Генерация коротковолнового излучения

При создании установок для микролитографии с использованием линзовых оптических систем объектива и осветителя приходится использовать эксимерный лазер с очень высокой монохроматичностью. Причиной этого являются трудности, возникающие при ахроматизации кварцевой оптики. Отклонение длины волны лазерного излучения (если основная длина волны нм) составляет около gif"> нм!

Предлагается дополнить резонатор существующего эксимерного лазера диспергирующим элементом с целью обеспечения перестройки длины волны и сужения диапазона .

Предлагается использовать схему дисперсионного резонатора с двумя концевыми зеркалами и отражательной дифракционной решеткой между ними (рис.5).

Рисунок 5.

Дисперсия такого резонатора становится максимальной при скользящем угле падения света на решетку . В этом случае избирательность резонатора значительно выше, чем с автоколлимационной решеткой (угол падения равен углу дифракции).

Отсутствие неселективного (нулевой порядок) обратного отражения в активную среду резко снижает интенсивность сверхлюминесцентного фона в выходном узкополосном излучении.

Принципиальный недостаток резонаторов "со скользящим падением" - низкая дифракционная эффективность. Поэтому они используются в основном в лазерах с высоким усилением (в том числе эксимерных).

Для такого резонатора полоса пропускания по уровню 0.5 составляет

, (1)

где - радиус пучка до дифракционной решетки (в активной среде);

- угол дифракции;

- коэффициент телескопичности.

Длину волны перестройки резонатора такого типа наиболее удобно менять вращением ближайшего к решетке концевого зеркала. При скользящем падении излучения на решетку перестройка производится по закону

(2)

и коэффициент перестройки

, (3)

- период решетки, мм.

Основное уравнение дифракционной решетки выглядит следующим образом

. (4)

При скользящем падении и угле дифракции близком к нулю период решетки примерно равен длине волны падающего излучения.

Итак, используем резонатор "со скользящим падением" (), где дифракционная решетка работает во втором порядке (65 - 70%), а нулевой порядок используется для вывода излучения из резонатора.

Рассчитываем решетку на основную длину волны нм, работающую во втором порядке, с периодом нм.

Из основного уравнения дифракционной решетки видно, что и, следовательно, угол дифракции . При таком соотношении углов и телескопичность .

Оценим полосу пропускания резонатора с такой решеткой:

пм