橫流脈沖氣體激光器流場(chǎng)檢測(cè)及分析.pdf

1、橫流脈沖氣體激光器具有輸出功率高、效率高及成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛研究，特別是紫外波段輸出的準(zhǔn)分子激光器在光刻領(lǐng)域獲得大量的應(yīng)用，目前已成為極大規(guī)模集成電路光刻的主流光源。該類型的氣體激光器通常都是采用脈沖放電的方式實(shí)現(xiàn)氣體增益，得到激光輸出，而流場(chǎng)的均勻性是決定高脈沖重復(fù)頻率和輸出能量穩(wěn)定性等參數(shù)的關(guān)鍵因素。
　　橫流脈沖氣體激光器的流場(chǎng)檢測(cè)的主要對(duì)象為激光器主放電區(qū)域的工作氣體密度均勻性，由于脈沖放電過程中在主放電區(qū)有大量能量快

2、速沉積，最后以熱能的形式表現(xiàn)出來，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)氣體密度的均勻性發(fā)生變化。本論文中主要采用光學(xué)檢測(cè)方法來對(duì)橫流脈沖氣體激光器的流場(chǎng)特性進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究了TEA CO2激光器和光刻機(jī)用高重頻準(zhǔn)分子激光器兩種橫流脈沖氣體激光器。論文的主要工作如下：
　　(1)研究了用于橫流脈沖氣體激光器流場(chǎng)的光學(xué)測(cè)試方法，分別搭建了基于馬赫曾德干涉法、紋影法和光束偏折法的三套實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)這三種流場(chǎng)檢測(cè)方法的基本原理及在橫流脈沖氣體激光器的流場(chǎng)檢測(cè)中的

3、應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了分析。
　　(2)采用上述三種流場(chǎng)檢測(cè)裝置對(duì)TEA CO2激光器腔內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，觀察到了脈沖放電后腔內(nèi)流場(chǎng)的演化過程，并對(duì)腔內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的氣體流動(dòng)速度進(jìn)行了測(cè)量，此外還對(duì)循環(huán)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的擾動(dòng)進(jìn)行了測(cè)量。另外通過三種流場(chǎng)檢測(cè)裝置的測(cè)量結(jié)果表明：干涉法能夠較全面地對(duì)放電區(qū)間較大，注入能量密度不是很高的TEA CO2激光器的流場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。
　　(3)利用干涉法對(duì)TEA CO2激光器脈沖放電后腔內(nèi)的激波和熱氣團(tuán)

4、擾動(dòng)規(guī)律和特性進(jìn)行了研究，分析了三種激波擾動(dòng)源和激波在腔內(nèi)的傳播規(guī)律，以及熱氣團(tuán)的產(chǎn)生和發(fā)展過程。并進(jìn)一步分析了激光器充電電壓、氣體壓強(qiáng)和氣體成分等不同工作參數(shù)對(duì)激波和熱氣團(tuán)擾動(dòng)規(guī)律的影響。
　　(4)研究了光刻機(jī)用準(zhǔn)分子激光器的腔內(nèi)流場(chǎng)擾動(dòng)，對(duì)比了三種測(cè)試方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定了利用紋影法和光束偏折法來對(duì)光刻機(jī)用準(zhǔn)分子激光器流場(chǎng)擾動(dòng)的空間演化和時(shí)間演化進(jìn)行測(cè)量。并進(jìn)一步利用高靈敏度的光束偏折法對(duì)腔內(nèi)的剩余擾動(dòng)進(jìn)行定量的測(cè)量，并觀察