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射频波导CO2激光放大技术OA

CO2 laser amplification technology based on RF waveguide

中文摘要英文摘要

面向极紫外光刻光源对高功率、高光束质量CO2 种子激光的应用需求,本文开展了基于射频波导体制的CO2 激光放大技术研究.一方面,分析了射频波导放大器的静态插入损耗与输出光束质量随入射光参数的变化关系,确定了最佳模式匹配参数.另一方面,建立了多级射频波导放大仿真模型,理论计算了工作气压与放电泵浦功率等参数对放大倍率的影响规律.在实验中,引入增益介质调控技术,实现了激光系统放大性能的优化.实验结果表明:在 2.5 m的波导长度下,传输效率达到了 91.4%,输出光束在水平方向与竖直方向上的光束质量因子分别为 1.03与 1.05;二级射频波导放大系统的总放大倍率达 68倍,最终获得了重复频率为 50 kHz、脉冲宽度为 20 ns、平均功率为 17.1 W的高光束质量的CO2 激光输出.

Toward the application demand for high-power,high-beam-quality CO2 seed lasers in extreme ul-traviolet lithography light sources,the CO2 laser amplification technology were investigated based on a radio-frequency(RF)waveguide architecture.On one hand,The static insertion loss and output beam quality of the RF waveguide amplifier were measured as a function of incident beam parameters and the optimal mode-matching parameters were determined.On the other hand,a numerical model of the multi-stage RF wave-guide amplification was developed to evaluate the effects of the gas pressure and the discharge pumping power on the amplification factor.The technology of regulating with gain medium was implemented to op-timize the amplification performance in the experiment.The experimental results indicate that the optimal mode-matching conditions were identified with a waveguide length of 2.5 m,yielding a transmission effi-ciency of 91.4%.The beam quality factors of the output beam in the horizontal and vertical directions were 1.03 and 1.05,respectively.An overall amplification factor of 68×was achieved in a dual-stage RF wave-guide amplifier.The system delivered CO2 laser emission with a repetition rate of 50 kHz,a pulse duration of 20 ns,and an average output power of 17.1 W,satisfying the design criteria and demonstrating its suitability for high-power,high-beam-quality seed laser applications.

董祝君;张冉冉;周益平;曾文彬;赵崇霄;黄盼;郭劲;陈飞;潘其坤

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049

信息技术与安全科学

CO2激光主振荡功率放大模式匹配增益介质调控

CO2 lasermaster oscillator power amplifiermode-matchinggain medium regulation

《中国光学(中英文)》 2026 (2)

251-257,7

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10.37188/CO.2025-0113

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