CN1961228A - 用于高功率激光束的孔径光阑组件 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方面包括用于电磁辐射系统的孔径光阑组件，其包括：孔径光阑，由对所应用的电磁辐射至少部分透明的材料制成，孔径光阑的至少一部分形成在孔径的边界，以将电磁辐射偏转到至少部分透明材料中。本发明还涉及一种用于阻塞电磁辐射束的至少一部分的方法以及用于电磁辐射系统的傅立叶(Fourier)过滤器。

Description

用于高功率激光束的孔径光阑组件
技术领域
本发明大体而言涉及一种孔径光阑组件，更具体的，涉及一种能够处理高功率激光束而不改变其形状或维数的孔径光阑。
背景技术
使用普通的光源，由光源所发出的光通常是低能的。在光刻技术或者度量衡学中，准分子激光器可以用作光源，并且通常，从激光中输出的辐射穿过辐射束不规则性照明器，以使光强度在特殊区域(例如，SLM区域)上均匀分布。来自高功率激光束源的能量可能太高，以致为了设定光束形状而不能使用简单的阻塞(block)孔径装置。这样简单的阻断孔径可以被加热，并且鉴于此，可以改变其维数和/或外形。简单阻断孔径的另一个问题在于，由于来自高功率激光束的加热作用，孔径光阑的材料可能会开始融化并且再沉积在其中配置有孔径光阑的光学系统的其他部件上。其他现有技术的孔径光阑通常可以是包括若干孔径部件的巨型结构，这是一个问题。
因此，需要一种用于能够处理从激光束中切断的功率的紧凑而有效的解决方案的技术。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于高功率激光束的孔径光阑组件，其克服或者至少降低了上述问题中的至少一个。
其中，这个目的对应于通过用于电磁辐射系统的孔径光阑组件而获得的本发明的第一个方面，孔径光阑组件包括：孔径光阑，由对所应用的电磁辐射至少部分透明的材料制成，所述孔径光阑的至少一部分形成在孔径的边界，以使电磁辐射偏转到所述至少部分透明的材料中。
本发明的另一个目的是提供一种用于成形高功率电磁辐射束的方法，其克服或者至少降低了上述问题中的至少一个。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于阻断电磁辐射束的至少一部分的方法，其包括以下步骤：产生电磁辐射束；使该电磁辐射束撞击在射束孔径组件上；在对所应用的电磁辐射至少部分透明的材料中，阻断所述电磁辐射束的至少一部分；通过使通过至少一个全内反射的所述部分偏转来限定孔径光阑。
本发明的其他方面反映在详细描述、附图和权利要求中。
附图说明
图1示出了根据可以受益于本发明的现有技术的激光的侧视图。
图2示出了本发明的孔径光阑组件的示例性实施例的横截面。
图3示出了根据现有技术的简单阻塞孔径的俯视图。
具体实施方式
参考附图作出以下详细描述。描述优选实施例以示出本发明，并不限于其由权利要求所限定的范围。应理解，以下描述不应仅限制于光学透明材料。本领域技术人员将认识到，所选择的材料取决于所应用的电磁辐射，即，将被使用的材料应该至少对所应用的电磁辐射部分透明。
图3示出了根据现有技术的简单阻塞孔径300的俯视图。该简单阻塞孔径包括孔径310和孔径光阑320。孔径光阑320由对所应用的电磁辐射不透明的材料制成，例如金属。此处将孔径300示出为矩形的。矩形孔径可以形成来源于可以是准分子激光器的辐射源的相干辐射束。
图2示出了根据本发明的孔径光阑组件200的示例性实施例的横截面。该孔径光阑组件200包括光学透明材料230、孔径光阑210、束流收集器220、孔径260、壳270
如图2所示的孔径光阑组件200可以如下工作。来自于图2中右边的激光束240、250a、250b可以撞击到孔径光阑组件200上。该激光束240的内部可以不被干扰地通过孔径260。激光束250a、250b的外部可以碰撞棱柱形的孔径光阑210。该棱柱形的孔径光阑210可以由光学透明材料制成，例如玻璃、石英或石英玻璃或者任何其他的光学透明材料。所选择的材料取决于用于将由孔径光阑组件200成形或者过滤的电磁辐射束中的波长。可以将棱柱形的孔径光阑210的角度选择为可存在全内反射。这个角度可以是45度。可以采用满足了全内反射要求的孔径光阑的任何设计。
在普通激光应用中，透明材料230的厚度可以为5-10mm。可以选定与射束垂直的长度，以便使束流收集器220可以具有用于其冷却的足够空间。束流收集器220和其余的壳270可以由金属制成。束流收集器220的简单形式是剃刀刀片组，但是可以使用任何能够吸收高百分比射束能量的束流收集器220。束流收集器220可以通过任何气体或者液体来冷却。孔径260可以采取任何形状、一维或者二维。二维孔径260的示例性实施例是圆形、正方形、椭圆形、星形等等。
由于为孔径光阑210所选择的材料是光学透明的，所以会有很少的吸收，并且因此在孔径光阑210中仅有很小的热沉积。鉴于此，该孔径光阑210可以将其外形和形状保持的非常好。在孔径光阑210处不吸收光。在图2中，该辐射束的一部分被限制在束流收集器220中，在此将多余能量作为热来消耗。为了降低来自孔径光阑210的背反射，该孔径光阑210可以至少涂布有抗反射层。通过适当选择材料，可使孔径光阑组件200用于各种电磁辐射。
如上所述，辐射源可以是任何波长的准分子激光器，诸如UV、DUV、EUV等等。具体的，本发明适用于图形发生器以及度量和检测系统，其中，通过准分子激光器或者具有限定形状的其他电磁辐射源来使用均匀照明。
本发明的孔径光阑组件200可以用于成形任意电磁辐射束。本发明的孔径光阑组件也可以用作傅立叶孔径组件。在这种情况下，一个或多个衍射级可以通过傅立叶孔径260，并且一个或多个衍射级可以被傅立叶孔径光阑210阻塞。
图1示出了现有技术的横向激发激光器，例如准分子激光器。该激光器包括第一镜子110和第二镜子120，它们一起形成了共振腔。激光器还包括一起形成了放电容积(discharge volume)160的第一电极130和第二电极140。壳150密封放电容积160和共振腔170。镜子110、120中的一个部分地反射，用于使在共振腔中所生成的辐射束能够被发出。其他镜子可以为全反射。壳中布置有部分反射镜的一端对所发出的波长可以是透明的。
虽然参考优选实施例和以上详细实例披露了本发明，但是应了解，这些实例仅用于示例性说明，而非起到限制作用。本领域技术人员将显而易见各种修改和组合，其中，修改和组合将在本发明的精神和权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种用于电磁辐射系统中的孔径光阑组件，其包括：
-孔径光阑，由对所应用的电磁辐射至少部分透明的材料制成；
-所述孔径光阑的至少一部分形成在孔径的边界，以使电磁辐射偏转到所述透明材料中。
2.根据权利要求1所述的孔径光阑组件，进一步包括：
-至少一个束流收集器，用于接收由所述孔径光阑所偏转的所述电磁辐射。
3.根据权利要求1所述的孔径光阑组件，其中，所述孔径光阑至少部分地在一维上阻碍所述电磁辐射。
4.根据权利要求1所述的孔径光阑组件，其中，所述孔径光阑至少部分地在二维上阻碍所述电磁辐射。
5.根据权利要求1所述的孔径光阑组件，其中，所述孔径光阑由玻璃、石英、石英玻璃材料中的一种制成。
根据权利要求1所述的孔径光阑组件，其中，所述孔径光阑至少部分地涂布有一层抗反射材料。
6.根据权利要求1所述的孔径光阑组件，其中，所述孔径光阑成形为提供全内反射。
7.一种用于阻塞至少一部分电磁辐射束的方法，包括以下步骤：
-产生电磁辐射束，
-使所述电磁辐射束撞击在射束孔径组件上，
-在对电磁辐射的所述撞击束至少部分透明的材料中，阻塞所述电磁辐射束的至少一部分，从而通过至少一个全内反射偏转所述部分来限定孔径光阑。
8.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
-使电磁辐射的所述阻塞束的至少一部分偏转向至少一个束流收集器。
9.一种用于电磁辐射系统中的傅立叶过滤器组件，其包括：
-傅立叶孔径光阑，由对所应用的电磁辐射至少部分透明的材料制成，
-所述傅立叶孔径光阑的至少一部分形成在孔径的边界，以使电磁辐射的至少一个衍射级偏转到所述对所应用的电磁辐射束至少部分透明的材料中。
10.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，进一步包括：
-至少一个束流收集器，用于接收由所述至少部分透明的傅立叶孔径光阑所偏转的电磁辐射的所述至少一个衍射级。
11.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，所述傅立叶孔径光阑至少部分地在一维上阻碍所述电磁辐射的所述至少一个衍射级。
12.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，所述傅立叶孔径光阑至少部分地在二维上阻塞所述电磁辐射的至少一个衍射级。
13.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，所述傅立叶孔径光阑由玻璃、石英、石英玻璃材料中的一种制成。
14.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，所述傅立叶孔径光阑至少部分地涂布有一层抗反射材料。
15.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，选择所述傅立叶孔径光阑的角度以使全内反射成为可能。
16.根据权利要求10所述的傅立叶过滤器组件，其中，所述傅立叶孔径光阑是棱柱形状的。
17.一种激光器，其包括一对形成了用于反射激光辐射的共振腔的间隔开的镜子以及在所述共振腔内发生受激发射的区域，其中，所述激光器还包括根据权利要求1所述的孔径光阑组件
18.根据权利要求17所述的激光器，其中，所述孔径光阑组件布置在所述共振腔内。
19.根据权利要求17所述的激光器，其中，所述孔径光阑组件布置在所述共振腔外。
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