用於修整同步脈衝形狀的方法和系統的製作方法

2023-10-08 15:47:59

專利名稱：用於修整同步脈衝形狀的方法和系統的製作方法
技術領域：
0001通過採用一種具有兩個或更多個共用共同部分的次諧振器的
雷射器，可加強對雷射脈衝寬度和/或能量廓形的控制。
背景技術：
0002工作在高脈衝重複率上的二極體抽運(DP)、固態(SS)激
光器廣泛應用於包括雷射微機械加工在內的多種應用中。在這些雷射 器中，脈衝寬度主要是由諧振器的設計決定，並且受到用於給定雷射 介質的雷射抽運程度和脈衝重複率的影響。 一旦諧振器被構造出來， 僅有極少的可行方法可以在給定抽運程度和脈衝重複率下更改特定激 光介質的脈衝寬度或者時間能量廓形。然而，對於諸如加工鏈路特別 是在迭層中)的某些應用而言，希望更好地控制住脈衝寬度和時間能 量廓形，同時維持其它雷射脈衝參數。
0003採用快速二極體主振蕩器/光纖放大器(MOPA)配置的雷射 器是可以給出具有大約1納秒到IO納秒可調脈衝寬度的大致上為正方 形的能量廓形雷射脈衝，但是現有的光纖放大器僅能給出隨機的未被 極化的雷射輸出，並且通常具有不適宜的較寬波長光譜輸出，這造成 難以得到足夠小的聚焦光束光點尺寸以執行期望的微機械加工操作、 而不影響附近的襯底或其它材料。Sim等人的美國專利申請第 10/921,481號和第10/921,765號描述了獲取MOPA脈衝的方法，該脈 衝具有特別針對特定應用修整的能量廓形，這兩項專利申請轉讓給了 本發明申請的受讓人。
0004電光(E-O)裝置也可用作光閘，以對雷射脈衝的能量廓形或 脈衝寬度進行重新整形。然而，以高重複率(尤其是約40kHz以上) 來操作E-0裝置，並將雷射脈衝和E-0裝置的動作同步至期望的精度， 在實際限制下是極其困難的。
0005由產生分別具有不同的時間能量廓形和脈衝寬度的脈衝的兩
個獨立雷射器所發出的雷射脈衝，在理論上，可以被組合以提供期望 特徵的組合的能量廓形和脈衝寬度。然而，在實際中，這種獨立產生 的脈衝的組合會承受雷射脈衝抖動，該雷射脈衝抖動是雷射脈衝啟動 相對於雷射脈衝啟動控制信號的隨機波動，該隨機波動是典型Q開關
雷射器所固有的。在許多應用中，脈衝抖動通常是大於5納秒到30納 秒，這取決於雷射器的設計和雷射脈衝的重複率。此脈衝抖動通常是 大到難以促進產生具有期望精度的脈衝組合，尤其是當期望組合脈衝 組以小於200納秒的時間間隔發生時。例如，類似雷射鏈路加工的應 用的一致的可復現的脈衝能量廓形可能要求在兩個脈衝之間具有優於 1納秒的時序穩定性。這個同步問題在高重複率時會變成更加重要，尤 其是例如在約40kHz以上的重複率時。

發明內容
0006
一些實施例的目標是提供一種用於控制雷射脈衝的能量廓形 和/或脈衝寬度的雷射器和/或方法。
0007本發明的一個實施例採用兩個或更多個次諧振器，它們共用 共同的諧振器部分，以使得產生雷射的動作大致上自同步。每個次諧 振器是具有不同的設計配置(諸如次諧振器長度)，其適於提供至少一 種不同的脈衝能量廓形和/或脈衝寬度特性。當諧振器的共用部分包括 輸出埠時，所生成的雷射輸出提供獨特的雷射輸出脈衝，此雷射輸 出脈衝合併由次諧振器的配置所給予的能量廓形和/或脈衝寬度特性。 在一些實施例中，次諧振器共用共同諧振器部分中的雷射介質；並且 在一些實施例中，每個次諧振器部分可具有其本身的雷射介質。在一 個實施例中，長次諧振器與短次諧振器共用共同諧振器部分，以產生 具有短上升時間和長脈衝寬度的雷射脈衝。
0008在一些實施例中，共同諧振器部分包括高反射率反射鏡，同 時，每個次諧振器部分具有其本身的輸出埠。此後，來自每個次諧 振器的雷射廓形特性是可在諧振器之外重新組合，同時，許多雷射脈 衝抖動的負面後果可被顯著降低。在廓形被重新結合為雷射輸出脈衝 之前，次諧振器輸出的不同廓形可經過不同的可選的諧波變換技術處 理，容許雷射輸出脈衝具有採用多於一個雷射波長的特別修整過的廓
形。在其它的實施例中，可控制這些不同的波長廓形使其相對彼此發 生於不同的時間。
0009在參照結合了附圖的優選實施例的詳細描述後，額外的方面
和優勢將顯而易見。


0010圖1是由兩個次諧振器組成之雷射器的原理圖，其中的次諧 振器具有包括雷射介質和輸出埠的共同諧振器部分。
0011圖2A是由兩個次諧振器組成之雷射器的原理圖，其中的每個 次諧振器包括雷射介質，這兩個次諧振器共用其內部並未裝設雷射介 質的共同諧振器部分。
0012圖2B是由兩個次諧振器組成的替代性雷射器的原理圖，其中 的每個次諧振器包括雷射介質和聲光調製器(AOM)，這兩個次諧振器 共用其內部並未裝設雷射介質的共同諧振器部分。
0013圖3A是由兩個次諧振器組成的雷射器的原理圖，其中的每個 次諧振器包括有雷射介質和輸出埠，這兩個次諧振器共用具有高反 射率反射鏡的共同諧振器部分。
0014圖3B是由兩個次諧振器組成的替代性雷射器的原理圖，其中 的每個次諧振器包括雷射介質、聲光調製器(AOM)、輸出埠，這兩 個次諧振器共用具有高反射率反射鏡的共同諧振器部分。
0015圖4A到圖4C是功率對應時間的圖形，分別表示所產生的輸 出脈衝的短次諧振器廓形、長次諧振器廓形和特別修整過的廓形。
0016圖5A到圖5C是功率對應時間圖形，分別表示出採用第一示 例性時間延遲時，所產生的輸出脈衝的短次諧振器廓形、長次諧振器 廓形和特別修整過的廓形。
0017圖6A到圖6C是功率對應時間圖形，分別表示出採用第二示 例性時間延遲時，所產生的輸出脈衝的短次諧振器廓形、長次諧振器 廓形和特別修整過的廓形。
0018圖7A到圖7C是功率對應時間圖形，分別表示出採用第三示 例性時間延遲時，所產生的輸出脈衝的短次諧振器廓形、長次諧振器 廓形和特別修整過的廓形。
具體實施例方式
0019圖1為雷射器10的示意圖，該雷射器具有與光束分離器16 集成在一起的長次諧振器12和短次諧振器14，以採用共同諧振器部分 18。光束分離器16可以是部分反射和部分透射的反射鏡，以容許基本 同時在長次諧振器12與短次諧振器14中產生振蕩。替代性地，光束 分離器16也可以是偏光鏡，其容許短次諧振器14內基本為P-極化激 光束、和在長次諧振器12內基本為S-極化雷射束的振蕩。
0020參見圖1，長次諧振器12由沿光學路徑26布置的長次諧振器 反射鏡22和輸出埠 24限定。長次諧振器12包括共同諧振器部分18 和長次諧振器部分28。短次諧振器14可由短次諧振器反射鏡34和輸 出埠 24限定，因此，短次諧振器14包括共同諧振器部分18和短次 諧振器部分36。雷射器10也可採用帶有降損鏡40的可選的降損子部 分38。長次諧振器反射鏡22、短次諧振器反射鏡34、以及可選的降損 鏡40，優選地都是對於由雷射介質42所產生的期望波長具有高反射性
(HR)的，雷射介質42布置在共同的諧振器部分18中。
0021雷射介質42優選地包含諸如Nd:YAG、 Nd:YLF、 Nd:YV04 或Yb:YAG的常規固態激射物，從而可以獲得它們全部的典型雷射波 長以及它們的諧波。在一些實施例中，雷射介質42是通過一個或更多 個二極體或是二極體陣列(未示出)而從側邊直接或間接地抽運出來。 然而，本領域技術人員會意識到如果長次諧振器反射鏡22、短次諧 振器反射鏡34或可選的降損鏡40是被適當地用作期望的抽運波長上 的輸入耦合器，則抽運源可安置在長次諧振器反射鏡22、短次諧振器 反射鏡34或可選的降損鏡40中的一個或更多個的後面。可額外地或 替代性地採用其它為人熟知的光學組件(未示出)以促進端抽運。本 領域技術人員會意識到可採用一個或更多個燈具、雷射器或其它抽 運裝置以提供抽運光，並且雷射介質42可替代性地採用不同類型的激 光介質，諸如氣體、二氧化碳、準分子，或銅蒸氣雷射介質。
0022共同諧振器部分18也優選地包括沿光學路徑26布置的Q開 關44，諸如聲光調製器(AOM)或電光調製器(EOM)。孔48也可包 括在共同諧振器部分18內，並且可優選地布置在雷射介質42或Q開
關44與輸出埠 24之間。輸出埠24優選地是輸出耦合鏡，該耦合 鏡對於由雷射介質42產生的優選波長而言是部分反射的(PT)(約5% 到20%透射率)。
0023示例性雷射輸出重複率大於約lHz，大於約lKHz，大於約 25kHz，大於約40KHz，或者大於約lOOKHz和高達約500KHz或大於 約500KHz。在典型實施例中，其它的脈衝參數包括但不限於約1Hz 到高約500kHz的雷射輸出重複率時的0.1微焦耳到10微焦耳和甚至 高達IOO毫焦耳的雷射能量。
0024如果需要的話， 一個或更多個波長變換器52可沿光學路徑26 布置於共同諧振器部分18之外，以將雷射輸出50a變換成為諧波雷射 輸出。每個波長變換器52優選地包含一個或更多個非線性晶體，諸如 KTP (磷酸鈦化鉀，KTiOP04)、 BBO (貝塔硼酸鋇，貝塔-BaB204)和 LBO (硼酸鋰，LiB305)，以進行波長變換。典型的基本雷射波長包括 但不限於1064納米，其在下列波長處具有諧波波長532納米(頻率 加倍)、355納米(頻率變成三倍)、266納米(頻率變成四倍)和213 納米(頻率變成五倍)。本領域技術人員會意識到波長變換器52可 替代性地安置在共同諧振器部分18內，以進行諧振腔內的頻率變換。
0025由於短次諧振器14和長次諧振器12共用共同諧振器部分18， 所以這兩個次諧振器12、 14中的雷射能量和產生雷射的動作被耦合。 該雷射動作的耦合可如同從一個次諧振器至另一個次諧振器注入籽 晶，故這兩個(或更多個)次諧振器的產生雷射的動作能夠大致上自 同步為具有高廓形穩定性的單一雷射脈衝。
0026圖2A是一個具有長次諧振器82a和短次諧振器84a的雷射器 80a的原理圖，長次諧振器82a和短次諧振器84a與光束分離器16集 成在一起，以採用共同諧振器部分88a。共同諧振器部分88a與長次諧 振器部分92a光學連通，以形成長次諧振器82a;並且共同諧振器部分 88a與短次諧振器部分94a光學連通，以形成短次諧振器84a。圖2A 中的雷射器80a與圖1中的雷射器IO非常相似，故它們相應組件中的 很多組件以類似的方式標註。
0027雷射器80的一個主要差異是長次諧振器部分92a包含雷射 介質42a，而短次諧振器部分94a包含雷射介質42b，以容許雷射輸出
50b,的脈衝的能量廓形160 (圖4-7)更為多樣化。在多數實施例中， 雷射介質42a和42b優選地包含相同的激射物，但是，本領域技術人 員會意識到只要雷射介質42a與42b的雷射波長大致上相似，則這 兩個雷射介質可以有所不同，諸如在成份、尺寸、配置，或摻質濃度 方面。在一個實施例中，雷射介質42a可以是杆形、盤形、矩形平行 管形、立方體形、晶片形、板形或其它形狀，而雷射介質42b則可以 是這些形狀中的不同形狀。
0028在一些優選實施例中，相同的抽運源以相同的抽運耦合方法、 並且以相同的抽運程度和時序方案、通過使用常規上已知的驅動電子 裝置抽運雷射介質42a與42b。對於某些應用，諸如連接分離，CW抽 運通常是優選的。在其它實施例中，不同的抽運源以不同的抽運耦合 方法、並/或以不同的抽運程度和時序方案、通過使用常規上已知的驅 動電子裝置抽運雷射介質42a與42b。在一些實施例中，雷射介質42a 是被端抽運，而雷射介質42b則是被側抽運，或者反之亦然。
0029儘管共同諧振器部分88a也可包含雷射介質42，但是這樣的 實施例並不是優選的。可在長次諧振器部分92a和短次諧振器部分94a 中都採用可選的偏光鏡90，但是，作為實例，圖中將可選的偏光鏡92a 布置在長次諧振器92a中。
0030圖2B是與雷射器80a非常相似的替代性雷射器80b的原理圖， 故它們相應組件中的很多組件以類似的方式標註。雷射器80a的一個 主要差異是從共同諧振器部分88b處去掉了共同Q開關44，並且兩 個獨立的Q開關44a和44b (諸如AOM)分別被插入長次諧振器部分 92b和短次諧振器部分94b。 Q開關44a和44b可由單一驅動器(諸如 RF驅動器，圖中未示出)或分開的但同步的獨立驅動器在相同的時間 啟動。
0031替代性地，Q開關44a和44b可由分開的獨立驅動器在不同 的時間啟動，以進一步增強雷射輸出50b2的脈衝廓形160的修整能力。 為了要確保兩個次諧振器82b與84b之間的雷射能量耦合，本領域技 術人員會意識到應當限制Q開關44a與44b啟動之間的時間延遲， 以使得產生雷射的動作在容納其它Q開關的次諧振器中停止之前，後 續被啟動的Q開關應該被啟動。儘管圖2B中未示出偏光鏡90，但是
可在次諧振器部分92b和94b中的一個或多個部分內、和域共同諧振 器部分88b內使用偏光鏡。
0032圖3A是具有長次諧振器112a和短次諧振器114a的雷射器110a 的原理圖，其中的兩個次諧振器112a、 U4a與光束分離器16集成在一 起，以採用共同諧振器部分118a。共同諧振器部分118a與長次諧振器 部分122a光學連通，以形成長次諧振器112a;並且共同諧振器部分118a 與短次諧振器部分124a光學連通，以形成短次諧振器114a。圖3A中 的雷射器110a與圖2A中的雷射器80a非常相似，故它們相應組件中 的很多組件以類似的方式標註。這些雷射器間的一個主要差異是在 雷射器110a中，用高反射鏡116來取代輸出埠24，並且用短輸出端 口 24c與長輸出埠 24d來取代長次諧振器反射鏡22和短次諧振器反 射鏡34，以分別提供雷射輸出50d和50山的不同的但是時間同步的廓 形150和152 (圖4-圖7)。 一個或更多個額外的或替代性的孔48可包 括在雷射介質42c、 42d與相應的輸出埠 24c、 24d之間的次諧振器 部分122a和124a內。
0033本領域技術人員會意識到無論雷射輸出50Cl、 50d,的廓形 150和152是否被重新組合，這些廓形150、 152可以被視為形成具有 特別修整過的能量廓形特性的單一時間脈衝，原因是廓形150、 152由 具有高時序精度的共同諧振器部分在時間上結合在一起。可通過常規 光學器件(諸如反射鏡130和合成器132)引導並重組雷射輸出50Cl、 50dp以提供具有特別修整過的脈衝的同步雷射輸出50e,。替代性地， 可獨立使用雷射輸出50d與50dp以提供特別修整過的同步脈衝，其
不同能量廓形部分撞擊分開的目標或目標位置。0034雷射輸出50c和50d也可分別通過可選的波長變換器52c和 52d，這兩個波長變換器可給出相同或不同的波長變換。在一個實例中， 雷射輸出50c被變換為第二諧波波長，而雷射輸出50d被變換為第四 諧波波長。這樣的雷射輸出50Cl、 50山可被重組，以提供雷射輸出50ei 的特別修整過的脈衝，以使得每個脈衝均包含有兩個或更多個所選擇 的波長。
0035圖3B是與圖3A中示出的雷射器110a非常相似的替代性雷射 器110b的示意圖，故它們相應組件中的很多組件以類似的方式標註。
在雷射110b —個主要差異是:從共同諧振器部分118b處去掉了共同Q
開關44，並且兩個獨立的Q開關44a和44b (諸如AOM)分別被插入 長次諧振器部分122b和短次諧振器部分124b。 Q開關44a和44b可由 單一驅動器(諸如RF驅動器，圖中未示出)或分開的但同步的獨立驅 動器在相同的時間啟動。
0036Q開關44a和44b可在不同時間由分開的單獨的驅動器啟動， 以進一步加強雷射輸出50e2的脈衝廓形160的整修能力。在一些實施 例中，可限制Q開關44a與44b啟動之間(或是反之亦然)的時間延 遲，以使得產生雷射的動作在容納其它Q開關的次諧振器中停止之前， 後續被啟動的Q開關能夠被啟動，以進一步促進兩個次諧振器112b與 114b之間的雷射能量耦合。
0037由任意示例性實施例提供的雷射輸出50a、 50b,、 50b2、 50c,、 50c2、 50山、50d2、 50ejn50e2 (通稱為雷射輸出50)的脈衝優選地由 光束輸送系統朝著各自的目標引導，此目標也可被目標定位系統移動。 光束輸送系統可包括多種可選的常規光學組件，諸如光束擴展器、反 射鏡和聚焦透鏡，以產生聚焦光點尺寸。對於鏈路加工而言，聚焦激 光點的直徑通常是在約0.5微米與約3微米之間的範圍內，並且優選地 比鏈路寬度大40%到100%，這取決於鏈路寬度、鏈路間距尺寸、鏈路 材料和其它鏈路構造與處理的考慮。對於其它雷射應用，雷射點的尺 寸可從十分之幾微米調整到數百微米，以適應其應用需求。
0038Overbeck的美國專利第4,532,402號、"Method and Apparatus for Positioning a Focused Beam on an Integrated Circuit"中詳細描述了一 種優選的光束傳送和定位系統。此種定位系統是可替代性地或額外地 採用Cutler等人的美國專利第5,751,585號、Cutler的美國專利第 6,430,465 B2號、Unrath等人的美國專利第6,816,294號和/或Barrett 等人的美國專利第6,706,999號中所描述的改善內容或光束定位器，這 些專利已被轉讓給本專利申請案的受讓人。也可採用其它固定頭
(fixed-head)系統、快速定位器頭系統，諸如檢流計式、壓電式、或 音圈控制鏡，或是線性馬達驅動常規定位系統、或奧勒岡州波特蘭市 Electro Scientific Industries, Inc製造的5300、 9300或9000機型系列中
所採用的定位系統。
0039由於每個雷射脈衝的整個持續時間少於IOOO納秒(通常少於 300到500納秒)， 一種典型的鏈路加工定位系統可將一雷射點位置在 這樣的1000納秒的周期內移動小於約0.1微米(比鏈路寬度還要短的 距離)。因此，雷射系統可在移動中(on the fly)加工鏈路，也就是說， 當雷射系統發出雷射脈衝時，定位系統不必停止移動。在一些實施例 中，不管尖峰或頂點何時被定位，長次諧振器廓形和短次諧振器廓形 的雷射點包含連接寬度。
0040再次參見圖1到圖3，長次諧振器12、 82a、 82b、 U2a和112b (通稱為長次諧振器12)和短次諧振器14、 84a、 84b、 114a和114b (通稱為短次諧振器14)的特性是不同的，並且獨立地被選擇以向激 光輸出50提供期望的特性。在一個實施例中，長次諧振器12和短次 諧振器14的長度被挑選以向雷射輸出50賦予特定脈衝廓形。特別地， 調整短次諧振器部分36、 94a、 94b、 124a和124b (通稱為短次諧振器 部分36)的長度以與對應的共同諧振器部分18、 88a、 88b、 118a和118b (通稱為共同諧振器部分18)的長度配合，來為雷射輸出50的脈衝賦 予短的持續時間上升邊緣；並且調整長次諧振器部分28、 92a、 92b、 122a和122b (通稱為長次諧振器部分28)的長度以與對應的共同諧振 器部分18的長度配合，來為雷射輸出50的脈衝賦予長的脈衝寬度。 可獨立選擇這些脈衝特性的特定值，並且，可結合其它雷射參數選擇 短次諧振器部分36、長次諧振器部分28和共同諧振器部分18的長度 或其它特性，以獲得雷射輸出50的期望脈衝廓形。0041諧振器特性與脈衝廓形之間的關係相對複雜。然而，對於具 有給定抽運能量的給定雷射增益係數而言，脈衝寬度主要取決於在產 生雷射的動作期間，光子在諧振器與反射鏡之間所做的"來回運動"的 次數。因而，對於工作於具有給定雷射介質42、給定抽運程度、給定 脈衝重複率的類似參數下的特定雷射器而言，脈衝寬度通常是直接與 諧振腔長度成正比。因此， 一般而言，諧振腔越短，脈衝寬度就越短； 而諧振腔越長，脈衝寬度就越長。在鏈路加工的實例中，具有長為8 釐米到10釐米的諧振器的典型Nd:YAG雷射器，由3瓦的二極體抽運， 該雷射器在20KHz上具有約10納秒的脈衝寬度。因此，舉例而言， 通過保持其它參數大體相同並選擇性地縮短諧振器，可獲得5納秒的
脈衝寬度；或者通過選擇性地加長諧振器，可獲得20納秒的脈衝寬度。 此外，上升時間受到脈衝寬度的影響。上升時間通常接近最大峰值功 率的一半處的全部寬度(最大峰值功率一半處的脈衝廓形點之間的時 間)。因此，當上升時間縮短時，脈衝寬度減小。0042因此，本領域技術人員可修整每個次諧振器的組件，以根據 已知的技術促進產生其獨立的脈衝傳播特性。例如，高反射鏡的放置 與曲率、雷射介質42的表面曲率與長度，以及抽運和摻雜程度均可被 調整，以從兩個相結合的諧振器中確定傳播特性，兩個諧振器充分相 似，所以它們在工件表面上產生對準的且大致上相類似的光點尺寸。 替代性地，可修整每個次諧振器的組件，使得某些傳播特性(諸如光 點尺寸)有意地有所不同。也可調整輸出耦合器的透射率以影響該脈 衝持續時間。較大的透射率減小脈衝寬度，而較小的透射率增加脈衝 寬度。
0043具有得自於本說明書中所描述的雷射器的特別修整過的脈衝 形狀的鏈路加工，相比於常規鏈路加工，提供了更寬的處理窗和高質 量的分離連接，並且沒有犧牲產量。雷射輸出脈衝的多樣性容許對特 定連接特性或其它雷射處理操作進行更好的修整。
0044圖4A到圖4C (通稱為圖4)分別示出虛擬短次諧振器廓形 150和長次諧振器廓形152、和示例性的特別修整過的廓形160a的功 率對應時間的圖形。短次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152均是 虛擬的，因為如果這兩個次諧振器未被耦合，它們可代表每個次諧 振器獨立提供的廓形，而在很多示例性實施例中(諸如圖l、圖2A和 圖2B中所示)，短次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152實際上不 會真正地單獨存在。
0045參見圖4A，對於一些實施例而言，短次諧振器部分36適於 提供短次諧振器廓形150，其具有2納秒到15納秒的短脈衝寬度和小 於約8納秒的上升時間(優選地小於約5納秒)。本領域技術人員會意 識到該短次諧振器廓形150的脈衝寬度和上升時間可能存在多個子 範圍或者替代性範圍。 一個示例性的替代性範圍包括小於IO納秒的脈 衝寬度和小於2納秒的上升時間。
0046參見圖4B，對於一些實施例而言，長次諧振器部分28適於
提供長次諧振器廓形152，其具有大於10納秒的長脈衝寬度(優選地 具有15納秒到50納秒的示例性脈衝寬度)和大於約5納秒的上升時 間(通常大於8納秒或10納秒)。本領域技術人員會意識到該長次 諧振器廓形152的脈衝寬度和上升時間可能存在多個子範圍或者替代 性範圍。 一個示例性的替代性範圍包括15納秒到30納秒的脈衝寬度 或大於20納秒的脈衝寬度。
0047參見圖4C，能量廓形160示出特別修整過的能量廓形，其包 括有得自虛擬短次諧振器廓形150和虛擬長次諧振器廓形152的尖峰、 上升時間和脈衝寬度特性。每個能量廓形160a代表雷射輸出50的單 一時間脈衝的能量廓形，該雷射輸出50的單一時間脈衝的能量廓形通 常可以是虛擬廓形150和152的和。然而，本領域技術人員會意識到 虛擬廓形150和152不能完全相加，而且虛擬廓形150和152的其它 派生廓形可產生能量廓形160。能量廓形160a的特徵可以是具有短的 上升時間和長的脈衝寬度。替代性地，能量廓形160a的特性可以是具 有兩個帶有分開頂點的相連接的尖峰。頂點優選地在大約15納秒到大 約300納秒的時間範圍內相分開，因此每個脈衝的持續時間可以大於 300納秒。
0048短次諧振器部分36可提供的較短上升時間(以及一定程度上 的較高的峰值功率)有助於更好地去除半導體存儲器連接上面的大部 分鈍化層或其它層、並且甚至在其它實施例中去除連接。長次諧振器 12所提供的較長脈衝寬度和較小峰值功率有助於完全的連接移除，並 且不損害下層襯底或臨近襯底的完整性。
0049圖5A到圖5C (通稱為圖5)分別示出當採用示例性時間延 遲T山時、虛擬短次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152、和示例性 的示例性特別修整過的廓形160b的功率對應時間的圖形。
0050參見圖2B、圖3B和圖5，實施例(諸如由在分開的次諧振器 部分中具有Q開關44a和44b的雷射器80b和110b例示的)非常適合
於在短次諧振器和長次諧振器的產生雷射的動作的啟動之間引入時間 延遲(通稱為Td)，或者反之亦然。在圖5中所示的示例性實施例中， 以短的延遲時間Tdl開啟長次諧振器82中的Q開關44a，以產生特別 修整過廓形160b，延遲時間Tcu在短次諧振器84中的Q開關44b被開
啟之後不久。每個能量廓形160b代表雷射輸出50的單一時間脈衝的 能量廓形。如上所述，虛擬廓形150和152可以或無法完全相加，或 者它們的其它派生廓形可產生能量廓形160b的變體。0051同樣地，圖6A到圖6C (通稱為圖6)分別示出當採用示例 性長時間延遲Td2時、虛擬短次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152、 和示例性的特別修整過的廓形160c的功率對應時間的圖形。在圖6中 的示例性實施例中，在長的延遲時間Td2後，長次諧振器82中的Q開 關44a被開啟，以產生特別修整過的廓形160c，延遲時間Td2在短次 諧振器84內的產生雷射的動作停止之前終止。每個能量廓形160c代 表雷射輸出50的單一時間脈衝的能量廓形。如上所述，虛擬廓形150 和152可以或無法完全相加，或者它們的其它派生廓形可產生能量廓 形160c的變體。
0052圖7A到圖7C (通稱為圖7)分別示出當採用示例性長時間 延遲Td3時、虛擬短次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152、和示例 性的特別修整過的廓形160d的功率對應時間的圖形。在圖7中的示例 性實施例中，在AOM44a之後，以中間時間延遲Td3開啟短次諧振器 84中的AOM44b，以產生特別修整過的廓形160d，時間延遲Td3大致 上將廓形150的尖峰定位在廓形152的尖峰的中央。每個能量廓形160d 代表雷射輸出50的單一時間脈衝的能量廓形。如上所述，虛擬廓形150 和152可以或無法完全相加，或者它們的其它派生廓形可產生能量廓 形160d的變體。
0053關於雷射器10、 80a和80b，在各自輸出埠處發出的脈衝的 雷射廓形160，通常無法被分割為來自相結合的次諧振器的虛擬廓形 150、 152 (除非採用偏光組件)。然而，本領域技術人員會意識到短 次諧振器廓形150和長次諧振器廓形152出自雷射器110a、 110b的分 開的輸出埠，而且這兩個廓形隨後重組，以提供雷射輸出50的單一 脈衝，該脈衝具有擁有高廓形穩定度和脈衝間一致性的廓形160。
0054雷射器110a和110b的替代性實施例容許多種獨特的且有用的 可能廓形160。在一個實施例中，短次諧振器廓形150被成諧波地變換 成為紫外線波長(UV)，並且長次諧振器廓形152被成諧波地變換為 綠光波長，以提供UV中具有短上升時間和綠光波長範圍內具有長脈
衝寬度的廓形160。在另一實施例中，短次諧振器廓形150被成諧波地 變換355納米波長，並且長次諧振器廓形152維持1064納米基波波長， 以提供在355納米上具有短上升時間和在1064納米具有長脈衝寬度的 廓形160。此外，在另一實施例中，採用1.32微米基波波長以產生長 次諧振器廓形152和成二次諧波(660納米)或三次諧波(440納米) 的短諧振器廓形150，以提供在紫光或藍光波長上具有短上升時間和在 1.32微米波長上具有長脈衝寬度的雷射輸出脈衝。初始小型光點尺寸 UV短次諧振器廓形150可用於除去上面的鈍化層，並去除部份連接， 同時，將放電坑尺寸減少到最小並減小裂解的範圍或形成。此後，大 點尺寸可見光或IR長次諧振器廓形152去除剩餘的連接，尤其是以比 常規可見光或IR輸出脈衝能量或峰值功率更低的輸出脈衝能量或峰值 功率，並且降低了破壞矽或其它襯底的風險。
0055替代性地，短次諧振器廓形150的尖峰可延遲到沿長次諧振 器廓形152的脈衝寬度的某處發生。例如，這樣的延遲尖峰對於通過 埋入的鈍化層的機械加工而言是很有用的。對於其它應用，可替代性 地引入可見光或IR尖峰使其如所期望地沿UV長次諧振器廓形152的 脈衝寬度的任意位置發生。
0056將脈衝特別修整為不同波長上的不同廓形部分的能力增加了 額外的多樣性。用於連接熔斷和其它應用的常規IR雷射波長與其諧波 的混合，容許使用較小的雷射束光點尺寸以處理一些目標層，並且容 許使用較少出問題的波長來處理其它目標層。由於可以修整雷射輸出 50的廓形和持續時間，所以可採用全新的材料或尺寸，並且降低了破 壞下層的或臨近的鈍化結構的風險。
0057由於可採用比約1.06微米還要小許多的波長以產生比約1.5 微米還要小的關鍵雷射光點尺寸直徑，所以以雷射輸出50處理的連接 之間的中心間間距明顯小於用傳統單一IR雷射束分離光束脈衝熔斷的 連接之間的間距。因此，可促進對更窄和更密的連接的處理，導致產 生更好的連接去除分解，容許將連接布置得更為接近，並且增加電路 密度。
0058同樣地，更好地修整雷射脈衝能量廓形160的多樣性在容納 不同的或更為複雜的鈍化特性方面提供了更好的靈活性。例如，倘若
期望鈍化層的高度不同於典型高度，可用不同於常規材料的材料製造 連接上方或下方的鈍化層，或者修改連接上方或下方的鈍化層。
0059在上的鈍化層可包括任意常規鈍化材料，諸如二氧化矽 (Si02)、氧氮化矽(SiON)和氮化矽(Si3N4)。位於下方的鈍化層可 包括相同的鈍化材料，或不同於來自於上面的鈍化層的鈍化材料。特 別地，目標結構中的在下鈍化層可由脆性材料所組成，該脆性材料包 括但不限於由低K (介電常數)材料所形成的材料、低K的電介質 材料、低K的氧化物基電介質材料、原矽酸鹽玻璃(OSG)、氟矽酸鹽 玻璃、有機矽酸鹽玻璃、四乙基原矽酸鹽基氧化物(TEOS基氧化物)、 甲基三乙氧基原矽酸鹽(MTEOS)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、 矽酸酯、氫基倍半矽氧垸(HSQ)、甲基倍半矽氧烷(MSQ)、聚芳撐 醚、苯並環丁烯(BCB)、 SiCOH或SiCOH衍生膜(諸如由應用材料 公司銷售的"黑鑽石(BlackDiamond)")，或基於旋制的低K的電介 質聚合物(例如是由陶氏化學公司銷售的"SiLK")。當用常規形狀的激 光脈衝連接去除操作來熔斷或除去鈍化層的目標連接時，由這些材料 中的一些材料製成的在下鈍化層是更易裂解。本領域技術人員會意識 到Si02、 SiON、 Si3N4、低K材料、低K的電介質材料、低K的氧 化物基電介質材料、OSG、氟矽酸鹽玻璃、有機矽酸鹽玻璃、HSQ、 MSQ、 BCB、 SiLKTM和Black Diamond TM是真實層材料，而TEOS、 MTEOS和聚芳撐醚是半導體濃縮前體材料。即使某些較新的在上鈍化 層可能不那麼易於接受常規雷射處理，並且/或者相對於常規雷射處理， 一些在下鈍化層更為敏感，當處理具有不同屬性的多個層時，本說明 書中所描述的技術通常具有更大的多樣性。
0060顯而易見，本領域技術人員可對上述實施例的細節做出修改 而不脫離本發明的基本原理。因此，本發明的範圍應僅由所附權利要 求確定。
權利要求
1.一種用於控制雷射輸出脈衝的時間能量廓形特性的方法，其包含採用具有第一次諧振器長度的第一次諧振器，所述第一次諧振器響應雷射脈衝啟動、為第一次諧振器脈衝廓形賦予上升時間特性，所述第一次諧振器具有第一次諧振器部分，所述第一次諧振器部分具有組成所述第一次諧振器長度的第一次諧振器部分長度；採用具有第二次諧振器長度的第二次諧振器，所述第二次諧振器響應雷射脈衝啟動、為第二次諧振器脈衝廓形賦予脈衝寬度特性，所述第二次諧振器具有第二次諧振器部分，所述第二次諧振器部分具有組成所述第二次諧振器長度的第二次諧振器部分長度；，並且所述第二次諧振器長度大於所述第一次諧振器長度；採用被所述第一次諧振器和所述第二次諧振器共用的共同諧振器子部分，以引起由所述第一次諧振器脈衝廓形和所述第二次諧振器脈衝廓形賦予的特性能夠在雷射脈衝期間被表現出來，所述共同諧振器子部分具有組成所述第一次諧振器長度和所述第二次諧振器長度的長度；啟動所述雷射脈衝，以表現由所述第一次諧振器脈衝廓形和所述第二次諧振器脈衝廓形賦予的特性；以及發出雷射輸出脈衝，所述雷射輸出脈衝具有由所述第一次諧振器賦予的上升時間特性和由所述第二次諧振器賦予的脈衝寬度特性。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述第 一 次諧 振器具有短的第 一 次諧振器長度，其為所述雷射輸出脈 衝賦予短的上升時間，並且第二次諧振器具有長的第二 次諧振器長度，其為所述雷射輸出脈衝賦予長的脈衝寬 度，以使得所述雷射輸出脈衝呈現出短的上升時間和長 的脈衝寬度。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述雷射輸出呈現出小於8納秒的上升時間和大於1 0納秒的脈衝寬度。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述雷射輸出 脈衝在1 5納秒到300納秒的時間期間內呈現出兩個分開的頂點。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中採用光束分離 器以集成所述第 一 次諧振器和所述第二次諧振器。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中採用偏光鏡以 集成所述第 一 次諧振器和所述第二次諧振器。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中所述共同諧振 器子部分包括Q開關。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第 一 次諧 振器部分和第二次諧振器部分中的每個都包含Q開關。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中所述共同諧振 器子部分包括固態雷射介質。
10. 根據權利要求l所述的方法，其中所述共同諧振 器子部分包含高反射鏡，並且所述第 一 次諧振器部分和 第二次諧振器部分均具有輸出埠。
11 .根據權利要求1所述的方法，其中所述雷射輸出 脈衝通過使用諧振腔外波長變換器而變換成不同波長。
12. 根據權利要求1所述的方法，其中所述共同諧振 器子部分包含一個或更多個波長變換器。
13. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第 一 次諧 振器脈衝廓形和第二次諧振器脈衝廓形大致上同時啟 動。
14. 根據權利要求l所述的方法，其中所述雷射輸出 脈衝以大於lkHz的重複率產生。
15. 根據權利要求l所述的方法，其中所述雷射輸出 脈衝以大於40kHz的重複率產生。
16.根據權利要求1所述的方法，其中在所述第 一 和 第二次諧振器脈衝廓形的啟動之間引入時間延遲。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中所述時間延 遲小於300納秒。
18. 根據權利要求16所述的方法，其中在雷射脈衝 動作在首先被啟動的次諧振器中停止之前，所述時間延 遲終止。
19.根據權利要求1所述的方法，其中所述第 一 次諧 振器部分和第二次諧振器部分均包括固態雷射介質。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質 包含相同的激射物材料。
21. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和所述第二次諧振器部分的所述固態雷射 介質包含以大致相似的波長發射的不同激射物材料。
22. 根據權利要求21所述的方法，其中所述第一次 諧振部分的所述固態雷射介質包含Nd:YVO，並且所述 第二次諧振部分的所述固態雷射介質包含Nd:YAG。
23. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和所述第二次諧振器部分的所述固態雷射 介質具有不同尺寸。
24. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質 具有大約相同的尺寸。
25. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分都包含 一 個或更多個 波長變換器。
26. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質 以不同程度被抽運。
27. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質 以大約相同程度被抽運。
28. 根據權利要求19所述的方法，其中對所述第一 次諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介 質的抽運是在不同時間啟動的。
29. 根據權利要求19所述的方法，其中對所述第一 次諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介 質的抽運是在大致相同的時間啟動的。
30. 根據權利要求19所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質 具有不同形狀。
31. 根據權利要求19所述的方法，其中所述固態激 光介質是經由CW抽運的。
32. 根據權利要求1所述的方法，其中所述共同諧振 器子部分包括所述雷射輸出脈衝從中發出的共同輸出 埠 。
33. 根據權利要求32所述的方法，其中所述雷射輸 出脈衝具有時間能量廓形，其無法被分開為所述第 一 和 第二次諧振器的脈衝廓形。
34. 根據權利要求32所述的方法，其中所述共同輸 出埠包含輸出耦合鏡。
35. 根據權利要求1所述的方法，其中所述第 一 次諧 振器部分和第二次諧振器部分具有其自身的輸出埠。
36. 根據權利要求35所述的方法，其中所述第一次 諧振器部分和第二次諧振器部分中的每個都包括波長 變換器。
37. 根據權利要求35所述的方法，其中從所述第一 和第二次諧振器部分各自的輸出埠中傳播出的所述 第 一 和第二次諧振器脈衝廓形沿著共同光學路徑組合， 以提供所述雷射輸出脈衝。
38. 根據權利要求37所述的方法，其中來自所述第一次諧振器部分的第 一 發射和/或來自所述第二次諧振 器部分的第二發射變換為不同波長，以使得沿所述光學 路徑組合的所述第 一 和第二發射包括至少兩個波長。
39. 根據權利要求37所述的方法，其中來自所述第 一次諧振器部分的第 一 發射禾Q /或來自所述第二次諧振 器部分的第二發射具有不同的光點尺寸特性。
40. 根據權利要求37所述的方法，其中所述第一和 第二次諧振器脈衝廓形大致上同時啟動。
41. 根據權利要求37所述的方法，其中在所述第一 和第二次諧振器脈衝廓形的啟動之間引入時間延遲。
42. 根據權利要求37所述的方法，其中所述第一和 第二次諧振器脈衝廓形大致上同時表現出其尖峰。
43. 根據權利要求37所述的方法，其中所述雷射輸 出脈衝以大於40kHz的重複率傳播。
44. 根據權利要求37所述的方法，其中所述雷射輸 出脈衝具有帶有可見光或UV波長尖峰和IR尾部的輸出廓形。
45. 根據權利要求44所述的方法，其中所述IR尾部 包含大約1.047、 1.054、 1.064或1.32微米其中之一的波長。
46. 根據權利要求1所述的方法，其中採用所述雷射 輸出脈衝以在移動中分離鏈路。
47.—種用於產生具有雷射輸出脈衝廓形的雷射輸 出脈衝的方法，該雷射輸出脈衝廓形包括至少兩個波長，其包含採用共同諧振器子部分，其具有沿共同光學路徑 的共同諧振器子部分長度；採用光束分離器，其被布置為與所述共同光學路 徑相交；採用第 一 次諧振器部分，其包括第 一 次諧振器路 徑，該路徑與接近所述光束分離器的所述共同光學路徑 相交，所述第 一 次諧振器部分具有第 一 次諧振器部分長 度，所述第 一 次諧振器部分和所述共同諧振器子部分形 成具有第一次諧振器長度的第一次諧振器，所述第一次 諧振器長度包括所述第 一 次諧振器部分長度和所述共 同諧振器子部分長度，並且所述第一次諧振器長度為每 個雷射脈衝賦予第 一 尖峰特性和第 一 脈衝寬度特性；採用第二次諧振器部分，其包括第二次諧振器路徑，該路徑與接近所述光束分離器的所述共同光學路徑相交，所述第二次諧振器部分具有第二次諧振器部分長度，所述第二次諧振器部分和所述共同諧振器子部分形 成具有第二次諧振器長度的第二次諧振器，所述第二次諧振器長度包括所述第二次諧振器部分長度和所述共 同諧振器子部分長度，所述第二次諧振器長度為每個激 光脈衝賦予第二尖峰特性和第二脈衝寬度特性，並且所 述第二次諧振器長度大於所述第 一 次諧振器長度；採用第一和第二固態雷射介質，其布置在各自的 第一和第二次諧振器部分中，以接收來自於一個或多個 雷射抽運源的雷射抽運光，所述第一和第二雷射介質適 於促進基波波長上的產生雷射的動作，其中所述共同諧 振器部分將所述第一次諧振器中的產生雷射的動作與 所述第二次諧振器中的產生雷射的動作連接起來，以導 致雷射脈衝的傳播，該雷射脈衝呈現出至少由所述第一 次諧振器賦予的所述第 一 尖峰特性、和由所述第二次諧 振器賦予的所述第二脈衝寬度特性， 採用來自於所述第一次諧振器部分的第一輸出 埠和來自於所述第二次諧振器部分的第二輸出埠， 以將每個雷射脈衝分離成通過所述第 一 輸出埠傳播 的第 一 雷射輸出和通過所述第二輸出埠傳播的第二 雷射輸出，所述第一雷射輸出呈現出所述第一尖峰和脈 衝寬度特性，並且所述第二雷射輸出呈現出所述第二尖峰和脈衝寬度特性；採用沿來自於所述第一輸出埠的第一光束路 徑布置的第一波長變換器，以將所述第一雷射輸出變換 成第一波長，並且/或者採用沿來自於所述第二輸出埠 的第二光束路徑布置的第二波長變換器，以將所述第二雷射輸出變換成第二波長；以及結合所述第一雷射輸出和所述第二雷射輸出，以提 供雷射輸出脈衝，該雷射輸出脈衝在基波波長或第一波 長上具有至少第一尖峰特徵，並且在基波波長或第二波 長上具有至少第二脈衝寬度，以使得所述雷射輸出脈衝 呈現出至少二種不同的波長。
48.—種用於控制雷射輸出脈衝的時間能量廓形和/或脈衝寬度特性的方法，其包含採用具有第 一 設計特徵的第 一 次諧振器，所述第一設計特徵為每個雷射脈衝賦予第 一 能量廓形和/或脈衝寬度特性；採用具有第二設計特徵的第二次諧振器，所述第二設計特徵為每個雷射脈衝賦予第二能量廓形和/或脈 衝寬度特性，所述第 一 和第二設計特徵為雷射輸出的脈 衝賦予不同特性； 採用由所述第 一 和第二次諧振器共用的共同諧 振器子部分，以耦合所述第 一 和第二次諧振器中的產生雷射的動作；以及將雷射輸出脈衝對準目標，所述雷射脈衝輸出具 有得自於所述第 一 和第二能量廓形和/或脈衝寬度特性 的雷射輸出能量廓形和/或脈衝寬度特性。
49. 根據權利要求48所述的方法，其中採用光束分 離器以集成所述第 一 和第二次諧振器。
50. 根據權利要求48所述的方法，其中所述第一次 諧振器具有的長度小於所述第二次諧振器的長度，以使 得所述第 一 次諧振器為雷射輸出脈衝賦予短的上升時 間，並且所述第二次諧振器為雷射輸出脈衝賦予長的脈 衝寬度，以使得所述雷射輸出脈衝呈現出短的上升時間 和長的脈衝寬度。
51. 根據權利要求48所述的方法，其中所述共同諧 振器子部分包括Q開關。
52. 根據權利要求48所述的方法，其中所述共同諧 振器子部分為雷射輸出脈衝提供共同輸出埠。
53. 根據權利要求48所述的方法，其中所述共同諧 振器子部分包括固態雷射介質。
54. 根據權利要求48所述的方法，其中所述第一和 第二次諧振器均包括固態雷射介質和Q開關。
55. 根據權利要求48所述的方法，其中所述雷射輸 出的脈衝通過使用諧振腔外波長變換器而變換成不同 波長。
56. 根據權利要求48所述的方法，其中所述共同諧 振器子部分包含高反射鏡，並且所述第 一 和第二次諧振 器部分均具有輸出埠。
57. —種固態雷射器，其包含-共同諧振器子部分，其具有沿共同光學路徑的共同諧振器子部分長度；固態雷射介質，其沿著所述共同光學路徑布置， 以接收來自雷射抽運源的雷射抽運光，所述雷射介質適 於促進雷射脈衝的產生 ，Q開關，其沿著所述共同光學路徑布置，以啟動 每個雷射脈衝傳播事件，該事件引起各個雷射脈衝的產 生；光束分離器，其被布置以與所述共同光學路徑相交；第 一 次諧振器部分，其包括沿第 一 次諧振器路徑 布置的第一端反射鏡，該路徑與接近所述光束分離器的 所述共同光學路徑相交，所述第 一 次諧振器部分具有第 一次諧振器部分長度，所述第 一 次諧振器部分和所述共 同諧振器子部分形成具有第一次諧振器長度的第一次 諧振器，所述第 一 次諧振器長度包括所述第 一 次諧振器 部分長度和所述共同諧振器子部分長度，並且所述第一 次諧振器長度為每個雷射脈衝賦予來自於各自雷射脈 衝啟動事件的上升時間特性；第二次諧振器部分，其包括沿第二次諧振器路徑 布置的第二端反射鏡，該路徑與接近所述光束分離器的 所述共同光學路徑相交，所述第二次諧振器部分具有第 二次諧振器部分長度，所述第二次諧振器部分和所述共 同諧振器子部分形成具有第二次諧振器長度的第二次 諧振器，所述第二次諧振器長度包括所述第二次諧振器部分長度和所述共同諧振器子部分長度，並且所述第二 次諧振器長度為每個雷射脈衝賦予來自於各自雷射脈 衝啟動事件的脈衝寬度特性，並且所述第二次諧振器長度大於所述第一次諧振器長度；以及沿所述共同光學路徑布置的輸出埠 ，以傳播激 光脈衝，所述雷射脈衝具有來自於各自脈衝啟動事件 的、得自於所述第 一 次諧振器的上升時間特性和得自於 所述第二次諧振器的脈衝寬度特性。
58. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 第 一 次諧振器具有短的第 一 次諧振器長度，其為所述激 光輸出脈衝賦予短的上升時間，並且第二次諧振器具有 長的第二次諧振器長度，其為所述雷射輸出脈衝賦予長 的脈衝寬度，以使得所述雷射輸出脈衝呈現出短的上升 時間和長的脈衝寬度。
59. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 雷射輸出呈現出小於5納秒的上升時間和大於10納秒 的脈衝寬度。
60. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中採用 光束分離器以集成所述第一和第二次諧振器。
61. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 Q開關包含AOM。
62. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 雷射輸出脈衝通過使用諧振腔外波長變換器而變換成 不同波長。
63. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 共同諧振器子部分包含一個或更多個波長變換器。
64. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 第 一 次諧振器為所述雷射脈衝賦予第 一 次諧振器脈衝 廓形，並且所述第二次諧振器為所述雷射脈衝賦予第二 次諧振器脈衝廓形。
65. 根據權利要求64所述的固態雷射器，其中所述 第一和第二次諧振器脈衝廓形大致上同時啟動。
66. 根據權利要求64所述的固態雷射器，其中所述 雷射脈衝具有時間能量廓形，其無法被分開為所述第一 和第二次諧振器的脈衝廓形。
67. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 雷射脈衝以大於lkHz的重複率產生。
68. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 雷射脈衝以大於40kHz的重複率產生。
69. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 共同輸出埠包含輸出耦合鏡。
70. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 固態雷射介質是經由CW抽運的。
71. 根據權利要求57所述的固態雷射器，其中所述 雷射脈衝適於在移動中分離鏈路。
72. —種固態雷射器，其包含 第一和第二固態雷射介質，其用於接收來自於一個或多個雷射抽運源的雷射抽運光，所述第一和第二激 光介質適於促進產生雷射的動作； 共同諧振器子部分，其具有沿共同光學路徑的共同諧振器子部分長度；光束分離器，其被布置以與所述共同光學路徑相交；第 一 次諧振器部分，其包括沿第 一 次諧振器路徑 布置的第一雷射介質，該路徑與接近所述光束分離器的 所述共同光學路徑相交，所述第一次諧振器部分具有第 一次諧振器部分長度，所述第 一 次諧振器部分和所述共 同諧振器子部分形成具有第一次諧振器長度的第一次 諧振器，所述第 一 次諧振器長度包括所述第 一 次諧振器 部分長度和所述共同諧振器子部分長度，並且所述第一 次諧振器長度為每個雷射脈衝賦予尖峰特性；和第二次諧振器部分，其包括沿第二次諧振器路徑布 置的第二雷射介質，該路徑與接近所述光束分離器的所 述共同光學路徑相交，所述第二次諧振器部分具有第二 次諧振器部分長度，所述第二次諧振器部分和所述共同 諧振器子部分形成具有第二次諧振器長度的第二次諧 振器，所述第二次諧振器長度包括所述第二次諧振器部 分長度和所述共同諧振器子部分長度，並且所述第二次 諧振器長度為每個雷射脈衝賦予脈衝寬度特性，並且所 述第二次諧振器長度大於所述第一次諧振器長度；其中所述共同諧振器部分將所述第 一 次諧振器的 產生雷射的動作與所述第二次諧振器的產生雷射的動 作連接起來，以引起雷射脈衝的傳播，所述雷射脈衝具 有由所述第 一 次諧振器賦予的尖峰特性和由所述第二 次諧振器賦予的脈衝寬度特性。
73.根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 第 一 和第二次諧振器部分的所述固態雷射介質包含相 同的激射物材料。
74. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 第一和第二雷射介質包含以大致相似的波長發射的不 同激射物材料。
75. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 第一和第二雷射介質具有不同尺寸或不同形狀。
76. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 第一和第二雷射介質適於以不同程度被抽運。
77. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中對所 述第一和第二雷射介質的抽運適於在不同時間啟動。
78. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 共同諧振器部分包含輸出埠。
79. 根據權利要求78所述的固態雷射器，其中所述 共同諧振器部分包含啟動產生雷射的動作的Q開關。
80. 根據權利要求78所述的固態雷射器，其中所述 第一次諧振器諧振器部分包含第一 Q開關，並且所述第 二次諧振器包含第二 Q開關。
81. 根據權利要求80所述的固態雷射器，其中時間 延遲實施於開啟所述第一 Q開關與所述第二 Q開關之 間。
82. 根據權利要求80所述的固態雷射器，其中時間 延遲實施於開啟所述第二 Q開關與所述第一 Q開關之 間。
83. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述第 一 次諧振器部分包含第 一 輸出埠並且所述第二次 諧振器部分包含第二輸出埠，以將每個雷射脈衝分離 成通過所述第一輸出埠傳播的第一雷射輸出和通過 所述第二輸出埠傳播的第二雷射輸出。
84. 根據權利要求83所述的固態雷射器，其中所述 第 一 次諧振器部分包含第一 Q開關，並且所述第二次諧 振器部分包含第二 Q開關。
85. 根據權利要求84所述的固態雷射器，其中時間 延遲實施於開啟所述第一 Q開關與所述第二 Q開關之 間。
86. 根據權利要求84所述的固態雷射器，其中時間 延遲實施於開啟所述第二 Q開關與所述第一 Q開關之 間。
87. 根據權利要求86所述的固態雷射器，其中第一 波長變換器沿來自於所述第一輸出埠的第一光束路 徑布置，並且/或者第二波長變換器沿來自於所述第二輸 出埠的第二光束路徑布置。
88. 根據權利要求83所述的固態雷射器，其中第一 波長變換器沿來自於所述第一輸出埠的第一光束路 徑布置，並且/或者第二波長變換器沿來自於所述第二輸 出埠的第二光束路徑布置。
89. 根據權利要求88所述的固態雷射器，其中所述 第一波長變換器適於在第一波長上提供所述第一雷射 輸出，並且所述第二波長變換器適於在第二波長上提供 第二雷射輸出，所述第二波長不同於所述第一波長。
90. 根據權利要求88所述的固態雷射器，其中所述 第一或第二雷射輸出的其中之一包含UV或可見光波 長，而所述第一或第二雷射輸出中的另一個包含可見光 或IR波長。
91. 根據權利要求88所述的固態雷射器，其中所述 第一雷射輸出和所述第二雷射輸出沿共同光束路徑結 合，並且對準目標。
92. 根據權利要求83所述的固態雷射器，其中所述 第一和第二Q開關適於以大於40kHz的重複率傳播雷射 脈衝。
93. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 固態雷射介質是經由CW抽運的。
94. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 雷射脈衝適於在移動中分離鏈路。
95. 根據權利要求72所述的固態雷射器，其中所述 第一或第二固態雷射介質其中之一包含Nd:YVO，而所 述第一或第二固態雷射介質中的另一個包含Nd:YAG。
全文摘要
多個具有不同設計配置的次諧振器(12、14)共用共同的諧振器部分(18)，使得產生雷射的動作能夠大致上同步以提供相干雷射脈衝，該相干雷射脈衝合併由次諧振器(12、14)的配置所賦予的不同的各自的脈衝能量廓形和/或脈衝寬度特性。次諧振器(12、14)可共用位於共同部分內的雷射介質(42)，或者每個不同的次諧振器部分(28、36)具有其本身的雷射介質(42)。示例性長次諧振器(12)和短次諧振器(14)產生特別修整過的雷射脈衝，在一個波長或是兩個不同波長上，此修整過的雷射脈衝具有短上升時間和長脈衝寬度，這對於包括存儲器鏈路處理在內的各種雷射和微機械加工應用是大有益處的。
文檔編號H01S3/127GK101103500SQ200580046803
公開日2008年1月9日 申請日期2005年11月21日 優先權日2004年12月9日
發明者L·孫, Y·孫 申請人:電子科學工業公司