所公開的主題涉及對(duì)光學(xué)源中的干擾的主動(dòng)拒絕。

背景技術(shù)：

光刻是將半導(dǎo)體電路裝置圖案化在諸如硅晶片等的襯底上所采用的工藝。光刻光源提供用于使晶片上的光致抗蝕劑曝光的深紫外(duv)光。用于光刻的duv光通過準(zhǔn)分子光源生成。往往，光源是激光源并且脈沖光束是脈沖激光束。光束被傳遞通過光束傳遞單元、通過掩模版(或掩模)被濾光并接著被投影到準(zhǔn)備好的硅晶片上。以該方式，將芯片設(shè)計(jì)圖案化到光致抗蝕劑上，接著對(duì)其進(jìn)行蝕刻和清潔，并且接著重復(fù)該過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)總體方面中，一種補(bǔ)償光學(xué)源中的干擾的方法包括：接收從光學(xué)源發(fā)射的脈沖光束，脈沖光束與時(shí)間重復(fù)率相關(guān)聯(lián)；確定光學(xué)源中的干擾的頻率，該頻率是隨著脈沖光束的時(shí)間重復(fù)率變化的混疊頻率；基于混疊頻率生成校正波形；以及通過基于生成的校正波形修改脈沖光束的特性來補(bǔ)償光學(xué)源中的干擾。

實(shí)施方式可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。通過基于生成的校正波形修改脈沖光束的特性來補(bǔ)償光學(xué)源中的干擾可以包括將校正波形應(yīng)用于光學(xué)組件，該光學(xué)組件包括被定位成與在光學(xué)源中傳播的光相互作用的光學(xué)元件，將校正波形應(yīng)用于光學(xué)組件足以使光學(xué)元件移動(dòng)。脈沖光束的特性可以包括脈沖光束的波長(zhǎng)。校正波形可以包括與干擾的幅度基本相同的幅度和相對(duì)于干擾的相位被偏移的相位。校正波形的相位可以相對(duì)于干擾的相位被偏移一百八十度。

干擾的頻率可以包括彼此分離且不同的多個(gè)頻率。多個(gè)頻率可以包括與干擾相關(guān)聯(lián)的基波頻率以及基波頻率的一個(gè)或多個(gè)諧波。

在一些實(shí)施方式中，方法還包括基于確定的光學(xué)源中的干擾的混疊頻率來估計(jì)與干擾相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)，并且其中基于混疊頻率生成校正波形包括基于估計(jì)的與干擾相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)而生成校正波形。與干擾相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)可以包括第一狀態(tài)和第二狀態(tài)。第一狀態(tài)可以是同相分量，并且第二狀態(tài)可以是正交分量?；诠烙?jì)的狀態(tài)生成校正波形可以包括生成具有基于同相分量和正交分量的矢量和的幅度以及基于正交分量與同相分量的比率的相位的波形。

在一些實(shí)施方式中，方法還包括：在補(bǔ)償干擾之前確定從光學(xué)源發(fā)射的脈沖光束的第一頻譜，第一頻譜包括在干擾的頻率處的第一功率量；以及在補(bǔ)償干擾之后確定從光學(xué)源發(fā)射的第二脈沖光束的第二頻譜，第二頻譜包括在干擾的頻率處的第二功率量，第二功率量小于第一功率量。在經(jīng)補(bǔ)償?shù)母蓴_的頻率處第二功率量可以比第一功率量小至少5分貝(db)。

可以測(cè)量時(shí)間重復(fù)率?？梢越邮瞻〞r(shí)間重復(fù)率的數(shù)據(jù)。

可以基于脈沖光束的時(shí)間重復(fù)率確定光學(xué)源中的干擾的頻率?；跁r(shí)間重復(fù)率確定干擾的頻率可以包括：訪問頻率映射，頻率映射包括取決于時(shí)間重復(fù)率的干擾的頻率，以及從訪問的頻率映射確定與訪問的時(shí)間重復(fù)率相關(guān)聯(lián)的干擾的頻率。頻率映射可以包括針對(duì)每個(gè)時(shí)間重復(fù)率的多個(gè)頻率。

確定干擾的頻率可以包括接收包括干擾的頻率的值的數(shù)據(jù)。

光學(xué)元件可以被定位成選擇在室中傳播的光的光譜特征，并且使光學(xué)元件移動(dòng)可以改變光的選擇的光譜特征。光譜特征可以是在室中傳播的光的波長(zhǎng)。光學(xué)元件可以是使在室中傳播的光透射的光學(xué)元件。光學(xué)元件可以是棱鏡。

光學(xué)源可以包括增益介質(zhì)，在光學(xué)源中傳播的光可以沿著光束路徑并且在增益介質(zhì)中傳播，光學(xué)元件可以沿著光束路徑被定位，并且源中的干擾可以包括沿著光束路徑在增益介質(zhì)中創(chuàng)建異質(zhì)性的干擾。光學(xué)源中的干擾可以包括由使增益介質(zhì)在室中循環(huán)的風(fēng)扇的運(yùn)動(dòng)引起的聲學(xué)干擾。

在一些實(shí)施方式中，光學(xué)源中的干擾進(jìn)一步包括次級(jí)干擾，并且方法還包括：接收脈沖光束的波長(zhǎng)測(cè)量，波長(zhǎng)測(cè)量包括針對(duì)脈沖光束中的多個(gè)脈沖的波長(zhǎng)誤差；訪問表示光學(xué)源中的次級(jí)干擾的模型；訪問表示致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)的模型；以及基于波長(zhǎng)誤差、次級(jí)干擾的模型和表示致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)的模型中的一個(gè)或多個(gè)生成第二校正波形，其中將校正波形應(yīng)用于光學(xué)組件進(jìn)一步包括將第二校正波形應(yīng)用于光學(xué)組件?？梢陨傻诙Ｕㄐ?，而不管是否接收到波長(zhǎng)測(cè)量。

在另一總體方面中，一種補(bǔ)償光學(xué)源中的干擾的方法包括：接收從光學(xué)源發(fā)射的脈沖光束，脈沖光束與時(shí)間重復(fù)率相關(guān)聯(lián)；確定光學(xué)源中的干擾的頻率；重復(fù)估計(jì)表示干擾的特性的至少一個(gè)狀態(tài)的值，估計(jì)以等于或大于時(shí)間重復(fù)率的控制事件頻率更新；針對(duì)至少一個(gè)狀態(tài)的每個(gè)估計(jì)值生成校正波形的實(shí)例，校正波形的實(shí)例以控制事件頻率被生成；以及通過將校正波形的實(shí)例應(yīng)用于光學(xué)源來補(bǔ)償光學(xué)源中的干擾，補(bǔ)償以控制事件頻率應(yīng)用于光學(xué)源。

光學(xué)源中的干擾可以與多個(gè)不同的頻率相關(guān)聯(lián)。

上面描述的技術(shù)中的任一個(gè)的實(shí)施可以包括：方法；過程；設(shè)備；計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其有形地體現(xiàn)在非瞬態(tài)機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，產(chǎn)品包括當(dāng)被執(zhí)行時(shí)引起一個(gè)或多個(gè)電子處理器執(zhí)行各種動(dòng)作的指令；或者裝置。在附圖和以下描述中闡述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施的細(xì)節(jié)。其他特征將從描述和附圖并且從權(quán)利要求時(shí)顯而易見的。

附圖說明

圖1是示例性光刻系統(tǒng)的框圖。

圖2是另一示例性光刻系統(tǒng)的框圖。

圖3是用于控制作為光刻系統(tǒng)的一部分的光學(xué)源的示例性信號(hào)的跡線。

圖4a是包括光源和控制系統(tǒng)的示例性光學(xué)系統(tǒng)的框圖。

圖4b是可以在圖4a的控制系統(tǒng)中使用的示例性估計(jì)模塊的框圖。

圖4c是可以在圖4a的光源中使用的示例性風(fēng)扇的立體圖。

圖4d是圖4c的示例性風(fēng)扇的側(cè)視圖。

圖5是用于補(bǔ)償窄帶干擾的示例性過程的流程圖。

圖6是針對(duì)窄帶干擾的各種諧波將混疊頻率繪制為重復(fù)率的函數(shù)的示例性頻率映射。

圖7和圖8是波長(zhǎng)誤差的功率譜密度的示例性繪制圖。

圖9是基于圖8中示出的波長(zhǎng)誤差的功率譜密度的波長(zhǎng)西格瑪?shù)氖纠岳L制圖。

具體實(shí)施方式

公開了用于主動(dòng)且連續(xù)地補(bǔ)償和/或拒絕光學(xué)(或光)源中的干擾的技術(shù)。干擾可能是由一個(gè)或多個(gè)頻率或音調(diào)組成的窄帶干擾，每一個(gè)頻率或音調(diào)僅以單個(gè)頻率存在或者跨越幾個(gè)頻率的頻帶展開。光學(xué)源產(chǎn)生具有標(biāo)稱地處于中心波長(zhǎng)處的波長(zhǎng)的光。在光學(xué)光源的操作期間，所產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)可能偏離中心波長(zhǎng)。中心波長(zhǎng)與對(duì)于在一段時(shí)間內(nèi)從源發(fā)射的光的一部分的實(shí)際波長(zhǎng)之間的差異是取決于時(shí)間的波長(zhǎng)誤差?？梢詫⒉ㄩL(zhǎng)誤差變換成取決于頻率的波長(zhǎng)誤差，這提供了各頻率對(duì)波長(zhǎng)誤差的貢獻(xiàn)的測(cè)量。波長(zhǎng)西格瑪(wavelengthsigma)是在從光學(xué)源發(fā)射的光的固定數(shù)目脈沖內(nèi)的波長(zhǎng)誤差的變化(標(biāo)準(zhǔn)偏差)。下面所討論的補(bǔ)償技術(shù)導(dǎo)致波長(zhǎng)西格瑪上的減小和在使用光學(xué)源將微電子特征圖案化到晶片上的光刻系統(tǒng)中的對(duì)比度和圖像質(zhì)量上的相應(yīng)改善。

參見圖1，光刻系統(tǒng)100包括將光束160提供至晶片120的光學(xué)(或光)源105。光刻系統(tǒng)100還包括接收晶片120的光刻曝光裝置115。光刻曝光裝置115包括投影光學(xué)系統(tǒng)125。微電子特征通過例如在晶片120上沉積一層輻射敏感的光致抗蝕劑材料并且用光束160對(duì)被掩蔽的光致抗蝕劑層曝光而形成在晶片120上。光刻曝光裝置115可以是液體浸沒系統(tǒng)或干燥系統(tǒng)。系統(tǒng)100還包括控制來自光源105的光的發(fā)射的控制器170。

光束160以圍繞中心波長(zhǎng)分布的波長(zhǎng)的波帶輻照。作為可以由系統(tǒng)100印刷在晶片120上的最小特征大小的臨界尺寸(cd)取決于光束160的波長(zhǎng)。為了維持對(duì)于印刷在晶片120上和通過系統(tǒng)100曝光的其他晶片上的微電子特征的均勻cd，光束160的波長(zhǎng)應(yīng)該保持處于中心波長(zhǎng)處或在圍繞中心波長(zhǎng)的一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)。標(biāo)稱或期望的中心波長(zhǎng)與光束160的實(shí)際或測(cè)量的波長(zhǎng)之間的差異是波長(zhǎng)誤差。

波長(zhǎng)誤差可以被確定為針對(duì)光束160的一部分的時(shí)間的函數(shù)。例如，可以在多個(gè)不同時(shí)間對(duì)光束160的波長(zhǎng)進(jìn)行采樣，并且可以通過將測(cè)量的波長(zhǎng)與中心波長(zhǎng)進(jìn)行比較而針對(duì)每個(gè)時(shí)間確定波長(zhǎng)誤差。在其中光束160是脈沖光束的實(shí)施方式中，可以針對(duì)包括很多或許數(shù)百脈沖的突發(fā)中的脈沖的所有或一部分來確定波長(zhǎng)誤差。對(duì)于時(shí)間塊或突發(fā)的波長(zhǎng)誤差的頻率成分可以通過將作為時(shí)間的函數(shù)的波長(zhǎng)誤差變換成作為頻率的函數(shù)，例如通過對(duì)時(shí)間波長(zhǎng)誤差數(shù)據(jù)應(yīng)用傅里葉變換。該變換的結(jié)果揭示了波長(zhǎng)誤差在不同頻率處的相對(duì)貢獻(xiàn)(或相對(duì)功率)并且被稱為波長(zhǎng)誤差的功率譜密度(psd)。波長(zhǎng)誤差的psd的標(biāo)準(zhǔn)偏差是波長(zhǎng)西格瑪。像狹縫帶寬上的變化一樣，波長(zhǎng)西格瑪上的變化會(huì)影響對(duì)比度并因此影響圖像質(zhì)量。這樣，減小波長(zhǎng)西格瑪會(huì)改善系統(tǒng)100的性能。

光學(xué)源105中的窄帶干擾會(huì)引起波長(zhǎng)西格瑪上的增加。窄帶干擾是存在于頻譜的僅一個(gè)頻率處或只幾個(gè)頻率的頻帶內(nèi)的任何干擾。例如，窄帶干擾可以存在于僅包括單個(gè)頻率(以赫茲(hz)為單位)的頻帶內(nèi)。在另一示例中，窄帶干擾可以是與中心頻率相關(guān)聯(lián)且具有跨越一定范圍的頻率延伸的頻帶的干擾。窄帶干擾的最大振幅可以發(fā)生在中心頻率處，并且干擾的幅度可以在除中心頻率以外的頻率處顯著地衰減、陡然下降和/或不存在。窄帶干擾的頻帶可以例如是落在中心頻率的任一側(cè)上的兩個(gè)頻率(第一頻率和第二頻率)之間的頻率的連續(xù)范圍或頻帶，其中第一頻率是低于中心頻率的頻率并且第二頻率是高于中心頻率的頻率。例如，第一和第二頻率可以是干擾的幅度是比中心頻率處的窄帶干擾的幅度小三(3)分貝(db)所處的最接近中心頻率的頻率。在該示例中，第一和第二頻率之間的差異的絕對(duì)值是以赫茲為單位的窄帶干擾頻帶。頻帶可以是例如十(10)赫茲或更小。在一些實(shí)施方式中，窄帶干擾由多個(gè)音調(diào)組成，各音調(diào)具有不同且分離的中心頻率和頻帶。

窄帶干擾可以例如由光學(xué)源105中的以周期性或規(guī)則方式移動(dòng)的部件引起，以周期性或規(guī)則方式移動(dòng)會(huì)在光束路徑上誘發(fā)干擾，從而增加了脈沖光束的波長(zhǎng)誤差。因?yàn)檎瓗Ц蓴_造成在與干擾相關(guān)聯(lián)的頻率處的波長(zhǎng)誤差上的尖峰或急劇增加，所以當(dāng)窄帶干擾存在時(shí)，波長(zhǎng)誤差的psd包括在干擾的頻率處的尖峰。歸因于尖峰，psd的標(biāo)準(zhǔn)偏差趨向于當(dāng)在光學(xué)源105中存在有窄帶干擾時(shí)增加，因此，波長(zhǎng)西格瑪也趨向于增加。

如上面所討論的，窄帶干擾可以由多個(gè)音調(diào)組成，各音調(diào)具有不同且分離的中心頻率和頻帶。其示例是具有基波頻率和基波頻率的諧波的窄帶干擾。在該示例中，波長(zhǎng)誤差的psd包括在基波頻率和基波頻率的諧波處的功率(db/赫茲)上的尖峰。

窄帶干擾的特性可以在光學(xué)源105的操作期間改變。例如，如果干擾本質(zhì)上是聲學(xué)的，則溫度可以影響窄帶干擾的振幅和相位，以及頻率。因此，在光學(xué)源105的操作期間動(dòng)態(tài)地估計(jì)窄帶干擾的特性。窄帶干擾的特性可以包括干擾的振幅、相位和頻率。這些特性可以被建模為具有可隨時(shí)間而變化的估計(jì)值的狀態(tài)。

因?yàn)檎瓗Ц蓴_存在于僅一個(gè)頻率處或僅幾赫茲的頻帶內(nèi)，所以一旦估計(jì)出窄帶干擾的特性，就可以利用基于估計(jì)特性的相應(yīng)校正波形來對(duì)抗窄帶干擾。校正波形可以例如是具有與窄帶干擾相同的頻率和幅度以及與窄帶干擾180°異相的相位的正弦波。在應(yīng)用校正波形之后，波長(zhǎng)誤差的psd中可見的在干擾的頻率處的貢獻(xiàn)被減小。以該方式，可以減小波長(zhǎng)西格瑪。

在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)170除了分離的校正或補(bǔ)償之外還應(yīng)用校正波形，其減小光束160的波長(zhǎng)誤差以造成整體系統(tǒng)性能上的更大的改善。

在討論圖4a、圖4b和圖5中用于對(duì)抗窄帶干擾的影響的校正波形之前，相對(duì)于圖2提供光源105的示例。

還參見圖2，示例性光源205被用作光刻系統(tǒng)200中的光源105(圖1)。光源205產(chǎn)生脈沖光束260，其被提供至光刻裝置115。系統(tǒng)200還包括控制系統(tǒng)270，其被連接至光源205的部件以及光刻曝光裝置115以控制系統(tǒng)200的各種操作。

光源205可以是例如輸出脈沖光束260(其可以是激光束)的準(zhǔn)分子光源。隨著脈沖光束260進(jìn)入光刻裝置115，它被引導(dǎo)通過投影光學(xué)系統(tǒng)125并且被投影到晶片120上。以該方式，將一個(gè)或多個(gè)微電子特征圖案化到晶片120上的光致抗蝕劑上，接著對(duì)其進(jìn)行蝕刻和清潔，并且該過程重復(fù)。

在圖2中示出的示例中，光源205是包括將種子光束224提供至功率放大器(pa)230的主振蕩器(mo)212的兩級(jí)激光系統(tǒng)。主振蕩器212使得能夠?qū)崿F(xiàn)在相對(duì)低的輸出脈沖能量(例如，1毫焦耳到1.5毫焦耳(mj)的脈沖能量，其通過功率放大器230放大至約10mj至15mj)下對(duì)諸如中心波長(zhǎng)和帶寬等的參數(shù)的精細(xì)調(diào)諧。功率放大器230接收來自主振蕩器212的種子光束224并放大種子光束224以生成用于在光刻裝置115中使用的光束260。

主振蕩器212包括放電室214，其具有兩個(gè)長(zhǎng)形電極217、作為氣體混合物的增益介質(zhì)219以及用于使氣體在電極217之間循環(huán)的風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)。諧振器形成在放電室214的一側(cè)上的線窄化模塊216與放電室214的第二側(cè)上的輸出耦合器218之間。線窄化模塊216可以包括衍射光學(xué)器件，諸如精細(xì)調(diào)諧放電室214的光譜輸出的光柵。主振蕩器212還包括線中心分析模塊220，其接收來自輸出耦合器218的輸出光束，以及光束修改光學(xué)系統(tǒng)222，其根據(jù)需要修改輸出光束的大小和形狀以形成種子光束224。線中心分析模塊220是可以用來測(cè)量或監(jiān)測(cè)種子光束224的波長(zhǎng)的測(cè)量系統(tǒng)。線中心分析模塊220可以放置在光源205中的其他位置處，并且它可以放置在光源205的輸出處。

放電室214中使用的氣體混合物可以是適于產(chǎn)生處于應(yīng)用所要求的波長(zhǎng)和帶寬的光束的任何氣體。例如，對(duì)于準(zhǔn)分子源，氣體混合物可以包含諸如例如氬、氪或氙等的惰性氣體(稀有氣體)和諸如例如氟或氯等的鹵素，除了作為緩沖氣體的氦和/或氖。氣體混合物的具體示例包括發(fā)射處于約193nm的波長(zhǎng)的光的氟化氬(arf)、發(fā)射處于約248nm的波長(zhǎng)的光的氟化氪(krf)或發(fā)射處于約351nm的波長(zhǎng)的光的氯化氙(xecl)。利用通過對(duì)長(zhǎng)形電極217的電壓的施加而在高電壓放電中的短(例如，納秒)當(dāng)前脈沖泵浦準(zhǔn)分子增益介質(zhì)(氣體混合物)。

功率放大器230包括光束修改光學(xué)系統(tǒng)232，其接收來自主振蕩器212的種子光束224并將光束引導(dǎo)通過放電室240，并且到光束轉(zhuǎn)向光學(xué)元件252，光束轉(zhuǎn)向光學(xué)元件252修改或改變種子光束224的方向使得它被送回到放電室240中。放電室240包括一對(duì)長(zhǎng)形電極241、作為氣體混合物的增益介質(zhì)249和用于使氣體混合物在電極241之間循環(huán)的風(fēng)扇。

輸出光束260被引導(dǎo)通過帶寬分析模塊262，在那里可以測(cè)量光束260的各種參數(shù)(諸如帶寬或波長(zhǎng))。輸出光束260也可以被引導(dǎo)通過脈沖拉伸器，在那里輸出光束260的脈沖中的每一個(gè)例如在光學(xué)延遲單元中在時(shí)間上被拉伸，以調(diào)整撞擊光刻裝置115的光束的性能屬性。

控制系統(tǒng)270被連接至光源205的各種部件。例如，控制系統(tǒng)270被分別聯(lián)接至主振蕩器212和功率放大器230內(nèi)的電極217、241，用于控制主振蕩器212和功率放大器230的相應(yīng)的脈沖能量，并且還用于控制脈沖重復(fù)率，其范圍可以在約500hz與12,000hz之間或更大。控制系統(tǒng)270因此利用脈沖和劑量能量的反饋和前饋控制提供主振蕩器212的室中的放電和功率放大器230的室中的放電相對(duì)于彼此的重復(fù)觸發(fā)。重復(fù)脈沖光束260可以具有在幾瓦與數(shù)百瓦之間的、例如從約40w到約200w的平均輸出功率。在輸出處的光束260的輻照度(也就是，每單位面積平均功率)可以是至少約60w/cm²或至少約80w/cm²。

光源205的輸出功率可以在標(biāo)稱脈沖重復(fù)率和標(biāo)稱脈沖能量下以100％占空比(也就是，光源205的主振蕩器212和功率放大器230中的電極的連續(xù)啟動(dòng))來計(jì)算。因此，例如，在6000hz的標(biāo)稱脈沖重復(fù)率和15mj標(biāo)稱脈沖能量下，光源205的輸出功率(這是光源260的功率)是90w。作為另一示例，在6000hz的標(biāo)稱脈沖重復(fù)率和20mj標(biāo)稱脈沖能量下，光源205的輸出功率(這是光源260的功率)是120w。

另外，控制器270通過將一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)送至光源205來控制光源205何時(shí)發(fā)射光脈沖或者包括一個(gè)或多個(gè)光脈沖的突發(fā)。光源260可以包括在時(shí)間上彼此分離的一個(gè)或多個(gè)突發(fā)。每個(gè)突發(fā)可以包括一個(gè)或多個(gè)光脈沖。在一些實(shí)施方式中，突發(fā)包括數(shù)百的脈沖、例如100個(gè)至400個(gè)脈沖。

還參見圖3，控制器270可以被配置成將晶片曝光信號(hào)300發(fā)送至光源205以控制光源205使晶片120曝光于光束260。晶片曝光信號(hào)300可以具有在晶片120正被曝光時(shí)的高值305(例如，1)和當(dāng)晶片120未被曝光時(shí)的低值310(例如，0)。另外，控制器270將門信號(hào)315發(fā)送至光源205。門信號(hào)315具有在突發(fā)脈沖期間的高值320(例如，1)和在相繼突發(fā)之間的時(shí)間期間的低值325(例如，0)。控制器還將觸發(fā)信號(hào)330發(fā)送至光源205。觸發(fā)信號(hào)330具有在光源205的每個(gè)脈沖期間的高值335(例如，1)和對(duì)于每個(gè)相繼脈沖之間的時(shí)間的低值340(例如，0)。

如上面所討論的，當(dāng)通過對(duì)電極217施加電壓來泵浦增益介質(zhì)219時(shí)，增益介質(zhì)219發(fā)射光。當(dāng)以脈沖對(duì)電極217施加電壓時(shí)，從介質(zhì)219發(fā)射的光也是脈沖的。脈沖光束260的重復(fù)率由對(duì)電極217施加電壓的速率來確定，其中電壓的每次施加產(chǎn)生光脈沖。觸發(fā)信號(hào)330例如可以用來控制對(duì)電極217的電壓的施加和脈沖的速率。光脈沖傳播通過增益介質(zhì)219并且通過輸出耦合器218離開室214。因此，通過對(duì)電極217的電壓的周期性重復(fù)施加創(chuàng)建了一連串脈沖。

還參見圖4a，示出了示例性光學(xué)系統(tǒng)400的框圖。光學(xué)系統(tǒng)400包括光學(xué)源405(其可以是例如準(zhǔn)分子激光器)和控制系統(tǒng)450。光學(xué)源405可以用作系統(tǒng)100中的光源105或者用作系統(tǒng)200中的主振蕩器211?？刂葡到y(tǒng)450通過將包括校正波形的信號(hào)457(u)提供至光學(xué)源405而使由光學(xué)源405產(chǎn)生的光束424中的波長(zhǎng)誤差(偏離中心波長(zhǎng)或別的期望的波長(zhǎng))最小化或減小。

控制系統(tǒng)450包括窄帶干擾模塊470，其基于測(cè)量的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地估計(jì)窄帶干擾的干擾狀態(tài)，并且基于估計(jì)的狀態(tài)產(chǎn)生減小或消除窄帶干擾的影響的校正波形。估計(jì)的干擾狀態(tài)表示窄帶干擾的特性。例如，窄帶干擾可以通過包括干擾的幅度的值的狀態(tài)和包括干擾的相位的值的狀態(tài)來表示。狀態(tài)在每個(gè)控制事件之前估計(jì)出。當(dāng)控制系統(tǒng)450將信號(hào)457提供至光學(xué)源405時(shí)發(fā)生控制事件，其中單獨(dú)的控制事件在下面的討論中用k來索引。通過針對(duì)每個(gè)控制事件估計(jì)干擾狀態(tài)，狀態(tài)的估計(jì)是動(dòng)態(tài)的。因此，窄帶干擾模塊470允許對(duì)于光學(xué)源405中發(fā)生的窄帶干擾的主動(dòng)補(bǔ)償，即使窄帶干擾的特性隨時(shí)間而改變。該窄帶干擾模塊470可以用來補(bǔ)償存在于光譜中的任何頻率處的窄帶干擾，假定關(guān)于該頻率的先前信息和通過光學(xué)源405在該頻率處應(yīng)用的校正波形的能力。

除了窄帶干擾之外，在光學(xué)源405中發(fā)生的各種其他干擾和物理效應(yīng)也可能對(duì)波長(zhǎng)誤差有貢獻(xiàn)。例如，波長(zhǎng)誤差可以由與光學(xué)源405中的光相互作用的光學(xué)元件442的位置、漂移或瞬態(tài)效應(yīng)引起。在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)450還包括考慮除窄帶干擾以外的影響的波長(zhǎng)估計(jì)模塊460。在這些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)450產(chǎn)生減小窄帶干擾的影響并且還提供附加補(bǔ)償?shù)妮敵觥?/p>

光學(xué)源405包括振蕩器412，振蕩器412包括放電室414，放電室414具有兩個(gè)長(zhǎng)形電極417、作為氣體混合物的增益介質(zhì)419以及用于使增益介質(zhì)419循環(huán)的風(fēng)扇(或鼓風(fēng)機(jī))421。在圖4a的示例中，風(fēng)扇421被定位在電極417中的一個(gè)的下方。然而，其他位置是可能的。例如，風(fēng)扇421可以放置在電極417中的一個(gè)的上方。風(fēng)扇421可以放置在允許風(fēng)扇421使室414中的增益介質(zhì)419循環(huán)的任何位置。

在一些實(shí)施方式中，風(fēng)扇421包括周向存在于表面上的多個(gè)葉片，并且葉片以周期性或規(guī)則方式圍繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的實(shí)施的示例被示出在示出了可以用作風(fēng)扇421的風(fēng)扇521的立體圖的圖4c中和示出了風(fēng)扇521的立體側(cè)視圖的圖4d中。風(fēng)扇521是圍繞縱向軸線523轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇。風(fēng)扇521包括外部分522，其具有多個(gè)節(jié)段524，其中的每一個(gè)節(jié)段通過隔板526分離。示例性風(fēng)扇521包括十八(18)個(gè)節(jié)段，但可以使用其他數(shù)目的節(jié)段。每個(gè)節(jié)段524具有多個(gè)葉片528。葉片528可以以各種各樣的方式布置，或者可以具有各種各樣的形狀。例如，葉片528可以具有螺旋形狀。另外，節(jié)段524可以具有相同數(shù)目的葉片，或者葉片的數(shù)目可以在多個(gè)節(jié)段之間相異。葉片可以以有序的方式布置，或者可以在隨機(jī)的位置。圖4c和圖4d的示例性風(fēng)扇521具有以雙人字形布置的或雙螺旋風(fēng)扇葉片布置的葉片528。當(dāng)風(fēng)扇521用作風(fēng)扇421時(shí)，葉片528的該布置可以減小風(fēng)扇521的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)例如增益介質(zhì)419具有的聲學(xué)沖擊。風(fēng)扇的另一示例實(shí)施被公開在美國(guó)專利號(hào)8,855,166中并且例如相對(duì)于美國(guó)專利號(hào)8,855,166的圖13至圖18示出并進(jìn)行討論。

在電極417的啟動(dòng)期間產(chǎn)生的聲波可以反射離開風(fēng)扇421的移動(dòng)的葉片(當(dāng)風(fēng)扇421被實(shí)施為風(fēng)扇521時(shí)是葉片524)并且可以以葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率及其高階諧波創(chuàng)建增益介質(zhì)419的密度上的變化。介質(zhì)419上的變化可以使在放電室414中傳播的光偏轉(zhuǎn)，由此改變光的波長(zhǎng)并造成波長(zhǎng)誤差。

諧振器形成在放電室414的一側(cè)上的線窄化模塊416與放電室414的第二側(cè)上的輸出耦合器418之間。當(dāng)對(duì)電極417施加電壓時(shí)，增益介質(zhì)419發(fā)射沿著光束路徑413在諧振器中傳播的光以形成脈沖光束424。線窄化模塊416包括光學(xué)元件442，其通過例如反射和/或折射光而與在諧振器中傳播的光相互作用。光學(xué)元件442可以是衍射光學(xué)器件，諸如精細(xì)調(diào)諧光束424的光譜輸出的光柵。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)元件442是基于光的波長(zhǎng)使光分散的反射元件，諸如棱鏡。光學(xué)元件442可以具有折射和反射部件兩者。光學(xué)元件442可以是光學(xué)元件的集合，其中的一些是折射的并且其中的一些是反射的，或者其中的所有都是相同類型的元件。

光學(xué)元件442被聯(lián)接至致動(dòng)器444，致動(dòng)器444是可控制的以使光學(xué)元件442移動(dòng)或者修改光學(xué)元件442的形狀。致動(dòng)器444可以是能夠引起光學(xué)元件442移動(dòng)或改變形狀的任何類型的致動(dòng)器。例如，致動(dòng)器444可以是響應(yīng)于電壓的施加而改變形狀和/或大小的壓電換能器(pzt)。在該示例中，施加電壓以改變致動(dòng)器444的形狀引起了光學(xué)元件442移動(dòng)。光學(xué)元件442可以通過直接或間接物理接觸被聯(lián)接至致動(dòng)器444。例如，致動(dòng)器444可以碰觸光學(xué)元件442或者觸碰碰觸光學(xué)元件442的元件(諸如安裝座)。在一些實(shí)施方式中，致動(dòng)器444在不進(jìn)行物理接觸的情況下引起光學(xué)元件442移動(dòng)。

光學(xué)源405還包括線中心分析模塊420，其接收來自輸出耦合器418的輸出光束以形成脈沖光束424。線中心分析模塊420是監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量脈沖光束424的脈沖的波長(zhǎng)的測(cè)量系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，線中心分析模塊420測(cè)量脈沖光束424中的每個(gè)脈沖的波長(zhǎng)并且經(jīng)由信號(hào)y(458)將波長(zhǎng)測(cè)量提供至控制系統(tǒng)450。波長(zhǎng)測(cè)量可以是表示測(cè)量的波長(zhǎng)與中心波長(zhǎng)之間的差異的波長(zhǎng)誤差。波長(zhǎng)測(cè)量以脈沖光束424的時(shí)間重復(fù)率被提供。脈沖光束424的時(shí)間重復(fù)率可以不同于控制事件發(fā)生的速率。

系統(tǒng)400還包括控制系統(tǒng)450?？刂葡到y(tǒng)450接收來自線中心分析模塊420的數(shù)據(jù)和/或信號(hào)，諸如由信號(hào)458提供的指示了脈沖光束中的一個(gè)或多個(gè)脈沖的波長(zhǎng)或脈沖光束424的時(shí)間重復(fù)率的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)以光束424的時(shí)間重復(fù)率在控制系統(tǒng)處被接收。

控制系統(tǒng)450包括估計(jì)模塊541和致動(dòng)控制455。估計(jì)模塊451估計(jì)被表示為時(shí)變陣列x的干擾狀態(tài)，其影響波長(zhǎng)以及光學(xué)源405中的部件(諸如光學(xué)元件442)的狀態(tài)并且將估計(jì)提供至致動(dòng)控制455?；诠烙?jì)的狀態(tài)，致動(dòng)控制455確定信號(hào)u(457)，其在當(dāng)施加至光學(xué)源405時(shí)引起致動(dòng)器444以補(bǔ)償預(yù)測(cè)存在于光學(xué)源405中的窄帶干擾的方式移動(dòng)。信號(hào)457可以表示相對(duì)于當(dāng)前施加的或最近施加的信號(hào)的改變的量。

窄帶干擾模塊470估計(jì)窄帶干擾的狀態(tài)并且估計(jì)的狀態(tài)被包含在x中。在一些實(shí)施方式中，窄帶干擾可以利用兩個(gè)干擾狀態(tài)建模，同相分量的狀態(tài)(xⁱ)和正交分量的狀態(tài)(x^q)。當(dāng)矢量相加時(shí)的同相和正交分量的總和造成表示窄帶干擾的波形。以該方式，確定包含窄帶干擾的表征的狀態(tài)x允許致動(dòng)控制455生成抵消除了其他干擾和影響外的窄帶干擾的校正信號(hào)。

當(dāng)作為當(dāng)前控制事件k之后緊接著的控制事件的下一控制事件(k+1)發(fā)生時(shí)在室414中的窄帶干擾的狀態(tài)可以用具有等式(1)中示出的形式的正交振蕩模型來估計(jì)：

其中tp是預(yù)測(cè)周期，w是噪聲分量，k對(duì)控制事件(信號(hào)457至光學(xué)源405的提供)進(jìn)行索引，并且ω是以弧度每秒為單位的窄帶干擾(其可以是混疊頻率)的頻率?？刂剖录梢砸岳?250hz(其中控制事件以每0.16毫秒發(fā)生)的頻率發(fā)生。預(yù)測(cè)周期tp是狀態(tài)x的估計(jì)之間的時(shí)間，并且可以等于或大于控制事件發(fā)生時(shí)所處的頻率的倒數(shù)。因此，可能存在有比控制事件更多的預(yù)測(cè)。

窄帶干擾的頻率(ω)取決于造成干擾的部件的速度、該部件的設(shè)計(jì)和/或時(shí)間重復(fù)率。例如，當(dāng)窄帶干擾起源于風(fēng)扇421時(shí)，等式(2)提供了窄帶干擾的頻率：

其中ω是以hz為單位的窄帶干擾的混疊頻率，h是表示諧波的一(1)或更大的整數(shù)(其中h＝1表示基波頻率)，并且b是表示風(fēng)扇421上的周向葉片的數(shù)目的整數(shù)。

在等式(1)中使用從等式(2)產(chǎn)生的ω(利用單位的適當(dāng)轉(zhuǎn)換)導(dǎo)致預(yù)測(cè)當(dāng)下一控制事件(k+1)發(fā)生時(shí)存在于光學(xué)源405中的窄帶干擾(包含在x中)的狀態(tài)的值的估計(jì)。將具有這兩個(gè)估計(jì)狀態(tài)的波形的幅度可以從等式3確定：

將具有這兩個(gè)狀態(tài)的波形的相位可以從等式(4)確定：

因此，從等式(3)和(4)，可以確定具有與窄帶干擾相同的幅度和不同的相位的校正波形。表示校正波形的數(shù)據(jù)可以是例如具有等于針對(duì)窄帶干擾估計(jì)或確定的那些的頻率和幅度及與窄帶干擾的估計(jì)相位180°異相的相位的正弦電壓信號(hào)。另外，校正波形可以針對(duì)窄帶干擾的任何數(shù)目的諧波來確定。

在一些實(shí)施方式中，估計(jì)模塊451還包括波長(zhǎng)估計(jì)模塊460，其對(duì)除通過窄帶干擾模塊470建模的那些以外的干擾和系統(tǒng)變化性進(jìn)行建模。這樣的實(shí)施方式的示例被示出在圖4b中，該圖是具有包括波長(zhǎng)估計(jì)模塊460和窄帶干擾模塊470兩者的模型456的估計(jì)模塊451的實(shí)施方式的框圖。

波長(zhǎng)估計(jì)模塊460包括致動(dòng)器動(dòng)態(tài)模塊461和次級(jí)干擾模塊463。致動(dòng)器動(dòng)態(tài)模塊461提供光學(xué)元件442和/或致動(dòng)器444的行為的模型。該模型可以用來進(jìn)行光學(xué)元件442和/或致動(dòng)器444的狀態(tài)的周期性預(yù)測(cè)。光學(xué)元件442的狀態(tài)可以包括例如表示光學(xué)元件442的位置和/或速度的一個(gè)或多個(gè)值。

致動(dòng)器動(dòng)態(tài)模塊461響應(yīng)于對(duì)致動(dòng)器444的輸入的施加而提供致動(dòng)器444的物理移動(dòng)或動(dòng)作的模型。例如，在其中致動(dòng)器444是pzt的實(shí)例中，致動(dòng)器動(dòng)態(tài)模塊461將致動(dòng)器444建模為二階系統(tǒng)。致動(dòng)器444的狀態(tài)可以是可隨時(shí)間變化的與致動(dòng)器444相關(guān)聯(lián)的任何量或質(zhì)量。例如，狀態(tài)可以是施加至致動(dòng)器444的電壓。致動(dòng)器444的狀態(tài)可以包括超過一個(gè)的量或質(zhì)量。例如，致動(dòng)器的狀態(tài)可以是當(dāng)前位置，和致動(dòng)器在一個(gè)或多個(gè)維度上的當(dāng)前速度和最近施加至致動(dòng)器444的電壓。次級(jí)干擾模塊463對(duì)光學(xué)源405中的除窄帶干擾以外的良好理解的干擾進(jìn)行建模。例如，次級(jí)干擾模塊463可以對(duì)隨時(shí)間的波長(zhǎng)漂移進(jìn)行建模。

在估計(jì)模塊451中，波長(zhǎng)估計(jì)模塊460的輸出在窄帶干擾模塊470的輸出中使用或與其一起使用，以形成狀態(tài)-空間動(dòng)態(tài)模型480。該狀態(tài)-空間模型480包括矩陣a和b，其中矩陣a和矩陣b的元件包括窄帶干擾模塊470和波長(zhǎng)估計(jì)模塊460。矩陣a和b被提供至更新模塊485，其基于在當(dāng)前控制事件的xk的值和致動(dòng)信號(hào)uk來預(yù)測(cè)或估計(jì)下一控制事件(k+1)的狀態(tài)陣列x。使用等式(5)，可以從中獲得狀態(tài)的估計(jì)xk+1：

xk+1＝axk+buk(5)

其中k對(duì)控制事件進(jìn)行索引(其中k是當(dāng)前控制事件并且k+1是下一或緊接著的隨后事件)，并且u表示通過致動(dòng)控制455確定的控制信號(hào)457。因此，xk是光學(xué)源405中的一個(gè)或多個(gè)部件或條件的當(dāng)前狀態(tài)，uk是來自致動(dòng)控制455(信號(hào)457)的最近施加的或當(dāng)前的輸出。xk的先前值被存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)453中并可以從電子存儲(chǔ)453中獲得，并且uk的值可以從致動(dòng)控制455獲得。因此，可以從等式(5)確定xk+1。

如上所示的方法是基于關(guān)于光學(xué)源405已知的諸如被包括在模型456和狀態(tài)-空間動(dòng)態(tài)模型480中的信息等的先驗(yàn)信息。然而，假定是關(guān)于光學(xué)源405的準(zhǔn)確信息的該先驗(yàn)信息可能歸因于系統(tǒng)之間的變化或其他未捕獲的信息而不是完美準(zhǔn)確的。更新模塊485的第二功能是使用經(jīng)由信號(hào)458從線中心分析模塊420接收的先前波長(zhǎng)測(cè)量來更新狀態(tài)估計(jì)xk以更接近現(xiàn)實(shí)，從而產(chǎn)生了基于測(cè)量的數(shù)據(jù)的更新測(cè)量該測(cè)量更新可以例如使用卡爾曼濾波器來執(zhí)行。這允許控制系統(tǒng)450改變窄帶干擾的幅度和/或相位，如果窄帶干擾的幅度和/或相位隨時(shí)間改變的話。接著可以從如下的等式(6)獲得狀態(tài)xk+1的估計(jì)：

在確定xk+1之后。估計(jì)模塊451將xk+1提供至致動(dòng)控制455。致動(dòng)控制455確定信號(hào)457(u)如果在下一控制事件(k+1)被提供至光學(xué)源405則將作用在光學(xué)元件405和/或光學(xué)元件405的部件上以在滿足一定的約束的同時(shí)獲得接近光束424的期望波長(zhǎng)的波長(zhǎng)。該期望的波長(zhǎng)可以是例如中心波長(zhǎng)。信號(hào)457的確定可以包括例如優(yōu)化u的值(被提供至光學(xué)元件405的信號(hào))以在考慮約束的情況下鑒于被包括在x中的值使波長(zhǎng)誤差最小化。優(yōu)化中使用的約束的示例可以是u的絕對(duì)值小于閾值。例如，u可以表示施加至致動(dòng)器444以使光學(xué)元件442移動(dòng)的電壓或電流。禁止u的大值的約束可以防止對(duì)致動(dòng)器的大電流或電壓的施加。另外，該示例中的u的大值可以指示起源于除窄帶干擾以外的某些因素的誤差。優(yōu)化可以實(shí)施為例如線性二次型調(diào)節(jié)器(lqr)。致動(dòng)控制455的輸出可以是對(duì)于u的接著被線性添加至uk的當(dāng)前值的遞增改變。

因此致動(dòng)控制455確定下一值控制信號(hào)457或控制信號(hào)457中的遞增改變(其中的任一個(gè)在該示例中用uk+1表示)并且將該控制信號(hào)457提供至光學(xué)源405。因?yàn)閡k+1是從xk+1(這是作為波長(zhǎng)誤差的起因的部件和/或條件的狀態(tài))和uk(控制信號(hào)457的先前施加的值)確定的，所以向光學(xué)源405施加包括了uk+1的信號(hào)造成了具有最接近中心波長(zhǎng)并因此具有減小的波長(zhǎng)誤差的波長(zhǎng)的光束。另外，因?yàn)楣烙?jì)模塊451包括窄帶干擾模塊470，所以u(píng)k+1也包括減小或消除窄帶干擾的校正波形。

控制系統(tǒng)450還包括電子處理器452、電子存儲(chǔ)453和輸入/輸出(i/o)接口454。電子處理器452包括諸如通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥鞯鹊倪m于計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)處理器，和任何種類的數(shù)字計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)處理器。一般地，處理器接收來自只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或兩者的指令和數(shù)據(jù)。電子處理器452可以是任何類型的電子處理器。

電子存儲(chǔ)453可以是諸如ram等的易失性存儲(chǔ)器，或非易失性存儲(chǔ)器。在一些實(shí)施方式中，電子存儲(chǔ)453可以包括非易失性和易失性部分或部件兩者。電子存儲(chǔ)453存儲(chǔ)當(dāng)被執(zhí)行時(shí)引起處理器452與控制系統(tǒng)450和/或光學(xué)源405中的其他部件通信的指令、或許為計(jì)算機(jī)程序。例如，指令可以是引起電子存儲(chǔ)453存儲(chǔ)與脈沖光束424中的脈沖的波長(zhǎng)有關(guān)的數(shù)據(jù)的指令。指令可以是引起電子處理器452對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并基于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)生成電壓信號(hào)的指令。

i/o接口454是允許控制系統(tǒng)450利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、光學(xué)源405和/或在另一電子設(shè)備上運(yùn)行的自動(dòng)化過程接收和/或提供數(shù)據(jù)和信號(hào)的任何種類的電子接口。例如，i/o接口454可以包括視覺顯示器、鍵盤或通信接口中的一個(gè)或多個(gè)。

參見圖5，示出了示例性過程500的流程圖。過程500主動(dòng)補(bǔ)償和/或拒絕窄帶干擾。

參照?qǐng)D4a和圖4b中示出的控制系統(tǒng)450和光學(xué)源405來討論過程500。然而，其他實(shí)施方式是可能的。例如，過程500可以由控制系統(tǒng)170或270中的一個(gè)或多個(gè)電子處理器來執(zhí)行。在一些實(shí)施方式中，過程500由分布在光學(xué)源405內(nèi)和/或光學(xué)源405外的電子處理器執(zhí)行。此外，過程500可以實(shí)施為能夠存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀且可執(zhí)行指令，使得過程500可以作為升級(jí)或改裝被安裝到用于光源的現(xiàn)有控制系統(tǒng)上。例如，過程500可以作為軟件更新來安裝以將附加功能性添加至已經(jīng)包括諸如波長(zhǎng)估計(jì)模塊460的模塊的控制系統(tǒng)。

接收脈沖光束(505)。脈沖光束從振蕩器412發(fā)射并具有時(shí)間重復(fù)率。時(shí)間重復(fù)率是脈沖光束中的兩個(gè)相繼的光脈沖之間的時(shí)間。時(shí)間重復(fù)率可以例如大于500hz、在500hz與6,000hz之間、在5990hz與6,000hz之間或大于6,000hz。

光束可以在線中心分析模塊420或者測(cè)量、監(jiān)測(cè)或確定脈沖光束的諸如波長(zhǎng)等的特性的另一模塊處被接收。光束可以是脈沖光束424。在其他示例中，光束可以是由準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的脈沖激光束、放大的脈沖光束或者來自不是激光器的光學(xué)源的脈沖光束。

光束與中心波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)。表示光束的波長(zhǎng)的信號(hào)458被提供至控制系統(tǒng)450。信號(hào)458的實(shí)例可以在每次接收光脈沖時(shí)被提供。因此，控制系統(tǒng)450可以以等于在線中心分析模塊420處接收脈沖時(shí)所處的頻率的頻率接收更新的信號(hào)458。

光束與光學(xué)源405預(yù)期產(chǎn)生光時(shí)所處的標(biāo)稱或中心波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)。光束可能歸因于室414中的干擾而偏離中心波長(zhǎng)。例如，可能在光學(xué)振蕩器412或光學(xué)源405的任何部件中發(fā)生窄帶干擾。窄帶干擾是相對(duì)于整個(gè)光譜僅存在于單個(gè)頻率或小頻帶處的干擾。窄帶干擾的幅度表示干擾對(duì)波長(zhǎng)的影響。光學(xué)源405中的窄帶干擾可以包含多個(gè)窄帶干擾，每個(gè)窄帶干擾發(fā)生在分離且不同的頻率處，或者在分離且不同的頻率的頻帶處，并且具有不同的幅度。每個(gè)窄帶干擾創(chuàng)建了在增益介質(zhì)419中的干擾的頻率處的在光束路徑上的密度差異。這會(huì)例如通過使光偏轉(zhuǎn)并且改變其進(jìn)入線窄化模塊416所處的角度(因此改變光的波長(zhǎng))而影響振蕩器412中的光的傳播，由此增加了波長(zhǎng)誤差。

確定振蕩器中的窄帶干擾的頻率(510)。雖然窄帶干擾的物理表現(xiàn)可以具有在時(shí)間上固定的頻率，但是如從波長(zhǎng)誤差測(cè)量的干擾的頻率可能表現(xiàn)為隨著脈沖光束的時(shí)間重復(fù)率而變化的混疊頻率。沿著室414中的光束路徑413行進(jìn)的光具有以等于光束的重復(fù)率的頻率發(fā)生的脈沖。以該方式，在光束路徑413上傳播的光以時(shí)間重復(fù)率對(duì)窄帶干擾的基波和諧波頻率進(jìn)行采樣。如果基波和/或諧波頻率大于重復(fù)率的一半，則基波和/或諧波頻率歸因于有限的采樣率而被混疊。

基波和諧波頻率被混疊所至的相應(yīng)的頻率取決于光束的時(shí)間重復(fù)率(采樣率)，并且混疊頻率可以基于時(shí)間重復(fù)率來確定。例如，混疊頻率可以從實(shí)際干擾頻率與時(shí)間重復(fù)率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系來確定。等式2(在下面再次重現(xiàn)并且在上面相對(duì)于圖4a和圖4b討論的)示出了可以用來確定與由風(fēng)扇421引起的窄帶干擾相關(guān)聯(lián)的混疊頻率的等式的示例：

窄帶干擾的頻率可以從取決于時(shí)間重復(fù)率、系統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和/或光學(xué)源405中的部件移動(dòng)時(shí)所處的頻率的其他等式來確定。

在一些實(shí)施方式中，諸如等式2等的等式和/或觀察到的數(shù)據(jù)可以用于生成使窄帶干擾的混疊頻率與光束424的時(shí)間重復(fù)率相聯(lián)系的頻率映射600。頻率映射600可以用來確定窄帶干擾的頻率(基波和/或諧波)的混疊值。還參見圖6，示出了將混疊頻率(hz)繪制為光束的時(shí)間重復(fù)率的函數(shù)的示例性頻率映射600。

頻率映射600上示出的數(shù)據(jù)是針對(duì)具有二十三(23)個(gè)葉片且以5,000rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)(風(fēng)扇)而估計(jì)的。各表示由風(fēng)扇引起的窄帶聲學(xué)干擾的基波頻率(hz)和基波頻率的諧波的頻率(hz)取決于風(fēng)扇的幾何形狀及其轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并且通過等式(7)給出：

其中h是諧波(1或更大的整數(shù))，并且b是風(fēng)扇中的葉片的數(shù)目。窄帶聲學(xué)干擾的其他源可以用考慮產(chǎn)生干擾的部件的設(shè)計(jì)、幾何形狀和運(yùn)動(dòng)的等式來表達(dá)。

被建模以產(chǎn)生頻率映射600的窄帶干擾的頻率被從通過等式7給出的值f被混疊。如等式7所示，在沒有混疊的情況下，窄帶干擾的基波和諧波頻率是固定的并且不取決于時(shí)間重復(fù)率?；殳B的存在從圖6顯而易見，該圖示出了頻率對(duì)光束的時(shí)間重復(fù)率的依賴性。

另外，在一些時(shí)間重復(fù)率處，混疊諧波相交，指示了不同諧波被混疊到相同的頻率。在頻率映射600中，這在很多時(shí)間重復(fù)率處發(fā)生，包括例如3,500hz。對(duì)于產(chǎn)生具有3,500hz的時(shí)間重復(fù)率的脈沖光束的光學(xué)源，頻率映射600指示了五次(5^th)和六次(6^th)諧波的頻率兩者被混疊至1,000hz。

光束的時(shí)間重復(fù)率是已知的并且可以在光學(xué)源405的操作期間從施加至電極417的電壓的模式來確定。使用已知時(shí)間重復(fù)率，可以從頻率映射600確定窄帶干擾的頻率。例如，對(duì)于6,000hz的時(shí)間重復(fù)率，頻率映射600顯示二次諧波(其具有3,833hz的非混疊頻率)被混疊至約2,166hz的頻率(在頻率映射600上用標(biāo)記605示出)。干擾的五次諧波(其具有9,585hz的非混疊值)被混疊至2,415hz的頻率(在頻率映射600上用標(biāo)記610示出)。

因此，與窄帶干擾相關(guān)聯(lián)的頻率或多個(gè)頻率可以從頻率映射600來確定。頻率映射600可以用圖形的方式實(shí)施，如圖6的示例中所示。在一些實(shí)施方式中，頻率映射可以表達(dá)為存儲(chǔ)在查找表中的數(shù)值的集合。在一些實(shí)施方式中，窄帶干擾的頻率(或多個(gè)頻率)作為輸入從執(zhí)行機(jī)構(gòu)或自動(dòng)化過程接收。

窄帶干擾的頻率或多個(gè)頻率可以以其他方式來確定。例如，窄帶干擾的頻率可以從波長(zhǎng)誤差的功率譜密度(psd)來確定。還參見圖7，示出了作為基于測(cè)量的波長(zhǎng)誤差的頻率(hz)的函數(shù)的波長(zhǎng)誤差的單側(cè)功率譜密度的示例(分貝/hz)。功率譜密度是通過采用波長(zhǎng)誤差數(shù)據(jù)的1024點(diǎn)快速傅里葉變換(fft)作為時(shí)間的函數(shù)并計(jì)算fft的幅度來確定的。波長(zhǎng)誤差數(shù)據(jù)包括針對(duì)光束中的數(shù)百或數(shù)千脈沖的集合中的每個(gè)脈沖的波長(zhǎng)誤差。

在圖7中示出的示例中，光束的時(shí)間重復(fù)率是6,000hz，并且風(fēng)扇421包括以5,000rpm轉(zhuǎn)動(dòng)的二十三(23)個(gè)葉片。峰值705、710和715分別顯示了由風(fēng)扇421引起的窄帶干擾的基波、二次和五次諧波的貢獻(xiàn)的功率。在該示例中，功率譜密度上的尖峰表示窄帶干擾并且發(fā)生在風(fēng)扇421的運(yùn)動(dòng)的基波頻率處，其中在對(duì)應(yīng)于基波頻率的諧波的頻率處發(fā)生的附加峰值。諸如來自除風(fēng)扇421以外的部件的振動(dòng)的其他物理效應(yīng)可以造成光學(xué)源405中的窄帶干擾。無論其起因如何，窄帶干擾都會(huì)引起在干擾的頻率或多個(gè)頻率處的在波長(zhǎng)誤差的功率譜密度上的尖峰(集中在單個(gè)頻率處或跨越包含幾個(gè)頻率的頻帶的功率上的增加)和波長(zhǎng)西格瑪上的對(duì)應(yīng)增加。

在一些實(shí)施方式中，波長(zhǎng)誤差的psd(諸如psd700)可以或許通過自動(dòng)化的電子過程進(jìn)行分析，以標(biāo)識(shí)指示了在那些頻率處存在窄帶干擾的峰值(psd的最大值)。峰值發(fā)生所在的頻率或多個(gè)頻率可以用在窄帶干擾模塊470和狀態(tài)-空間模型480中以使用等式1來確定窄帶干擾的狀態(tài)x。

回到圖5，基于混疊頻率生成校正波形(515)。校正波形可以基于狀態(tài)，其矢量和表示預(yù)測(cè)當(dāng)校正波形被應(yīng)用于光學(xué)源405時(shí)存在于室中的窄帶干擾。如上面相對(duì)于等式1討論的，狀態(tài)的估計(jì)是基于窄帶干擾的頻率，其可以是混疊頻率。干擾狀態(tài)可以包括同相分量和正交分量。在一些實(shí)施方式中，干擾狀態(tài)中的一個(gè)表示窄帶干擾的幅度并且干擾狀態(tài)中的另一個(gè)表示窄帶干擾的相位。

干擾狀態(tài)的估計(jì)可以以大于或等于光束的時(shí)間重復(fù)率的速率動(dòng)態(tài)地更新。以該方式，干擾狀態(tài)的估計(jì)考慮了光學(xué)源405的操作期間發(fā)生的改變。

校正波形具有與估計(jì)的窄帶干擾相同的頻率和幅度以及與窄帶干擾不同的相位。因此，校正波形用來取消或減小窄帶干擾。在一些實(shí)施方式中，校正波形具有與窄帶干擾的相位180°相反的相位。

除了包括關(guān)于窄帶干擾的信息之外，在一些實(shí)施方式中，校正波形還包括關(guān)于光學(xué)源405中的可引起波長(zhǎng)誤差的其他干擾和條件的信息。在這些實(shí)施方式中，波長(zhǎng)估計(jì)模塊460可以用來確定表示這些條件和附加干擾的狀態(tài)。在這些實(shí)施方式中，過程500補(bǔ)償窄帶干擾和波長(zhǎng)誤差的附加源。

校正波形可以采取任何形式，只要校正波形或從校正波形導(dǎo)出的信號(hào)具有足以引起光學(xué)源405或光學(xué)源405中的部件以響應(yīng)于校正波形的應(yīng)用而補(bǔ)償窄帶干擾(和可能的其他干擾)的方式起反應(yīng)的信息。例如，校正波形可以是除了補(bǔ)償附加干擾的電壓信號(hào)之外的包括在發(fā)生窄帶干擾所處的一個(gè)或多個(gè)頻率處的正弦波的電壓信號(hào)。將校正波形應(yīng)用至光學(xué)源405可以引起致動(dòng)器444和光學(xué)元件442移動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，校正波形是通過進(jìn)一步的電子處理轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)模擬電壓校正波形的數(shù)字信號(hào)的集合。另外，在一些實(shí)施方式中，校正波形是表示與先前波形相比的改變(或增量)的波形。

通過基于生成的校正波形修改脈沖光束的特性來補(bǔ)償窄帶干擾(520)。脈沖光束424的特性可以是例如光束424的波長(zhǎng)。窄帶干擾可以包括例如基波頻率的多個(gè)諧波。校正波形可以是例如包括處于基波頻率和諧波中的每一個(gè)處的正弦波的電壓信號(hào)，具有與在頻率中的每一個(gè)處的窄帶干擾的相位不同(例如，相反)的相位。電壓信號(hào)可以被施加至致動(dòng)器444以引起光學(xué)元件442以如下方式移動(dòng)：使得在室414中傳播的光被以抵抗將會(huì)由窄帶干擾引起的偏轉(zhuǎn)的方式偏轉(zhuǎn)。通過以該方式使光學(xué)元件442移動(dòng)，光束424的頻率保持處于中心波長(zhǎng)或變成接近中心波長(zhǎng)，由此減小了波長(zhǎng)誤差以及減小了在與窄帶干擾相關(guān)聯(lián)的頻率處對(duì)波長(zhǎng)誤差的貢獻(xiàn)。

參見圖8，曲線805和810示出了波長(zhǎng)誤差的示例性功率譜密度。用實(shí)線示出且標(biāo)記為關(guān)鍵詞“沒有音調(diào)補(bǔ)償”的曲線805表示沒有對(duì)窄帶干擾的主動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟ㄐ握`差的psd。用虛線示出且標(biāo)記為關(guān)鍵詞“具有音調(diào)補(bǔ)償”的曲線810表示從在相同條件下收集但在使用諸如上面討論的過程500等的過程對(duì)窄帶干擾進(jìn)行補(bǔ)償之后的波長(zhǎng)誤差數(shù)據(jù)形成的psd。

被收集以產(chǎn)生曲線805和曲線810的波長(zhǎng)誤差數(shù)據(jù)是在5,995hz的時(shí)間重復(fù)率、65℃的室溫度和以5,000rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)的23個(gè)葉片鼓風(fēng)機(jī)(風(fēng)扇)的狀態(tài)下從來自準(zhǔn)分子激光器的150突發(fā)的脈沖(其中每個(gè)突發(fā)包括數(shù)百脈沖)收集的。在該配置中，鼓風(fēng)機(jī)具有在2,157hz處被混疊的處于3,833hz的二次諧波。在該示例中，由二次諧波引起的干擾對(duì)波長(zhǎng)誤差做出最大貢獻(xiàn)。

如圖所示，對(duì)窄帶干擾的補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用使二次諧波對(duì)波長(zhǎng)誤差的貢獻(xiàn)的幅度減小了超過20分貝(db)。在二次諧波的頻率處的相對(duì)貢獻(xiàn)上的減小降低了波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，并因此降低了由光學(xué)源產(chǎn)生的波長(zhǎng)變化性。

參見圖9，示出了作為從圖8所示數(shù)據(jù)導(dǎo)出的突發(fā)數(shù)目的函數(shù)的每個(gè)突發(fā)的最大波長(zhǎng)西格瑪?shù)睦L制圖。繪圖900包括沒有補(bǔ)償窄帶干擾的數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)西格瑪905，補(bǔ)償了窄帶干擾的數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)西格瑪910。如通過比曲線905和910所示，對(duì)窄帶干擾的補(bǔ)償減小了觀察到的所有突發(fā)的最大波長(zhǎng)西格瑪。另外，波長(zhǎng)西格瑪905和910是在十(10)個(gè)分離的測(cè)試(或晶片)上收集的，顯示了結(jié)果是可重復(fù)的。

其他實(shí)施方式在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。