白皮书：Ixion-193-SLM 深紫外窄线宽全固态激光器应当如何选配
德国Xiton 公司的Ixion-193-SLM激光器的特点：
- 使用超级简便：用户只需在图形化的软件界面上即可完成操作
- 可适应7天24小时工业化应用
- 窄线宽，长相干长度
- 标准输出193.368nm，下单前可提前定制190-195nm范围间任意波长值。
- 波长在10pm(80GHz)范围内可调谐
- 可增配内置波长计监测波长调谐的绝对值
产品规格
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型号 |
IXION-193-SLM |
IXION-193-SLM-50 |
IXION-193-SLM-LC |
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分类 |
标准款 |
更高功率款 |
更窄线宽款 |
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平均功率 |
10 mW |
50 mW |
3 mW |
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脉冲宽度 |
8-10 ns |
6-8 ns |
12-14 ns |
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脉冲能量 |
1.6μJ |
8.3μJ |
0.5μJ |
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重复频率 |
6 kHz |
6 kHz |
6 kHz |
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M² |
<1.4 |
<1.4 |
<1.4 |
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光谱线宽 |
<80 MHz |
<100 MHz |
<60 MHz |
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相干长度 |
>2m |
>1.5m |
>2.5m |
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波长可调谐范围 |
>80 GHz ⇔10 pm
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>80 GHz ⇔10 pm
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>80 GHz ⇔10 pm
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那么建议用户如何选配和下单呢？
下单前可提前定制190-195nm范围间任意波长值是如何实现的：
Ixion-193-SLM深紫外窄线宽全固态激光器是基于两台单频种子激光做倍频与和频处理后获得，我们列举一些简单运算：
- 1064nm一号种子激光五倍频到213nm；再和二号1760nm种子激光和频,即可得到单频的190nm激光
- 1064nm一号种子激光五倍频到213nm；再和二号2308nm种子激光和频,即可得到单频的195nm激光
需要说明的是，二号1760nm种子激光和二号2308nm种子激光不是同一台激光，对于用户而言，下单前可提前定制190-195nm范围间任意波长值(可精确到小数点后第三位）；厂家接单后即可选择一号与二号种子激光的波长组合，达成客户指定的指标，下单即意味着确定一个固定的中心波长了。
我们以订购量多的ArF准分子激光特征谱线193.368nm波长来举例说明：
- 1064nm波段我们定义为种子激光一号，比如这台激光我们把它稳频到1064.4nm波长，后面组建5倍频光路，获得5倍频输出为212.88nm；
- 我们再选择一台2100nm波段的种子激光二号，并将其调谐稳频到2109.7nm,与刚才的5倍频输出的212.88nm组建和频光路，即可获得193.3681nm单频输出。
- 如果1064nm种子激光一号的中心波长稍有变化，相应改变种子激光二号的波长仍可达成193.368nm单频激光输出的目标。
到货后Ixion-193-SLM激光器80GHz（10pm）的波长可调谐是如何实现的：
从机理来说，调谐1064nm一号种子激光或2100nm二号种子激光均可能达成最终193.368nm激光在10pm(即80GHz）范围内波长可调；但合理的选择是调谐2100nm二号种子激光。
原因很简单，举例来说，如果调谐了1064nm一号种子激光10GHz，就意味着五倍频213nm输出的50GHz的变化，首先很容易丧失稳频状态而需要重新稳频；其次1064nm基频调谐后意味着二倍频到三倍频到五倍频的联动调谐，耗时更长且配合复杂。
所以最合理的方法是调谐2100nm二号种子激光的波长后，与保持不变的1064nm波段一号种子激光五倍频后的213nm激光和频，达到最终193.368nm单频激光输出10pm(即80GHz）范围内波长可调的目的。
增配选项Option 4-LP可为用户拓展波长可调谐范围到70pm(即560GHz)：如果用户认为标准系统的10pm（80GHz）波长调谐范围不够，客户可增配选项Option 4-LP可为用户拓展波长可调谐范围到70pm(即560GHz)。实际上是厂家出厂前提前校准了四组种子激光一号与种子激光二号的工作参数，此后用户就可以调用四组参数，分别可达成4段范围的波长调谐，以扩展波长调谐范围。大致工作模式是先调用参数，调谐种子激光一号到一个新的波长，重新温度相位匹配二到五倍频，调谐种子激光二号再和频达成新波段调谐。对于193.368nm标注型号10pm可调谐范围产品而言，增购了Option 4-LP选项大致可在193.330nm到193.400nm范围内70pm可调谐。
增配选项Option WL-Scan可为用户拓展波长扫描功能：
我们把Xiton公司的xLASER激光控制软件右上部分放大给您看，这个角落就是WL-Scan波长扫描参数控制栏，您可以设置波长调谐的起始和终了位置，波长扫描步长（最小10fm)和间隔时间。
需要说明的是Ixion-193-SLM所有相位匹配（从倍频到五倍频，以及最后一级的和频）均采用温度匹配方式。温度匹配的突出优点是稳定，但相对的缺点是耗时较长。您大致可以按温度匹配需要2秒时间预估，也就是说WL-Scan波长扫描每一步均需要2秒以上的时间。
增配内置波长计选项Option Wavemeter：
我们仍然用Ixion-193-SLM出货量最大的193.368nm最终输出波长为例：用户增配的内置波长计选项Option Wavemeter实际上是在激光器内部增加了两台激光波长计，同时检测一号种子激光（1um seeder)和二号种子激光（2um seeder)，并根据以上两个实测值换算出激光器最终输出值;见本实例图。实测到当下一号种子激光（1um seeder）的输出为1064.430421nm，也就是说5倍频后的输出为212.886084nm；此5倍频输出与二号种子激光（2um seeder)2109.089276nm和频，运算结果即为最终输出值193.368011nm。
小结如下，从设备选型上看：
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型号 |
IXION-193-SLM |
IXION-193-SLM-50 |
IXION-193-SLM-LC |
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分类 |
标准款 |
更高功率款 |
更窄线宽款 |
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平均功率 |
10 mW |
50 mW |
3 mW |
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光谱线宽 |
<80 MHz |
<100 MHz |
<60 MHz |
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相干长度 |
>2m |
>1.5m |
>2.5m |
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重复频率 |
6 kHz |
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M² |
<1.4 |
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波长可调谐范围 |
>80 GHz ⇔10 pm |
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Ixion-193-SLM设备内部选型主要考量在平均功率与光谱线宽上做权衡。
- 增配内置波长计选项Option Wavemeter一般是首先考虑的选项，可以实时测量当前激光输出波长值。Xiton公司在激光器出厂时标定激光器输出波长准确度到1pm，举例193.368nm；随着激光器的长时间工作，波长会逐渐有微小的漂移，长期漂移量约5-10pm；如果没有内置波长计选项Option Wavemeter，用户无法知道当前具体漂移了多少。
- 再根据需要考虑是否增加波长扫描Option WL-Scan选项和扩展扫描波段Option 4-LP选项
先锋科技作为 Xiton Photonics 中国区核心合作伙伴与授权服务商，重磅引入并提供 Xiton 深紫外纳秒固体激光器等多款旗舰产品的销售、技术支持与一体化解决方案，助力国内科研院所、半导体及精密检测行业发展，让国内客户同步享有德国原厂的激光技术与高品质保障。
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