《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》是中國科學院光電研究院於2013年12月20日申請的專利，該專利的公布號為CN103701025A，申請公布日為2014年4月2日，發明人是周翊、范元媛、單耀瑩、吳月婷、沙鵬飛、宋興亮、張立佳、崔惠絨、王宇。該發明屬於雷射器技術領域。
《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》包括雷射放電腔、雷射輸出模組、線寬壓窄模組和寬頻反饋模組，所述雷射放電腔內包含有工作氣體，該工作氣體在激勵源作用下能產生雷射，輸出雷射模式為放電腔中模式競爭取勝的雷射模式。其中所述雷射放電腔、雷射輸出模組和線寬壓窄模組構成窄帶諧振腔，用於對所述工作氣體產生的雷射進行線寬壓窄；所述雷射放電腔、雷射輸出模組和寬頻反饋模組構成一個寬頻諧振腔，用於對模式競爭勝出後的窄帶諧振腔模式進行諧振放大輸出。該發明不僅可以實現準分子雷射器窄線寬的輸出，而且可以提高輸出雷射的能量及穩定性、縮小系統體積、降低系統功耗，同時該發明結構簡單，便於加工，調諧方便。
2017年12月11日，《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統
- 申請人：中國科學院光電研究院
- 申請日：2013年12月20日
- 申請號：2013107126256
- 公布號：CN103701025A
- 公布日：2014年4月2日
- 發明人：周翊、范元媛、單耀瑩、吳月婷、沙鵬飛、宋興亮、張立佳、崔惠絨、王宇
- 地址：北京市海淀區鄧莊南路9號
- 分類號：H01S3/08(2006.01)I、H01S3/10(2006.01)I
- 代理機構：中科專利商標代理有限責任公司
- 代理人：宋焰琴
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
隨著半導體工業的發展，大規模積體電路的不斷進步，對光刻技術要求越來越高，作為光刻光源的準分子雷射器對光刻技術的提高有著關鍵作用。這要求準分子雷射同時達到窄線寬及大能量的輸出，但是，利用以往的雷射器加線寬壓窄模組的組合，窄線寬的輸出是以雷射能量的損失為代價的（參照專利號：US6590921B208.07.2003）。另一方面，為了得到具有較高輸出能量的窄線寬雷射，振盪—放大結構的雙腔結構被套用於準分子雷射器中。在這種結構中，窄線寬、高脈衝能量的輸出需求被分離於雙腔實現，其中，振盪腔實現低能量、窄線寬的優質窄線寬種子光輸出，放大腔對種子光進行能量放大，如MOPO（master oscillator-power oscillator）結構（參照：WakabayashiO，Ariga T，Kumazaki T，Beamquality of a new-typeMOPO laser system for VUV laser lithography[C].SPIE，2004，5377：1772-1780），由於這種結構需要兩個分離的腔體，造成系統體積龐大，能耗較高。綜上，為了同時得到窄線寬、高能量且結構緊湊的準分子雷射器，需要設計一種新型緊湊結構對雷射的能量和線寬進行調諧，以獲得滿足特殊需求（例如作為環保光刻光源）的準分子雷射。
發明內容
專利目的
該發明所要解決的技術問題提出一種自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，以便在對準分子雷射器輸出的雷射進行線寬壓窄且提高雷射輸出能量的同時，縮小系統的體積，降低功耗，以滿足作為環保型光刻光源等套用的需求。
技術方案
《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》包括線寬壓窄模組、寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組，其中，線寬壓窄模組、雷射放電腔和雷射輸出模組構成窄帶諧振腔；寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組構成寬頻諧振腔。所述雷射放電腔內包含有工作氣體，該工作氣體在激勵源作用下能產生雷射；所述雷射輸出模組用於將經線寬壓窄且能量放大的雷射進行輸出；所述寬頻諧振腔和所述窄帶諧振腔共用雷射放電腔和雷射輸出模組，又通過分束元件一分為二。
所述自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統輸出雷射的模式為寬頻諧振腔和窄帶諧振腔兩腔模式經過模式競爭後勝出的模式，品質因子高的模式損耗小、增長快，從而可抑制其餘模的生長，其競爭過程如下：在寬頻諧振腔增益曲線內的各模式，其品質因子是相似的，都從起初的噪聲狀態開始增長，若無外在因素干擾，則各模式增長的速度也近似認為是相同的，其結果是各模式同時振盪、共同存在；而當窄帶諧振腔把對增益曲線內的某一模式加入寬頻諧振腔後，寬頻諧振腔增益曲線內的這一模式的品質因子便被提高了，由於粒子數反轉有一定過程，所以在一定條件下，此模式可以最先超過閾值而振盪，根據模式競爭效應，在一定範圍內（設窄帶諧振腔諧振波長為λi，增益介質的增益譜峰值對應峰值波長為λ0，即λ0模的自然增益最大，則λi模只要能抑制λ0模則其餘模式亦能抑制，故而，此範圍即為λi模能抑制λ0模的範圍），其餘模式便可以被抑制。
所述寬頻諧振腔的腔長大於所述窄帶諧振腔的腔長，從而利於窄帶諧振腔先起振，繼而利於窄帶模在模式競爭中占優勢。所述窄帶諧振腔用於對所述工作氣體產生的雷射進行線寬壓窄，所述寬頻諧振腔用於對模式競爭勝出後的窄帶諧振腔模式進行諧振放大輸出，工作原理類似於傳統MOPO腔，其中窄帶諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的MO腔，寬頻諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的PO腔。在傳統的放電泵浦的準分子雷射MOPO結構中，MO腔與PO腔完全分離，各自獨立，兩腔的放電延時可以通過外在電觸發來調節；而在自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統中，由於兩諧振腔共用一個放電腔，所以在窄帶諧振腔的腔長固定的前提下，需要通過調節寬頻諧振腔的腔長（寬頻反饋模組距離雷射輸出模組的長度）來控制兩腔的相對放電延時，進而使得寬頻諧振腔完成對窄帶諧振腔模式的諧振放大輸出。
根據該發明的一種具體實施方式，所述雷射輸出模組為一個輸出耦合鏡，所述雷射放電腔具有兩端，所述輸出耦合鏡設定於所述雷射放電腔的一端，所述線寬壓窄模組和寬頻反饋模組設定於所述雷射放電腔的另一端。根據該發明的一種具體實施方式，所述線寬壓窄模組包括單個稜鏡或稜鏡組，還包括光柵，所述單個稜鏡或稜鏡組作為所述分光元件，用於接收由雷射放電腔發出的雷射，將該雷射部分反射至所述寬頻諧振腔，且對該雷射的剩餘部分進行折射與擴束後入射到所述光柵；所述光柵用於以其閃耀角為入射角接收從單個稜鏡或稜鏡組擴束後出射的雷射，使入射到其表面上的雷射發生色散效應，並使滿足光柵閃耀條件的波長的雷射反饋到放電腔進行振盪放大，實現窄線寬雷射輸出。
根據該發明的一種具體實施方式，所述寬頻反饋模組為反射鏡，用於接收由所述單個稜鏡或稜鏡組部分反射的雷射，並將其原路反射回所述雷射放電腔中。根據該發明的一種具體實施方式，當所述線寬壓窄模組包括單個稜鏡時，該單個稜鏡的入射面對於由所述雷射放電腔發出的雷射的反射率15％～90％。根據該發明的一種具體實施方式，當所述線寬壓窄模組包括稜鏡組時，該稜鏡組包括依次在光路上排列的多個稜鏡，其中，用於接收由所述雷射放電腔發射的雷射的第一個稜鏡作為所述分光元件，將該雷射部分反射至所述寬頻諧振腔。
根據該發明的一種具體實施方式，所述第一個稜鏡的入射面對於由所述雷射放電腔發出的雷射的反射率15％～90％。根據該發明的一種具體實施方式，所述寬頻諧振腔還可包括標準具，其用於對入射至寬頻諧振腔的雷射進行一定程度的線寬壓窄，並透射具有特定中心波長的雷射，從而在一定程度上減少寬頻諧振腔模數目，進而減少窄帶諧振腔模的模式競爭對手，更利於窄帶諧振腔模在模式競爭中勝出。
根據該發明的一種具體實施方式，所述標準具用於直接接收由單個稜鏡或稜鏡組部分反射的雷射，並將透射過的雷射入射到所述反射鏡上。根據該發明的一種具體實施方式，所述標準具的線寬壓窄能力要低於所述線寬壓窄模組，即標準具的透射雷射目標線寬要大於線寬壓窄模組的輸出雷射目標線寬，其透射的中心波長與窄帶諧振腔光柵所選中心波長相同。
有益效果
《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》不僅可以實現準分子雷射器窄線寬的輸出，而且通過自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統的設計，可以提高輸出雷射的能量及穩定性，同時結構緊湊，體積小，功耗低，便於加工，調諧方便。
附圖說明
圖1為該發明的第一實施例的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統的結構示意圖；
圖2為該發明的第二實施例的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統的結構示意圖。
權利要求
1.《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》包括線寬壓窄模組、寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組，所述雷射放電腔內包含有工作氣體，該工作氣體在激勵源作用下通過諧振腔振盪能產生雷射；其特徵在於：所述線寬壓窄模組、雷射放電腔和雷射輸出模組構成窄帶諧振腔；所述寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組構成寬頻諧振腔；所述窄帶諧振腔用於對所述工作氣體產生的雷射進行線寬壓窄，寬頻諧振腔用於對模式競爭勝出後的窄帶諧振腔模式進行諧振放大輸出；所述雷射輸出模組用於將經線寬壓窄且能量放大的雷射進行輸出；所述寬頻諧振腔和所述窄帶諧振腔中的雷射光路由分束元件一分為二，輸出雷射的模式為寬頻諧振腔和所述窄帶諧振腔經過模式競爭後勝出的模式；設窄帶諧振腔諧振波長為λi，寬頻諧振腔增益介質的增益譜峰值對應峰值波長為λ0，則λi模能抑制λ0模；所述寬頻諧振腔的腔長大於所述窄帶諧振腔的腔長；所述窄帶諧振腔在腔長固定的前提下，可通過調節所述寬頻諧振腔的腔長來控制兩腔的放電延時，完成寬頻諧振腔對窄帶諧振腔模式的諧振放大輸出。
2.如權利要求1所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述雷射輸出模組為一個輸出耦合鏡（2），所述雷射放電腔（1）具有兩端，所述輸出耦合鏡（2）設定於所述雷射放電腔（1）的一端，所述線寬壓窄模組和雷射放大模組設定於所述雷射放電腔（1）的另一端。
3.如權利要求2所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述線寬壓窄模組包括單個稜鏡（3）或稜鏡組，還包括光柵（5）；所述單個稜鏡（3）或稜鏡組作為所述分光元件，用於接收由雷射放電腔（1）發出的雷射，將該雷射部分反射至所述寬頻諧振腔，且對該雷射的剩餘部分進行折射與擴束後出射到所述光柵（5）；所述光柵（5）用於以其閃耀角為入射角接收從單個稜鏡（3）或稜鏡組擴束後出射的雷射，使入射到其表面上的雷射發生色散效應，並使滿足光柵閃耀條件的波長的雷射反饋回雷射放電腔（1）振盪放大。
4.如權利要求3所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述寬頻反饋模組為反射鏡（4），用於接收由所述單個稜鏡（3）或稜鏡組部分反射的雷射，並將其原路反射回所述雷射放電腔（1）中。
5.如權利要求4所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，當所述線寬壓窄模組包括單個稜鏡（3）時，該稜鏡（3）的入射面對於由所述雷射放電腔發出的雷射的反射率15％～90％。
6.如權利要求4所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，當所述線寬壓窄模組包括稜鏡組時，該稜鏡組包括依次在光路上排列的多個稜鏡，其中，用於接收由所述雷射放電腔（1）發射的雷射的第一個稜鏡作為所述分光元件將該雷射部分反射至所述寬頻諧振腔。
7.如權利要求6所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述第一個稜鏡的入射面對於由所述雷射放電腔發出的雷射的反射率15％～90％。
8.如權利要求3所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述放大腔還包括標準具（6），其用於對入射至寬頻諧振腔的雷射進行一定程度的線寬壓窄，並透射具有特定中心波長的雷射，從而在一定程度上減少寬頻諧振腔模數目，進而減少窄帶諧振腔模的模式競爭對手，更利於窄帶諧振腔模在模式競爭中勝出。
9.如權利要求8所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述標準具（6）用於直接接收由單個稜鏡（3）或稜鏡組部分反射的雷射，並將透射過的雷射入射到所述反射鏡（4）上。
10.如權利要求9所述的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統，其特徵在於，所述標準具的線寬壓窄能力要低於所述線寬壓窄模組，即標準具的透射雷射目標線寬大於線寬壓窄模組的輸出雷射目標線寬。
實施方式
操作內容
《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》包括線寬壓窄模組、寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組，其中，線寬壓窄模組、雷射放電腔和雷射輸出模組構成窄帶諧振腔；寬頻反饋模組、雷射放電腔和雷射輸出模組塊構成寬頻諧振腔；寬頻諧振腔和窄帶諧振腔共用雷射放電腔和雷射輸出模組，又通過分束元件一分為二，輸出雷射的模式為兩腔模式經過模式競爭後勝出的模式；所述寬頻諧振腔的腔長大於所述窄帶諧振腔的腔長，從而利於窄帶諧振腔模式先起振，繼而利於窄帶模在模式競爭中占優勢。
窄帶諧振腔用於對所述工作氣體產生的雷射進行線寬壓窄，寬頻諧振腔用於對模式競爭勝出後的窄帶諧振腔模式進行諧振放大輸出，其中窄帶諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的MO腔，寬頻諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的PO腔。在傳統的放電泵浦的準分子雷射MOPO腔中，MO腔與PO腔完全分離，各自獨立，兩腔的放電延時可以通過外在電觸發來調節；而在自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統中，由於兩諧振腔共用一個放電腔，所以在窄帶諧振腔的腔長固定的前提下，需要通過調節寬頻諧振腔的腔長（寬頻反饋模組距離雷射輸出模組的長度）來控制兩腔的放電延時，從而使得寬頻諧振腔完成對窄帶諧振腔模式的諧振放大輸出。
可見，所述窄帶諧振腔和寬頻諧振腔所構成的準分子雷射器系統，可以在共用一個雷射放電腔和輸出耦合模組的前提下，實現窄線寬、大能量的雷射輸出。該發明的雷射輸出模組用於配合線寬壓窄模組與寬頻反饋模組構成雷射諧振腔，是一種準分子雷射系統的耦合輸出鏡，通常可由具有一定反射率（40％～73％）的平鏡或透過率很高的未鍍膜平鏡構成。
該發明的線寬壓窄模組用於控制雷射器自然振盪輸出的雷射光譜，包括線寬壓窄與中心波長的選擇，可以實現實際套用中所需要的雷射線寬以及中心波長的輸出，通常可由多種色散元件的組合，如稜鏡、光柵、標準具等構成。線寬壓窄模組的功能實現還需要雷射放電腔內部的增益介質配合作用，增益介質即準分子雷射器的工作氣體。該發明的寬頻反饋模組用於對寬頻雷射進行反射，通常可由具有一定反射率的反射鏡構成，寬頻反饋模組的功能實現也需要雷射放電腔內部的增益介質配合作用。
實施案例
第一實施例
圖1顯示了該發明的第一實施例的結構示意圖。該第一實施例是自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統。如圖1所示，所述自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統包括準分子雷射放電腔1、輸出耦合鏡2、稜鏡3、反射鏡4和光柵5。其中，輸出耦合鏡2構成了前述的雷射輸出模組，稜鏡3和光柵5構成了前述的線寬壓窄模組，反射鏡4構成了前述的寬頻反饋模組。
準分子雷射是指受激二聚體所產生的雷射。當惰性氣體和鹵素氣體按一定比例和壓力混合在一起時，在激勵源的作用下使氣體原子從基態躍遷到激發態，甚至被電離。處於激發態的原子或離子很容易結合成分子，這種分子的壽命僅有幾十個納秒。當激發態的分子數遠多於基態準分子數，就形成粒子數反轉。準分子從激發態躍遷回基態時，釋放出光子，經諧振腔振盪發射出雷射。同時稀有氣體和鹵素氣體從準分子狀態迅速解離成2個原子。所述準分子雷射放電腔1是一個集成的模組化的放電腔，由激勵源、工作氣體等等組成，是雷射器的心臟。所述雷射放電腔1利用高壓電能作為激勵源激發雷射腔內的工作物質（如：ArF等），從而實現粒子的反轉，藉助諧振腔在雷射放電腔1內形成雷射振盪，向外輸出雷射。因為高壓電可達到幾千伏特，故必須在外層用金屬板進行嚴密禁止以防電流的外漏導致危險。
雷射放電腔1具有兩端，所述輸出耦合鏡2設定於雷射放電腔1的一端的出射視窗附近，如圖1中所示，輸出耦合鏡2用於配合線寬壓窄模組與寬頻反饋模組構成雷射產生的要素之一——諧振腔，諧振腔內產生的雷射從輸出耦合鏡2出射，通過調諧輸出耦合鏡2使其與另一端的作為線寬壓窄模組的光柵5或者作為寬頻反饋模組的反射鏡4完全平行，使得雷射在他們之間可以往返振盪。所述輸出耦合鏡2優選為具有一定反射率的平面透鏡，反射率優選為40％～73％，更優選為40％～50％；
所述稜鏡3設定於雷射放電腔1的相對於輸出耦合鏡2的另一端的出射視窗附近，如圖1中所示，稜鏡3的頂角向上，雷射從稜鏡3的斜邊入射，從稜鏡3的一條直角邊出射。稜鏡3一方面充當線寬壓窄模組中一維擴束的稜鏡，使入射到光柵5上的雷射的長度足夠大，進一步促進光柵5的色散從而加強其對雷射中心波長及線寬的選擇；另一方面，可作為分束元件，將其入射面反射的部分雷射入射到反射鏡4上，使得雷射可以在寬頻諧振腔中振盪。稜鏡3的材料可以是紫外級熔融石英材料或紫外透光性良好的材料，如CaF2、MgF2等。稜鏡3可以是直角稜鏡或具有特殊角度的稜鏡，只要其可以實現對光束的擴束作用。例如頂角為69°～74°的稜鏡。同時，光束在稜鏡3上入射面的反射率需要嚴格設計，根據發明人的計算和實驗，根據該發明的一種優選實施例，稜鏡3的入射面的反射率為65％～85％。
反射鏡4也設定於雷射放電腔1的相對於輸出耦合鏡2的另一端的位置，如圖1中所示，其用於接收由稜鏡3的入射面反射的雷射，並將其原路反射回雷射放電腔1中，並與輸出耦合鏡2配合構成寬頻諧振腔。反射鏡4優選為反射率為90％以上的平面反射鏡。
光柵5設定於線寬壓窄腔的光路中的稜鏡3的後方，接收從稜鏡3擴束後出射的雷射，該雷射以光柵5的閃耀角為入射角，入射到光柵5的表面上的雷射發生色散效應，由此選擇雷射光譜寬度與中心波長。光柵5採用Littrow自準的擺放模式，使得滿足光柵5閃耀條件的波長雷射按原路反射回去。由於光路可逆原理，從光柵5返回的雷射再次入射到輸出耦合鏡2上，這樣實現了雷射的往復振盪。光柵5優選為一個中階梯光柵，更優選為Littrow光柵（對於常見的光柵方程d（sinα+sinβ）＝mλ，使α＝β＝αB，其中αB為閃耀角，即為Littrow自準模式的光柵）。
對於準分子雷射器，當激發態的分子數遠多於基態準分子數，就形成粒子數反轉，準分子從激發態躍遷回基態時，釋放出光子，經諧振腔振盪放大，最後成為雷射出射。常見的準分子雷射器出射的雷射位於紫外波段，如ArF雷射器產生193納米雷射，KrF雷射器產生258納米雷射。
對於此時可以產生雷射的諧振腔有兩個，他們分別是由稜鏡3、光柵5構成的線寬壓窄模組，線寬壓窄模組與輸出耦合鏡2、雷射放電腔1構成了窄帶諧振腔；同時，反射鏡4作為寬頻反饋模組，雷射放電腔1、輸出耦合鏡2和反射鏡4構成了一個寬頻諧振腔。
窄帶諧振腔的工作原理是這樣的：當雷射放電腔1內的雷射入射到稜鏡3的斜邊時，從直角邊出射的光束相對於入射光擴束倍數約為2倍左右，擴束後的光束以光柵5的閃耀角為入射角投射到光柵5上實現色散，並將所選的特定波長與線寬的光反饋到放電腔進行振盪放大。此時，光柵5和輸出耦合鏡2即構成所述窄帶諧振腔，用於實現窄線寬雷射輸出。
與此同時，由於稜鏡3的反射作用，反射鏡4與輸出耦合鏡2又構成了寬頻諧振腔。反射鏡4優選為具有高反射率的反射鏡。由於沒有色散元件，原則上寬頻諧振腔可以對準分子雷射增益譜內的所有雷射都起振，但是，由於寬頻諧振腔和窄帶諧振腔共用雷射放電腔1和輸出耦合鏡2，所以最終經輸出耦合鏡2輸出的雷射模式為兩諧振腔模式經過模式競爭後勝出的模式，其競爭過程如下：在寬頻諧振腔增益曲線內的各模式，其品質因子是相似的，都從起初的噪聲狀態開始增長，若無外在因素干擾，則各模式增長的速度也近似認為是相同的，其結果是各模式同時振盪、共同存在；而當窄帶諧振腔把對增益曲線內的某一模式加入寬頻諧振腔後，寬頻諧振腔增益曲線內的這一模式的品質因子便被提高了，由於粒子數反轉有一定過程，所以在一定條件下，此模式可以最先超過閾值而振盪，根據模式競爭效應，在一定範圍內（設窄帶諧振腔諧振波長為λi，增益介質的增益譜峰值對應峰值波長為λ0，即λ0模的自然增益最大，則λi模只要能抑制λ0模則其餘模式亦能抑制，故而，此範圍即為λi模能抑制λ0模的範圍），其餘模式便可以被抑制。
為了使窄帶諧振腔模式先起振從而利於其在模式競爭中占優勢，我們選擇寬頻諧振腔的腔長大於窄帶諧振腔的腔長。窄帶諧振腔用於對所述工作氣體產生的雷射進行線寬壓窄，寬頻諧振腔用於對模式競爭勝出後的窄帶諧振腔模式進行諧振放大輸出，其中窄帶諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的MO腔，寬頻諧振腔相當於傳統MOPO雷射器中的PO腔。在傳統放電泵浦的MOPO雙腔結構中，MO腔與PO腔完全分離，各自獨立，兩腔的放電延時可以通過外在電觸發來調節；而在自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統中，由於兩諧振腔共用一個放電腔，所以調節方式如下：在窄帶諧振腔的腔長固定的前提下，通過調節寬頻反饋模組距離雷射輸出模組的長度來改變寬頻諧振腔的腔長，進而控制兩腔的放電延時，完成寬頻諧振腔對窄帶諧振腔模式的諧振放大輸出。最終輸出具有窄線寬、大能量的雷射。
此外，可以採用稜鏡組來代替上述實施例中的單個稜鏡3。稜鏡組中各直角稜鏡依次排列，從斜邊接收雷射放電腔1出射的雷射，從直角邊出射最後射至光柵5。其中稜鏡組中最靠近放電腔1的稜鏡的作用與上述實施例中的單個稜鏡3相同，用於接收由所述雷射放電腔發射的雷射，並將該雷射部分反射至寬頻諧振腔，反射率15％～90％。使用多個稜鏡構成的稜鏡組，可以更容易地實現對特定輸出波長窄線寬雷射輸出的要求。但由稜鏡數量的增多會增大自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統對光能量的吸收與損耗，不利於高能量雷射的輸出。
第二實施例
圖2為該發明的自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統的第二實施例的結構示意圖。如圖2所示，該第二實施例的基本結構也與第一實施例相同，所不同的是在寬頻諧振腔內增加了一個標準具6。所謂標準具是一種多光束干涉原理製成的色散元件。在光學技術領域，法布里—珀羅干涉儀（Fabry-Pérot interferometer）是一種由兩塊平行的玻璃板組成的多光束干涉儀，其中兩塊玻璃板相對的內表面都具有高反射率。法布里—珀羅干涉儀也經常稱作法布里—珀羅諧振腔，並且當兩塊玻璃板間用固定長度的空心間隔物來間隔固定時，它也被稱作法布里—珀羅標準具，或直接簡稱為標準具。
如圖2所示，在該實施例中，線寬壓窄模組包括單個稜鏡3，但也可以由稜鏡組來替代單個稜鏡3。稜鏡3在該第二實施例中為直角稜鏡，其斜邊接收雷射放電腔1出射的雷射，並以該斜邊為入射面將該雷射部分反射至標準具6，該雷射的剩餘部分在稜鏡3中折射並擴束，並從其直角邊出射到光柵5上。
標準具6的線寬壓窄能力低於線寬壓窄模組，即標準具6的透射雷射目標線寬大於線寬壓窄模組的輸出雷射目標線寬，其透射的中心波長與窄帶諧振腔光柵5所選中心波長相同。標準具6被置於寬頻諧振腔內，用於接收由稜鏡3部分反射的雷射，並對入射至寬頻諧振腔的雷射進行一定程度的線寬壓窄，從而在一定程度上減少寬頻諧振腔模數目，進而減少窄帶諧振腔模的模式競爭對手，更利於窄帶諧振腔模在模式競爭中勝出及鎖定，最終易於窄線寬、大能量的雷射輸出。使用標準具6可以針對目標線寬和中心波長更穩定地輸出，但由於它屬於一種損耗元件，置於自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統內時也會可能會影響雷射能量的提高。
榮譽表彰
2017年12月11日，《自種子注入雙腔結構準分子雷射器系統》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
