 또는 LiNbO3 전자-광학 재질들 중에서 선택된 결정질을 포함하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 검출기 출력 신호와 상기 제어 명령어 출력은 신호 레벨들을 가지고, 상기 동적인 데이터 펄스 성형 발생기는 비교기와, 트리거 신호와, 상기 트리거 신호의 시간-변위된 버전(version)을 발생시키는 시간 지연 회로를 더 포함하고, 상기 트리거 신호와 시간-변위된 버전 각각은 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들의 발생을 야기하기 위해 상기 제어 명령어 출력과 상기 검출기 출력 신호의 신호 레벨들 간의 비교 관계를 나타내는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시간 지연 회로는 상기 트리거 신호의 선택가능한 시간 변위를 제공하기 위해 프로그래밍가능한 시간 지연을 포함하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 명령어 출력은 제1 및 제2 명령어 신호들을 포함하고, 상기 검출기 출력 신호와 상기 제1 및 제2 명령어 신호들은 신호 헤벨들을 가지고, 상기 동적인 데이터 펄스 성형 발생기는 제1 트리거 신호 및, 상기 제1 트리거 신호의 시간-변위된 버전을 발생하는 비교기 회로를 더 포함하며, 상기 제1 트리거 신호는 상기 제1 명령어 신호 레벨을 초과하는 상기 검출기 출력 신호 레벨의 발생시에, 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들 중 제1 상태를 상기 광학 변조기가 발생시키게 하기 위한 상기 제1 명령어 신호와 상기 검출기 출력 신호의 신호 레벨들 간의 비교 관계를 지시하며, 상기 제1 트리거 신호의 시간-변위된 버전은 상기 제2 명령어 레벨을 초과하는 상기 검출기 출력 신호의 발생시에, 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들 중 제2 상태를 상기 광학 변조기가 발생시키게 하기 위한 상기 제2 명령어 신호와 상기 검출기 출력 신호의 신호 레벨들 간의 비교 관계를 지시하고, 상기 다중 상태들 중 제2 상태는 상기 다중 상태들 중 제1 상태 후의 시간에 발생하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로는 제1 및 제2 변조기 구동기(driver)를 포함하고, 상기 구동 제어 출력은 상기 각각의 제1 및 제2 변조기 구동기의 출력에서 발생된 제1 및 제2 구동 제어 신호들을 포함하고, 상기 광학 변조기는 제1 광학 변조기를 구성하며, 상기 동적인 레이저 펄스 성형 발생기는
    상기 제1 광학 변조기와 광결합된 제2 광학 변조기로서, 상기 제1 및 제2 광학 변조기들은 상기 각각의 제1 및 제2 구동 제어 신호들에 응답하는, 제2 광학 변조기; 및
    상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들의 발생시에 상기 제1 및 제2 구동 제어 신호들을 순차적으로 발생시키기 위해 상기 검출기 출력 신호에 응답하는 비교기 및 시간 지연 회로를
    더 포함하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 명령어 출력은 제1 및 제2 명령어 신호들을 포함하고, 상기 검출기 출력 신호와 상기 제1 및 제2 명령어 신호들은 신호 레벨들을 가지며, 상기 비교기 및 시간 지연 회로는:
    상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들의 제1 부분집합을 상기 제1 광학 변조기에 의해 발생시키기 위한 상기 제1 명령어 신호와 상기 검출기 출력 신호의 신호 레벨들 간의 비교 관계를 각각 지시하는, 제1 트리거 신호와, 상기 제1 트리거 신호의 시간-변위된 버전; 및
    상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태의 제2 부분집합을 상기 제2 광학 변조기에 의해 발생시키기 위해 상기 제2 명령어 신호와 강기 검출기 출력 신호의 신호 레벨들 간의 비교 관계를 각각 지시하는, 제2 트리거 신호와, 상기 제2 트리거 신호의 시간-변위된 버전을
    발생시키며, 상기 제2 부분집합의 출력 전송의 적어도 하나의 상태는 상기 제1 부분 집합의 출력 전송의 적어도 하나의 상태 후에 발생하는, 동적인 레이저 펄스 성형 발생기.
  11. 레이저 소스에 의해 발생된 펄스 레이저 방출로부터 유도된, 맞춤화된 펄스 출력내의 지터의 도입을 억제하는 방법으로서,
    상기 레이저 소스는 레이저 공동과 변조기를 포함하고, 상기 공동 내에서 레이저 펄스 에너지는 중간 발생(build-time) 시간 동안 발생하며, 상기 변조기는 신호 지터를 특징으로 하는 레이저 펄스 방사 신호에 응답하여 상기 레이저 펄스 에너지의 방출을 야기하며, 상기 방법은:
    상기 펄스 레이저 방출의 발생에 응답하여, 검출기 출력 신호를 발생시키기 위해 상기 레이저 소스와 광결합된 광학 검출기를 이용하는 단계;
    상기 펄스 레이저 방출을 펄스 성형 광학 변조기에 지향시키는 단계와;
    맞춤화된 펄스 출력을 형성하기 위해 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들을 발생시키도록, 상기 펄스 성형 광학 변조기에 인가하기 위한 구동 제어 출력을, 상기 검출기 출력 신호와 제어 명령어 출력에 응답하여 발생시키기 위한 구동 회로를 제공하는 단계로서, 상기 펄스 레이저 방출과 상기 제어 명령어 출력의 발생에 응답하여 발생된 상기 검출기 출력 신호는 상기 맞춤화된 펄스 출력을 형성하는 출력 전송의 다중 상태들의 발생시에, 레이저 펄스 에너지의 중간적 에너지 발생 시간과, 상기 레이저 펄스 방사 신호의 신호 지터의 효과로부터 야기되는 지터의 기여의 도입을 억제하는, 구동 회로 제공 단계를
    포함하는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 반도체 메모리 디바이스 또는 전자 회로의 전기 전도성 링크 구조상에 입사시키기 위해 상기 맞춤화된 펄스 출력을 지향시켜서, 상기 구조를 절단시키는 단계를 더 포함하는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 반도체 재질을 레이저로 처리하거나 미세 가공하도록 상기 반도체 재질상에 입사시키기 위해 상기 맞춤화된 펄스 출력을 지향시키는 단계를 더 포함하는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 레이저 처리 또는 미세 가공은 상기 반도체 재질의 레이저 스크라이빙(scribing) 또는 다이싱(dicing)을 포함하는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반도체 재질은 반도체 집적 회로, 실리콘 웨이퍼와, 태양 셀을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 금속, 유전체, 중합체 및 플라스틱 재질을 포함하는 그룹으로부터 선택된 목표 재질을 레이저로 미세가공하도록, 상기 목표 재질상에 입사시키기 위해 상기 맞춤화된 펄스 출력을 지향시키기는 단계를 더 포함하는, 지터의 도입을 억제하는 방법.
  17. 맞춤화된 펄스 출력을 방출하는 동적 레이저 펄스 성형 발생기로서,
    제1 중심 파장에서 펄스 레이저 방출을 발생시키는 펄스 레이저 소스;
    광학 변조기에 인가된 구동 제어 출력에 응답하여, 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들을 발생시키기 위해 상기 펄스 레이저 소스와 광결합된 광학 변조기;
    상기 제1 중심 파장에서 제1 맞춤화된 시간적 펄스 프로파일을 나타내는 변조기에 의해 맞춤화된 펄스 출력을 형성하도록 상기 펄스 레이저 방출의 출력 전송의 다중 상태들의 발생의 시퀀싱에 기여하기 위해 제어 명령어 출력에 응답하여 상기 구동 제어 출력을 발생시키는 구동 회로;
    제1 중심 파장을 변환하고, 상기 제1 중심 파장보다 짧은 제2 중심 파장에서 고조파 변환의 비선형 효과로부터 부분적으로 야기되는 제2 맞춤화된 시간적 펄스 프로파일을 나타내는, 고조파 변환기에 의해 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키기 위해, 상기 광학 변조기와 광결합된 광학 고조파 변환기와;
    원하는 형태의 제2 맞춤화된 시간적 펄스 프로파일을 나타내는, 상기 고조파 변환기에 의해 맞춤화된 펄스 출력을 발생시키도록, 고조파 변환의 비선형 효과에 대해 사전 보상하는 형태의 제1 맞춤화된 시간적 펄스 프로파일을 형성하기 위해 출력 전송의 다중 상태들의 발생의 시퀀싱을 조절하는 제어 명령어 출력부를
    포함하는, 동적 레이저 펄스 성형 발생기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 맞춤화된 펄스 프로파일은 서로 다른 각각의 제1 및 제2 피크 파워를 갖는, 동적 레이저 펄스 성형 발생기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 피크 파워는 상기 제2 피크 파워보다 낮은, 동적 레이저 펄스 성형 발생기.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1 중심 파장은 녹색광의 파장이고, 상기 제2 중심 파장은 자외선 광의 파장인, 동적 레이저 펄스 성형 발생기.
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