准分子激光器出光同步信号的电路、装置及激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，具体一种准分子激光器出光同步信号的电路、装置及激光器。

背景技术

准分子激光器是一种波长处于紫外波段的脉冲气体激光器，其工作物质由惰性气体(如氖气、氩气、氪气、氙气等)和卤族元素(如氟、氯、溴等)组成。在基态时，呈两种原子气体混合状，被短脉冲电流激发到高能级时生成化合物，化合物的每个分子由两种气体各贡献一个原子组成，呈准分子态。当电子从高能级跃迁到低能级时辐射出紫外激光。

准分子激光器在与光刻机通讯时，需要给光刻机提供一个出光的同步信号，而如何保证同步信号的实时性等是很重要的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，克服现有的技术的不足，提供一种准分子激光器出光同步信号的电路、装置及激光器，能够保证且提高同步信号的实时性。

为达到上述技术目的，一方面，本实用新型提供的一种准分子激光器出光同步信号的电路，包括：依次连接的光电二极管、光电转换电路、一级的单稳态触发器以及二级的单稳态触发器；所述光电转换电路包括运算放大器；所述光电二极管的一端与光电转换电路中的初始运算放大器连接，光电转换电路中的末端运算放大器与一级的单稳态触发器的输入端连接；所述一级的单稳态触发器的输出端与所述二级的单稳态触发器的输入端连接，所述一级的单稳态触发器与所述二级的单稳态触发器的时间设置端均设置有对应的预置外围电路，提供对应时间的信号，以使所述二级的单稳态触发器的输出端最终输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号。

具体的，所述二级的单稳态触发器的输出端与光刻机连接，所述预置传输时间范围是指准分子激光器提供光信号到光刻机接收到对应的电压信号的时间范围。

具体的，所述光电转换电路包括：两个连接的运算放大器；所述光电二极管的一端与第一运算放大器的负输入进行连接，所述第一运算放大器的输出通过第一预置电阻连接第二运算放大器的负输入；在第一运算放大器的负输入与输出间并联有第二预置电阻和第一预置电容，在第二运算放大器的负输入与输出间并联有第三预置电阻和第二预置电容，所述第二运算放大器的输出与所述一级的单稳态触发器的输入端连接。

具体的，第一运算放大器和第二运算放大器的输入偏置电流的范围为-0.05微安至-0.5微安，以及输入失调电流的范围为0.01微安至0.4微安，第一运算放大器和第二运算放大器的压摆率SR的范围均为45伏至85伏。

具体的，所述一级的单稳态触发器的输入端设置为满足电压信号的上升沿进行触发；所述一级的单稳态触发器的第一时间设置端连接有第三预置电容、第四预置电阻和第一预置电源，且所述一级的单稳态触发器的第二时间设置端连接至第三预置电容与第四预置电阻之间。

具体的，所述二级的单稳态触发器的输入端设置为满足一级的单稳态触发器输出的电压信号的下降沿进行触发，且所述二级的单稳态触发器的输出端通过预置接口与光刻机连接；所述二级的单稳态触发器的第一时间设置端连接有第四预置电容、第五预置电阻和第二预置电源，且所述二级的单稳态触发器的第二时间设置端连接至第四预置电容与第五预置电阻之间。

具体的，所述一级的单稳态触发器的输入引脚AA与第二运算放大器的输出连接，所述一级的单稳态触发器的输入引脚BA以及输入引脚CDA分别连接第一预置电源；所述一级的单稳态触发器的第一设定时间的引脚T1A依次连接有第三预置电容、第四预置电阻以及第一预置电源，所述一级的单稳态触发器的第二设定时间的引脚T2A连接至第三预置电容与第四预置电阻之间。

具体的，所述二级的单稳态触发器的输入引脚BA与所述一级的单稳态触发器的输出端连接，所述二级的单稳态触发器的输入引脚AA接地，以及所述二级的单稳态触发器的输入引脚CDA连接第二预置电源；所述二级的单稳态触发器的第一设定时间的引脚T1A依次连接有第四预置电容、第五预置电阻以及第二预置电源；所述二级的单稳态触发器的第二设定时间的引脚T2A连接至第四预置电容与第五预置电阻之间。

另一方面，本实用新型提供的一种准分子激光器出光同步信号的装置，包括：上述所述的电路的任意一项。

另一方面，本实用新型提供的一种激光器，包括：上述所述的电路的任意一项。

在本申请实施例中，准分子激光器出光同步信号的电路，包括：依次连接的光电二极管、光电转换电路、一级的单稳态触发器以及二级的单稳态触发器；所述光电转换电路包括运算放大器；光电二极管的一端与光电转换电路中的初始运算放大器连接，光电转换电路中的末端运算放大器与一级的单稳态触发器的输入端连接；一级的单稳态触发器的输出端与所述二级的单稳态触发器的输入端连接，所述一级的单稳态触发器与所述二级的单稳态触发器的时间设置端均设置有对应的预置外围电路，提供对应时间的信号，以使所述二级的单稳态触发器的输出端最终输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号。

其中，预置传输时间范围可以是如快速时间范围。由此可以通过输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号，使得光刻机可以在较短时间内接收到该信号，提高了且保证了实时性，同时使得光刻机可以较为准确地接收到该信号，满足接收到稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例的出光同步信号的结构的示意图；

图2为本申请实施例的出光同步信号的电路的示意图；

图3为本申请实施例的光电转换的仿真波形的示意图；

图4为本申请实施例的脉宽仿真波形的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本申请提供了一种准分子激光器出光同步信号的电路，该电路包括：依次连接的光电二极管101、光电转换电路102、一级的单稳态触发器103以及二级的单稳态触发器104；光电转换电路102包括运算放大器；光电二极管101的一端与光电转换电路102中的初始运算放大器连接，光电转换电路102中的末端运算放大器与一级的单稳态触发器103的输入端连接；一级的单稳态触发器103的输出端与二级的单稳态触发器104的输入端连接，一级的单稳态触发器103与二级的单稳态触发器104的时间设置端均设置有对应的预置外围电路，提供对应时间的信号，以使二级的单稳态触发器104的输出端最终输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号。

需要说明的是，该电路可以应用在激光器中，或其它同步装置中。

准分子激光器在与光刻机通讯时，需要给光刻机提供一个出光同步信号，这个信号时间级要求是纳秒级的传输时间(即从产生光信号到光刻机接收到电信号，即预置传输时间范围)，以及微秒级的信号波形宽度时间，即预置波形宽度。如传输时间是X纳秒左右，信号波形宽度时间是Y微秒左右。

在准分子激光器出光后，提供表示出光的光信号，通过光电二极管101将光信号转换为对应的电流信号。

准分子激光器在发出激光后，需要给光刻机提供同步信号，该激光器提供了表示出光含义的光信号。该光信号通过光电二极管101将该光信号转换为对应电流信号。

如图1所示，光电二极管101、光电转换电路102、一级的单稳态触发器103以及二级的单稳态触发器104可以组成一个转换装置。一级的单稳态触发器103以及二级的单稳态触发器104是指一级的单稳态触发器103在二级的单稳态触发器104的前级，而二级的单稳态触发器104是在一级的单稳态触发器103的后级。二级的单稳态触发器104的输出端与光刻机连接，其中，预置传输时间范围是指准分子激光器提供光信号到光刻机接收到对应的电压信号的时间范围。

通过光电转换电路102将电流信号转换为对应的电压信号，并基于电压信号以及一级的单稳态触发器103输出第一预置时间级的脉宽的电压信号，即预置传输时间范围的电压信号。

其中，第一预置时间级的脉宽是指光信号被准分子激光器提供到光刻机接收电压信号的时间，即预置传输时间范围。如X纳秒，该时间可以具有预置的误差，该误差可以根据需求进行设定。则该范围可以是X-预置误差纳秒数，至X+预置误差纳秒数。

此外，当该纳秒级的脉宽即第一预置时间级的脉宽要求是Xns，这个时间如果通过模拟电路或者软件方式实现，难度较大。而本申请实施例是通过光电转换和逻辑电路来实现。

具体的，光电转换电路102包括：两个运算放大器；光电二极管102的一端与第一运算放大器的负输入进行连接，第一运算放大器的输出通过第一预置电阻连接第二运算放大器的负输入；在第一运算放大器的负输入与输出间并联有第二预置电阻和第一预置电容，在第二运算放大器的负输入与输出间并联有第三预置电阻和第二预置电容，第二运算放大器的输出与一级的单稳态触发器103的输入端连接。以使将电流信号通过第一运算放大器的负输入进入到光电转换电路102中，转换为对应的电压信号。

例如，接上文，如图2所示，光电转换电路包括运放A201(即第一运算放大器)以及运放B202(即第二运算放大器)，且每个运算放大器具有对应的外围电路。其中，在运放A201的负输入与输出间并联有预置电阻R1和预置电容C1，且预置电阻R1为4.7kΩ～5.49kΩ(最佳取4.99kΩ)和预置电容C1为13pF～18pF(最佳取16pF)，且运放A201的正输入接地，负输入还与光电二极管101的输入连接。运放A201的电源端VSS为-12V伏，电源端VDD为12伏。在运放B202的负输入与输出间并联有预置电阻R5和预置电容C4，预置电阻R5为274～332Ω(最佳取309Ω)，预置电容C4为200pF～390pF(最佳取270pF)，运放B202的正输入接地，其负输入通过预置电阻R4与运放A201的输出连接。预置电阻R4为309Ω，运放B202的电源端未接电源。由此，光电二极管101的输出电流信号即可直接进入光电转换电路中的运算放大器进行信号处理，得到对应的电压信号，从运放B202中输出。光电二极管101的正极接地，负极连接运放A201的负输入。

其中，第一运算放大器和第二运算放大器的输入偏置电流的范围为-0.05微安至-0.5微安，以及输入失调电流的范围为0.01微安至0.4微安，第一运算放大器和第二运算放大器的压摆率SR的范围均为45伏至85伏。

需要说明的是，由于光电二极管101的工作电流很小，容易受到外界干扰，所以得选择输入偏置电流I

另，通过光电转换电路102中的运算放大器的组成，使得产生的纳秒级的脉宽具有低抖动的特性，可以保证且提高激光器与光刻机之间的通信稳定性。相比较软件的实现方式，更加稳定。

具体的，一级的单稳态触发器103的输入端设置为满足电压信号的上升沿进行触发；一级的单稳态触发器103的第一时间设置端连接有第三预置电容、第四预置电阻和第一预置电源，且一级的单稳态触发器103的第二时间设置端连接至第三预置电容与第四预置电阻之间。以使通过电压信号的上升沿触发，使得一级的单稳态触发器103通过其外围电路中对应的预置电容以及预置电阻输出第一预置时间级的脉宽的电压信号。

其中，一级的单稳态触发器103的输入引脚AA与第二运算放大器的输出连接，一级的单稳态触发器103的输入引脚BA以及输入引脚CDA分别连接第一预置电源；一级的单稳态触发器103的第一设定时间的引脚T1A依次连接有第三预置电容、第四预置电阻以及第一预置电源，一级的单稳态触发器103的第二设定时间的引脚T2A连接至第三预置电容与第四预置电阻之间。

如，运放B202输出的电压信号输入至一级的单稳态触发器103的输入引脚AA中，且输入引脚BA以及输入引脚CDA分别连接电源5V，从而使得该触发器的三个输入引脚满足了输入的电压信号的上升沿触发。

且通过一级的单稳态触发器103的外围电路中对应的预置电容以及预置电阻，与其设定时间的引脚T1A以及T2A进行连接，使得一级的单稳态触发器103的输出满足纳秒级的脉宽的电压信号，如Xns的脉宽的电压信号。且一级的单稳态触发器103的电源端VDD连接了供电电源5V，且其电源端VSS接地。

一级的单稳态触发器的103的外围电路是其第一设定时间的引脚T1A(即时间设置端)依次连接有预置电容C2，为0.015nF～0.022nF(最佳取0.018nF)、预置电阻R2，为4.7kΩ～5.49kΩ(最佳取5.1kΩ)，以及供电电压5V。第二设定时间的引脚T2A连接至预置电容C2与预置电阻R2之间。由此，通过一级的单稳态触发器103的外围电路的电路器件，产生范围在：X-预置误差纳秒数，至X+预置误差纳秒数的脉宽，根据公式t

一级的单稳态触发器103可以选择ns纳秒级的器件，比如CD4538。

基于一级的单稳态触发器103输出的电压信号以及二级的单稳态触发器104输出第二预置时间级的脉宽的电压信号，以使光刻机接收到第二预置时间级的脉宽的电压信号。

其中，第二预置时间级的脉宽的电压信号，如预置微秒级的脉宽的电压信号是指电压信号的波形宽度，如Yus微秒，即预置波形宽度，该时间可以具有预置的误差，该误差可以根据需求进行设定。则该范围可以是Y-预置误差微秒数，至Y+预置误差微秒数。

具体的，二级的单稳态触发器104的输入端设置为满足一级的单稳态触发器103输出的电压信号的下降沿进行触发，且二级的单稳态触发器104的输出端通过预置接口与光刻机连接；二级的单稳态触发器104的第一时间设置端连接有第四预置电容、第五预置电阻和第二预置电源，且二级的单稳态触发器104的第二时间设置端连接至第四预置电容与第五预置电阻之间。

通过一级的单稳态触发器103输出的电压信号的下降沿触发，使得二级的单稳态触发器104通过其外围的预置电容以及预置电阻输出第二预置时间级的脉宽的电压信号。

其中，二级的单稳态触发器104的输入引脚BA与一级的单稳态触发器103的输出端连接，二级的单稳态触发器104的输入引脚AA接地，以及二级的单稳态触发器104的输入引脚CDA连接第二预置电源；二级的单稳态触发器104的第一设定时间的引脚T1A依次连接有第四预置电容、第五预置电阻以及第二预置电源；二级的单稳态触发器104的第二设定时间的引脚T2A连接至第四预置电容与第五预置电阻之间。

例如，如图3所示，一级的单稳态触发器103的输出引脚QA输出的电压信号输入至二级的单稳态触发器104的输入引脚BA中，且输入引脚AA接地，以及输入引脚CDA连接电源5V，从而使得该触发器的三个输入引脚满足了输入的电压信号的下降沿触发。

且通过二级的单稳态触发器104的外围电路中对应的预置电容以及预置电阻，与其设定时间的引脚T1A以及T2A进行连接，使得二级的单稳态触发器104的输出满足微秒级的脉宽的电压信号，如Yus的脉宽的电压信号。且二级的单稳态触发器104的电源端VDD连接了供电电源5V，且其电源端VSS接地。

例如，如图3所示，二级的单稳态触发器的104的外围电路是其第一设定时间的引脚T1A(即时间设置端)依次连接有预置电容C3，为1.5nF～2.2nF(最佳取1.8nF)、预置电阻R3，为4.7kΩ～5.49kΩ(最佳取5.1kΩ)，以及供电电压5V。第二设定时间的引脚T2A连接至预置电容C3与预置电阻R3之间。由此，通过二级的单稳态触发器104的外围电路的电路器件，产生范围在：Y-预置误差微秒数，至Y+预置误差微秒数的脉宽，根据公式t

二级的单稳态触发器104可以选择ns纳秒级的器件，比如CD4538。

通过仿真可以实现上述同步信号的提供，如图3所示，示出了仿真的光电转换波形，其中，示出了光电二极管的信号波形A301一级光电转换电路的信号波形B302。

如图4所示，示出了仿真的脉宽的电压信号的波形，其中，示出了脉宽为Xns的脉宽波形A401以及脉宽为Yus的脉宽波形B402。

本申请实施例还提供了一种准分子激光器出光同步信号的装置，包括：依次连接的光电二极管、光电转换电路、一级的单稳态触发器以及二级的单稳态触发器；光电转换电路包括运算放大器；光电二极管的一端与光电转换电路中的初始运算放大器连接，光电转换电路中的末端运算放大器与一级的单稳态触发器的输入端连接；一级的单稳态触发器的输出端与所述二级的单稳态触发器的输入端连接，一级的单稳态触发器与所述二级的单稳态触发器的时间设置端均设置有对应的预置外围电路，提供对应时间的信号，以使二级的单稳态触发器的输出端最终输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号。

此处就不再赘述了，未能详尽的内容请参考前文所述的内容。该装置是前文的转换装置。

本申请实施例还提供了一种激光器，依次连接的光电二极管、光电转换电路、一级的单稳态触发器以及二级的单稳态触发器；光电转换电路包括运算放大器；光电二极管的一端与光电转换电路中的初始运算放大器连接，光电转换电路中的末端运算放大器与一级的单稳态触发器的输入端连接；一级的单稳态触发器的输出端与二级的单稳态触发器的输入端连接，一级的单稳态触发器与二级的单稳态触发器的时间设置端均设置有对应的预置外围电路，提供对应时间的信号，以使二级的单稳态触发器的输出端最终输出满足预置传输时间范围的预置波形宽度的电压信号。

此处就不再赘述了，未能详尽的内容请参考前文所述的内容。应理解，该激光器包括上述装置。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本实用新型的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本实用新型具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比较清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本实用新型实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。