[发明专利]一种气体光隔离装置及其方法

说明书

本发明提供了一种气体光隔离装置，包括用于为目标气体提供工作空间的吸收池、设置在吸收池两侧的用于通光的窗口镜、与吸收池连通的循环气路管道、与循环气路管道连通用于为目标气体提供循环动力的风机、与循环气路管道连通用于对目标气体进行温度控制的换热组件、与循环气路管道连通的用于对循环气路管道进行抽真空的抽气口、与循环气路管道连通用于提供目标气体的充气口、用于监测循环气路管道内气体状态和换热组件数据的监测组件、与监测组件电连接用于进行电气控制的控制组件，整个装置具有热稳定性好、损伤阈值高、长时间工作性能好、更适用于高功率激光系统的优点。本发明还提供一种气体光隔离方法。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种气体光隔离装置及其方法。

背景技术

基于激光激发等离子体(Laser Produced Plasma，LPP)技术的13.5nm极紫外(Extreme ultraviolet，EUV)光刻机，相比于上一代193nm的深紫外准分子光刻机具有更高的光刻分辨率，是新一代大规模集成电路制造的核心设备。由于芯片加工行业对产能提升的迫切需求，对LPP-EUV系统中的高重频、短脉冲CO₂激光输出功率和稳定性提出越来越高的要求。

高重频、短脉冲、高功率的CO₂激光在现阶段无法由单台激光器直接产生，主要采用主控振荡器的功率放大器(Master Oscillator Power-Amplifier，MOPA)的技术途径，即高重频、短脉冲的种子激光经多级CO₂激光放大器功率放大获得高功率激光。对多级放大系统，自发辐射光放大、光路中各类光学器件的后向反射与散射、漏光等原因产生的噪声光将严重影响MOPA系统的稳定性，必须使用对应措施对噪声光进行隔离。法拉第隔离器具有插入损耗小、隔离度高等优势，是可见光和近红外波段常用的隔离器件，但在长波(10.6um)红外波段受磁光材料性能的限制，目前尚没有成熟的适用于大功率MOPA系统的长波法拉第隔离器。

在长波红外CO₂激光MOPA系统中，为了保证主振荡激光器和放大器的稳定工作，必须采用级间隔离器消除或抑制MOPA系统中的放大自发辐射(ASE)、光学元件的后向反射等因素产生的噪声光。SF₆气体是一种常用的长波激光吸收气体，SF₆气体隔离器具有较高的损伤阈值，但长时间运转或应用于大功率MOPA系统中时，存在气体温度上升的问题。气体温度偏离最佳工作温度时，各振动能级粒子寿命改变，稳态时的各能级粒子数密度也相应发生变化，产生吸收系数降低等一系列问题，导致隔离器的隔离度降低，最终影响SF₆隔离的正常使用。

发明内容

本发明的一方面提供一种气体光隔离装置，其中，包括用于为气体提供工作空间的吸收池、设置在所述吸收池两侧的用于通光的窗口镜、与所述吸收池连通的循环气路管道、与所述循环气路管道连通用于为所述目标气体提供循环动力的风机、与所述循环气路管道连通用于对所述目标气体进行温度控制的换热组件、与所述循环气路管道连通的用于对所述循环气路管道进行抽真空的抽气口、与所述循环气路管道连通用于提供所述目标气体的充气口、用于监测所述循环气路管道内气体状态和所述换热组件数据的监测组件、与所述监测组件电连接用于进行电气控制的控制组件。

作为一种可选的方案，所述吸收池采用具有中空的正方体结构，在所述正方体结构的其中两个相对面上对称设置两个窗口镜，在所述两个窗口镜垂直的面上分别设置进气口和出气口，所述进气口和所述出气口分别与所述循环气路管道连通。

作为一种可选的方案，所述进气口和所述出气口对称设置在所述吸收池上。

作为一种可选的方案，所述窗口镜为镀增透膜的ZnSe窗口镜。

作为一种可选的方案，所述换热组件包括至少一个换热器、与所述换热器连通的循环水路、以及所述循环水路连通用于提供循环动力的水冷机，所述水冷机与所述控制组件电连接，所述换热器与所述风机的进气侧或出气侧连通。