DE102022128256A1 - Electro-optical modulator with reflection protection - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Modulator (14) zur Einstellung der Polarisation (P2) eines Laserstrahls (16). Eine Stirnfläche (40) des elektrooptischen Modulators (14), durch die der Laserstrahl (16) in den elektrooptischen Modulator (14) eingestrahlt werden kann, ist zu einer ersten Seitenfläche (38a) des elektrooptischen Modulators (14) in einem spitzen ersten Neigungswinkel (NW1) schräg ausgerichtet, wobei die erste Seitenfläche (38a) an die Stirnfläche (40) angrenzt.The invention relates to an electro-optical modulator (14) for adjusting the polarization (P2) of a laser beam (16). An end face (40) of the electro-optical modulator (14), through which the laser beam (16) can be radiated into the electro-optical modulator (14), is aligned obliquely to a first side face (38a) of the electro-optical modulator (14) at an acute first angle of inclination (NW1), wherein the first side face (38a) adjoins the end face (40).
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Modulator zum Modulieren eines Laserstrahls unter Schutz von entlang einer Laserbahn des Laserstrahls vor und/oder nach dem elektrooptischen Modulator angeordneten Bauteilen vor an dem elektrooptischen Modulator reflektierter Laserstrahlung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Laseranlage mit einem solchen Modulator und ein Verfahren unter Verwendung eines solchen Modulators.The invention relates to an electro-optical modulator for modulating a laser beam while protecting components arranged along a laser path of the laser beam before and/or after the electro-optical modulator from laser radiation reflected by the electro-optical modulator. The invention further relates to a laser system with such a modulator and a method using such a modulator.
Elektrooptische Modulatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt.Electro-optical modulators are known from the state of the art.
Die
Eine Laseranlage zur Erzeugung von EUV-Strahlung mit elektrooptischen Modulatoren ist auch aus der
In den bekannten Laseranlagen lässt sich der Reflexionsschutz nur unter einem vergleichsweise hohen Aufwand, insbesondere für die Justage der Laseranlage, herstellen.In the known laser systems, the reflection protection can only be achieved with comparatively high expenditure, especially for the adjustment of the laser system.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrooptischen Modulator bereitzustellen, mit dem bei vergleichsweise einfacher Montage ein Schutz vor an dem elektrooptischen Modulator reflektierter Laserstrahlung bewirkt werden kann. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Laseranlage mit einem solchen Modulator und ein Verfahren unter Verwendung eines solchen Modulators anzugeben.It is therefore the object of the present invention to provide an electro-optical modulator with which protection against laser radiation reflected by the electro-optical modulator can be achieved with comparatively simple assembly. It is also the object of the invention to provide a laser system with such a modulator and a method using such a modulator.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrooptischen Modulator nach Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale einer erfindungsgemäßen Laseranlage sind in Anspruch 8 und die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Anspruch 13 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by an electro-optical modulator according to claim 1. The features of a laser system according to the invention are specified in claim 8 and the features of the method according to the invention are specified in claim 13. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Der erfindungsgemäße elektrooptische Modulator weist ein bahnführendes Element zum Führen des Laserstrahls und die folgenden Elemente auf:
- a) Eine Stirnfläche des bahnführenden Elements zum Einstrahlen des Laserstrahls in den elektrooptischen Modulator;
- b) Eine Rückfläche des bahnführenden Elements zum Austreten des Laserstrahls aus dem elektrooptischen Modulator, wobei die Rückfläche der Stirnfläche gegenüberliegt;
- c) Eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche des bahnführenden Elements, wobei die Seitenflächen zwischen der Stirnfläche und der Rückfläche liegen und die Stirnfläche und die Rückfläche verbinden,
- a) An end face of the path-guiding element for irradiating the laser beam into the electro-optical modulator;
- b) a rear surface of the path-guiding element for exiting the laser beam from the electro-optical modulator, the rear surface being opposite the front surface;
- c) a first side surface and a second side surface of the web-guiding element, the side surfaces being located between the front surface and the rear surface and connecting the front surface and the rear surface,
Ein Laserstrahl, der auf die Stirnfläche trifft, wird zu einem gewissen Anteil von der Stirnfläche reflektiert. Die Stirnfläche ist gegenüber der ersten Seitenfläche mit dem spitzen ersten Neigungswinkel geneigt. Dadurch wird ein Laserstrahl, der in einem Einfallswinkel auf die Stirnfläche einstrahlt, der sich von 0° unterscheidet, in einer Reflexionsrichtung von der Stirnfläche reflektiert, die zu der Einstrahlrichtung geneigt ist. Somit wird verhindert, dass der reflektierte Anteil auf den Weg zurückreflektiert wird, auf dem der Laserstrahl zu der Stirnfläche propagiert ist. Dabei wird der Einfallswinkel zwischen dem Lot auf die Stirnfläche und der Strahlrichtung des Laserstrahls beim Auftreffen auf die Stirnfläche gemessen. Insbesondere wird verhindert, dass die reflektierte Laserstrahlung die Laserquelle oder andere optische Elemente beschädigt, die auf der Laserbahn des Laserstrahls vor dem Einstrahlen auf die Stirnfläche liegen.A laser beam that hits the front face is reflected to a certain extent by the front face. The front face is inclined with respect to the first side face at the acute first angle of inclination. As a result, a laser beam that radiates onto the front face at an angle of incidence that differs from 0° is reflected from the front face in a reflection direction that is inclined to the direction of incidence. This prevents the reflected portion from being reflected back onto the path along which the laser beam propagated to the front face. The angle of incidence between the perpendicular to the front face and the beam direction of the laser beam is measured when it hits the front face. In particular, this prevents the reflected laser radiation from damaging the laser source or other optical elements that lie on the laser path of the laser beam before it hits the front face.
Durch die Neigung der Stirnfläche zu der ersten Seitenfläche tritt die schräge Orientierung der reflektierten Laserstrahlung gegenüber der Einstrahlrichtung des Laserstrahls bereits bei einer Ausrichtung der ersten Seitenfläche des elektrooptischen Modulators parallel zu der Einstrahlrichtung des Laserstrahls auf. Die Richtungsabweichung der reflektierten Strahlung kann je nach Ausrichtung der ersten Seitenfläche in Bezug auf die Einstrahlrichtung des Laserstrahls auf einfache Weise weiter verstärkt werden. Daher tritt vorteilhaft ein Reflexionsschutz über einen großen Winkelbereich der Ausrichtung des elektrooptischen Modulators gegenüber der Laserbahn auf. Dadurch wird vorteilhaft die Montage des elektrooptischen Modulators unter Vermeidung von Reflexionen in die ursprüngliche Laserbahn erleichtert und kann zeitsparend durchgeführt werden.Due to the inclination of the front surface to the first side surface, the oblique orientation of the reflected laser radiation with respect to the direction of incidence of the laser beam already occurs when the first side surface of the electro-optical modulator is aligned parallel to the direction of incidence of the laser beam. The directional deviation of the reflected radiation can be further increased in a simple manner depending on the alignment of the first side surface with respect to the direction of incidence of the laser beam. This advantageously provides protection against reflection over a large angular range of the alignment of the electro-optical modulator with respect to the laser path. This advantageously facilitates the assembly of the electro-optical modulator under Avoiding reflections in the original laser path is made easier and can be done in a time-saving manner.
Die Stirnfläche, die Rückfläche und die Seitenflächen sind insbesondere an einer Oberfläche des bahnführenden Elements (also nicht an Seitenflächen von Elektroden oder weiterer Elemente des elektrooptischen Modulators) ausgebildet. Das bahnführende Element ist dazu ausgebildet, den Laserstrahl zu führen. Insbesondere handelt es sich bei dem bahnführenden Element um einen Kristall.The front surface, the rear surface and the side surfaces are formed in particular on a surface of the path-guiding element (i.e. not on side surfaces of electrodes or other elements of the electro-optical modulator). The path-guiding element is designed to guide the laser beam. In particular, the path-guiding element is a crystal.
Der erste Neigungswinkel beträgt bei einer vorteilhaften Ausgestaltung zwischen 87° und 89,9°, insbesondere zwischen 88° und 89°. Der Einfallswinkel des Laserstrahls wird vorzugsweise so gewählt, dass der Laserstrahl das bahnführende Element parallel zu der ersten und/oder der zweiten Seitenfläche durchläuft. Der Laserstrahl wird beim Auftreffen auf die Stirnfläche des elektrooptischen Modulators gemäß dem Snellius'schen Gesetz gebrochen. Der Einfallswinkel des auf die Stirnfläche auftreffenden Laserstrahls wird nun unter Berücksichtigung der Brechung des Laserstrahls an der Stirnfläche aufgrund des Snellius'schen Gesetzes vorzugsweise so gewählt, dass die Strahlrichtung des Laserstrahls im elektrooptischen Modulator parallel zu der ersten und/oder der zweiten Seitenfläche verläuft. Eine solche Wahl des Einfallswinkels bewirkt zusätzlich, dass die Richtung, in der der Laserstrahl an der Stirnfläche reflektiert wird noch weiter von der Einstrahlrichtung abweicht.In an advantageous embodiment, the first angle of inclination is between 87° and 89.9°, in particular between 88° and 89°. The angle of incidence of the laser beam is preferably selected such that the laser beam passes through the path-guiding element parallel to the first and/or the second side surface. When it hits the front surface of the electro-optical modulator, the laser beam is refracted in accordance with Snell's law. The angle of incidence of the laser beam hitting the front surface is now preferably selected, taking into account the refraction of the laser beam at the front surface due to Snell's law, such that the beam direction of the laser beam in the electro-optical modulator runs parallel to the first and/or the second side surface. Such a selection of the angle of incidence also means that the direction in which the laser beam is reflected at the front surface deviates even further from the beam direction.
Die Rückfläche und die erste Seitenfläche schließen bei einer bevorzugten Ausgestaltung einen stumpfen zweiten Neigungswinkel ein. Durch die Neigung der Rückfläche wird ein an der Rückfläche reflektierter Anteil des Laserstrahls bei der Reflexion von der Bahn weg gestrahlt, auf der der Laser zu der Rückfläche propagiert ist. Dadurch sind die Laserquelle und/oder weitere optische Elemente auf der Laserbahn vor einer Beschädigung oder Störung durch den an der Rückfläche reflektierten Anteil der Laserstrahlung geschützt. Der Schutz der Laserquelle vor reflektierter Laserstrahlung wird also vorteilhaft erhöht.In a preferred embodiment, the rear surface and the first side surface enclose an obtuse second angle of inclination. Due to the inclination of the rear surface, a portion of the laser beam reflected on the rear surface is radiated away from the path on which the laser is propagated to the rear surface. As a result, the laser source and/or other optical elements on the laser path are protected from damage or interference by the portion of the laser radiation reflected on the rear surface. The protection of the laser source against reflected laser radiation is thus advantageously increased.
Die Seitenflächen liegen bei einer vorteilhaften Variante parallel zueinander. Dadurch wird eine Strahlführung des jeweiligen gebrochenen Laserstrahls parallel zu den Seitenflächen des elektrooptischen Modulators erleichtert, um eine gute Strahlqualität des Laserstrahls zu bewirken. Insbesondere propagiert der Laserstrahl von der Stirnfläche zu der Rückfläche des elektrooptischen Modulators.In an advantageous variant, the side surfaces are parallel to one another. This makes it easier to guide the respective refracted laser beam parallel to the side surfaces of the electro-optical modulator in order to achieve good beam quality of the laser beam. In particular, the laser beam propagates from the front surface to the rear surface of the electro-optical modulator.
Die Rückfläche und die Stirnfläche verlaufen bei einer vorteilhaften Ausgestaltung parallel zueinander. Dadurch wird die Strahlführung des Laserstrahls erleichtert. In an advantageous design, the rear surface and the front surface run parallel to each other. This makes it easier to guide the laser beam.
Insbesondere kann so bewirkt werden, dass der Laserstrahl nach dem Austritt aus dem Modulator die gleiche Ausrichtung aufweist wie vor dem Eintritt in den Modulator. Dadurch wird die Ausrichtung optischer Elemente in einer Laseranlage vereinfacht.In particular, this can ensure that the laser beam has the same orientation after exiting the modulator as it did before entering the modulator. This simplifies the alignment of optical elements in a laser system.
Das bahnführende Element ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform als doppelbrechender Kristall ausgebildet. Der doppelbrechende Kristall eignet sich besonders gut zur Einstellung der Polarisation des Laserstrahls. Darüber hinaus weist der Kristall durch die feste Kristallstruktur stabile optische Eigenschaften auf. Insbesondere sind an dem Kristall vorteilhaft die Stirnfläche und die Rückfläche mit großer Formbeständigkeit ausgebildet. Besonders bevorzugt wird der Einfallswinkel so gewählt, dass der Laserstrahl das als doppelbrechender Kristall ausgeführte bahnführende Element parallel zu dessen optischer Achse durchläuft.In an advantageous embodiment, the path-guiding element is designed as a birefringent crystal. The birefringent crystal is particularly suitable for adjusting the polarization of the laser beam. In addition, the crystal has stable optical properties due to the solid crystal structure. In particular, the front surface and the rear surface of the crystal are advantageously designed with great dimensional stability. The angle of incidence is particularly preferably selected so that the laser beam passes through the path-guiding element designed as a birefringent crystal parallel to its optical axis.
Der elektrooptische Modulator kann als Pockelszelle ausgestaltet sein. Eine Pockelszelle ermöglicht die schnelle und gezielte Einstellung der Polarisation des Laserstrahls beim Durchlaufen des elektrooptischen Modulators. Insbesondere weist die Pockelszelle den zuvor genannten doppelbrechenden Kristall auf, wobei bevorzugt zwei Elektroden an dem doppelbrechenden Kristall einander gegenüberliegend angeordnet sind.The electro-optical modulator can be designed as a Pockels cell. A Pockels cell enables the polarization of the laser beam to be adjusted quickly and precisely as it passes through the electro-optical modulator. In particular, the Pockels cell has the aforementioned birefringent crystal, with two electrodes preferably being arranged opposite one another on the birefringent crystal.
Eine erfindungsgemäße Laseranlage zum Modulieren eines Laserstrahls unter Reflexionsschutz weist folgende Elemente auf:
- a) Eine Laserquelle zur Erzeugung des Laserstrahls;
- b) Einen vorgenannten elektrooptischen Modulator;
- c) eine Laserbahn, die sich von der Laserquelle ausgehend durch den elektrooptischen Modulator hindurch erstreckt und auf der der Laserstrahl nach seiner Erzeugung von der Laserquelle zu dem elektrooptischen Modulator und durch den elektrooptischen Modulator propagieren kann, wobei das Lot auf die Stirnfläche in Bezug auf die Richtung eines Einstrahlabschnitts der Laserbahn mit einem spitzen Einfallswinkel geneigt ist, wobei der Einstrahlabschnitt der Laserbahn an die Stirnfläche des elektrooptischen Modulators angrenzt und außerhalb des elektrooptischen Modulators ausgebildet ist.
- a) A laser source for generating the laser beam;
- b) An electro-optical modulator as mentioned above;
- c) a laser path which extends from the laser source through the electro-optical modulator and on which the laser beam can propagate after its generation from the laser source to the electro-optical modulator and through the electro-optical modulator, wherein the perpendicular to the end face is inclined with an acute angle of incidence with respect to the direction of an incident section of the laser path, wherein the incident section of the laser path adjoins the end face of the electro-optical modulator and is formed outside the electro-optical modulator.
Der spitze Einfallswinkel tritt bereits bei einer Ausrichtung der ersten Seitenfläche des elektrooptischen Modulators parallel zu dem Einstrahlabschnitt auf. Damit weicht der Weg, auf dem Laserstrahlung von der Stirnfläche in Richtung Laserquelle zurückreflektiert wird, von dem Einstrahlabschnitt der Laserbahn, den der Laserstrahl bei seinem ersten Auftreffen auf die Stirnfläche durchläuft, bereits bei einer solchen Ausrichtung des elektrooptischen Modulators ab. Je nach Neigungswinkel der Stirnfläche zu der ersten Seitenfläche kann eine Reflexion des Laserstrahls an der Stirnfläche in Richtung des Einstrahlabschnitts bei unterschiedlichen Ausrichtungen des elektrooptischen Modulators vermieden werden. Vorteilhaft tritt ein Reflexionsschutz der Laserquelle über einen großen Winkelbereich der Ausrichtung des elektrooptischen Modulators gegenüber dem Einstrahlabschnitt auf. Dadurch wird die Montage des Modulators unter einem Schutz der Laserquelle erleichtert und kann zeitsparend durchgeführt werden.The acute angle of incidence already occurs when the first side surface of the electro-optical modulator is aligned parallel to the incident beam section. This means that the path on which the laser radiation from the front face in the direction of the laser source, from the beam section of the laser path through which the laser beam passes when it first hits the front face, even with such an alignment of the electro-optical modulator. Depending on the angle of inclination of the front face to the first side face, reflection of the laser beam on the front face in the direction of the beam section can be avoided with different alignments of the electro-optical modulator. Advantageously, the laser source is protected from reflection over a large angle range of the alignment of the electro-optical modulator in relation to the beam section. This makes it easier to install the modulator while protecting the laser source and can be carried out in a time-saving manner.
Die Laserbahn verläuft insbesondere entlang des Wegs, den ein Laserstrahl auf seinem Weg von der Laserquelle aus durchläuft, wenn er seiner Bestimmung gemäß ausgerichtet und die Laseranlage in Betrieb ist. Der Einstrahlabschnitt ist insbesondere ein Abschnitt der Laserbahn zwischen der Stirnfläche und einem strahlerzeugenden oder strahlführenden Element der Laseranlage, das der Stirnfläche auf der Laserbahn vorgelagert und am nächsten benachbart ist.The laser path runs in particular along the path that a laser beam travels on its way from the laser source when it is aligned as intended and the laser system is in operation. The incident beam section is in particular a section of the laser path between the end face and a beam-generating or beam-guiding element of the laser system that is located in front of the end face on the laser path and is closest to it.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenflächen des bahnführenden Elements mit einem spitzen Ausschwenkwinkel gegenüber dem Einstrahlabschnitt der Laserbahn geneigt. Durch den Ausschwenkwinkel wird vorteilhaft eine gute Strahlqualität des Laserstrahls beim Durchlaufen des elektrooptischen Modulators und nach dem Austreten aus dem Modulator bewirkt. Eine gute Strahlqualität ergibt sich u.a. dadurch, dass die Strahlrichtung des Laserstrahls im bahnführenden Element parallel zu dessen Seitenflächen verläuft. Der Laserstrahl wird beim Auftreffen auf die Stirnfläche des bahnführenden Elements gemäß dem Snel-lius'schen Gesetz gebrochen. Der Brechungswinkel ist dabei abhängig vom Einfallswinkel - je größer der Einfallswinkel desto größer ist auch der Brechungswinkel. Der Ausschwenkwinkel kann nun so gewählt werden, dass der an der geneigten Stirnfläche gebrochene Laserstrahl (oder wenigstens Teilstrahlen des gebrochenen Laserstrahls) parallel zu den Seitenflächen des Modulators verläuft. Bevorzugt ist ein doppelbrechender Kristall des Modulators mit einem Ausschwenkwinkel relativ zu der Laserbahn vorgesehen, bei dem der gebrochene Laserstrahl (oder wenigstens Teilstrahlen, insbesondere ein ordentlicher Teilstrahl) parallel zu den Seitenflächen des doppelbrechenden Kristalls verläuft.In a preferred embodiment, the side surfaces of the path-guiding element are inclined at an acute angle of deflection relative to the beam section of the laser path. The deflection angle advantageously ensures good beam quality of the laser beam when it passes through the electro-optical modulator and after it exits the modulator. Good beam quality is achieved, among other things, by the beam direction of the laser beam in the path-guiding element running parallel to its side surfaces. When the laser beam hits the front surface of the path-guiding element, it is refracted according to Snell's law. The angle of refraction depends on the angle of incidence - the greater the angle of incidence, the greater the angle of refraction. The deflection angle can now be selected so that the laser beam refracted at the inclined front surface (or at least partial beams of the refracted laser beam) runs parallel to the side surfaces of the modulator. Preferably, a birefringent crystal of the modulator is provided with a pivoting angle relative to the laser path, in which the refracted laser beam (or at least partial beams, in particular a proper partial beam) runs parallel to the side surfaces of the birefringent crystal.
Bei einer Weiterentwicklung der vorgenannten Ausführungsform beträgt der Ausschwenkwinkel zwischen 0,1° und 5°. In diesem Wertebereich kann der Ausschwenkwinkel auf einen typischerweise geringen ersten und zweiten Neigungswinkel abgestimmt werden, um eine gute Strahlqualität des Laserstrahls beim Durchstrahlen des Modulators zu bewirken.In a further development of the aforementioned embodiment, the swivel angle is between 0.1° and 5°. In this value range, the swivel angle can be adjusted to a typically small first and second inclination angle in order to achieve a good beam quality of the laser beam when passing through the modulator.
Auf der Laserbahn ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung vor und/oder hinter dem elektrooptischen Modulator ein Polarisator angeordnet. Durch die Polarisatoren kann ausgewählt werden, welche Polarisation der Laserstrahl aufweist, der die Laseranlage durchläuft. Insbesondere kann durch einen Polarisator vor dem elektrooptischen Modulator der Laserstrahl mit einer spezifischen Polarisation versehen werden, bevor der Laserstrahl in den Modulator einstrahlt. In dem Modulator kann die Polarisation des Laserstrahls dann gezielt verändert werden. Durch einen Polarisator hinter dem Modul kann gesteuert werden, bei welcher Polarisation der Laserstrahl ein Target in Strahlrichtung hinter diesem Polarisator erreichen kann. Dadurch können unter anderem Laserpulse erzeugt und/oder zeitlich geformt werden.In an advantageous embodiment, a polarizer is arranged on the laser path in front of and/or behind the electro-optical modulator. The polarizers can be used to select which polarization the laser beam has that passes through the laser system. In particular, a polarizer in front of the electro-optical modulator can be used to provide the laser beam with a specific polarization before the laser beam enters the modulator. The polarization of the laser beam can then be specifically changed in the modulator. A polarizer behind the module can be used to control the polarization at which the laser beam can reach a target in the beam direction behind this polarizer. This can be used to generate and/or temporally shape laser pulses, among other things.
Die Laseranlage weist bei einer bevorzugten Variante mehrere elektrooptische Modulatoren auf, die entlang der Laserbahn in Reihe angeordnet sind. Insbesondere ist in dieser Variante zwischen den elektrooptischen Modulatoren sowie entlang der Laserbahn vor und nach dem jeweils endseitigen elektrooptischen Modulator jeweils ein Polarisator angeordnet. Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Laserpulse exakt zuzuschneiden.In a preferred variant, the laser system has several electro-optical modulators that are arranged in series along the laser path. In particular, in this variant, a polarizer is arranged between the electro-optical modulators and along the laser path before and after the electro-optical modulator at the end. Such an arrangement makes it possible to tailor the laser pulses precisely.
Die Laseranlage weist bei einer bevorzugten Variante eine EUV-Quelle auf, wobei die EUV-Quelle auf der Laserbahn von der Laserquelle ausgehend hinter dem elektrooptischen Modulator angeordnet ist. Der Laserstrahl kann nach dem Durchlaufen des Modulators auf die EUV-Quelle gerichtet werden, zum Beispiel auf Zinntropfen, um EUV-Strahlung zu erzeugen. Der elektrooptische Modulator kann dabei zur Erzeugung von Laserpulsen verwendet werden, insbesondere zusammen mit den vorgenannten Polarisatoren, durch die die Laserstrahlung nur bei einer spezifischen Polarisation hindurchtreten kann.In a preferred variant, the laser system has an EUV source, wherein the EUV source is arranged on the laser path starting from the laser source behind the electro-optical modulator. After passing through the modulator, the laser beam can be directed at the EUV source, for example at tin drops, in order to generate EUV radiation. The electro-optical modulator can be used to generate laser pulses, in particular together with the aforementioned polarizers, through which the laser radiation can only pass with a specific polarization.
Ein Verfahren zum Modulieren eines Laserstrahls unter Reflexionsschutz weist die folgenden Schritte auf:
- a) Aussenden des Laserstrahls aus einer Laserquelle;
- b) Durchstrahlen eines vorgenannten elektrooptischen Modulators mit dem Laserstrahl aus der Laserquelle, wobei der Laserstrahl durch die Stirnfläche des elektrooptischen Modulators in den elektrooptischen Modulator eintritt, wobei die Stirnfläche in Bezug auf die Richtung der Laserbahn des Laserstrahls an der Stirnfläche vor dem Eintritt in den elektrooptischen Modulator geneigt ist, sodass der Laserstrahl mit einem spitzen Einfallswinkel auf die Stirnfläche trifft.
- a) emitting the laser beam from a laser source;
- b) irradiating an electro-optical modulator mentioned above with the laser beam from the laser source, whereby the laser beam enters the electro-optical modulator through the front face of the electro-optical modulator, whereby the front face is arranged at the front face with respect to the direction of the laser path of the laser beam is tilted before entering the electro-optical modulator so that the laser beam hits the front surface at an acute angle of incidence.
Bei einem solchen Verfahren wird eine Reflexion von Laserstrahlung an der Stirnfläche zu der Laserquelle hin in einem großen Winkelbereich der Ausrichtung des elektrooptischen Modulators verhindert.In such a method, reflection of laser radiation at the front surface towards the laser source is prevented over a large angular range of the orientation of the electro-optical modulator.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bestrahlt der Laserstrahl nach dem Durchstrahlen des elektrooptischen Modulators eine EUV-Quelle, um EUV-Strahlung zu erzeugen. Im Rahmen des Verfahrens können durch Änderung der Polarisation des Laserstrahls in dem elektrooptischen Modulator mit hoher Frequenz Laserpulse erzeugt und/oder geformt werden, insbesondere in Verbindung mit Polarisatoren.In an advantageous embodiment of the method, the laser beam irradiates an EUV source after passing through the electro-optical modulator in order to generate EUV radiation. Within the scope of the method, laser pulses can be generated and/or formed at high frequency by changing the polarization of the laser beam in the electro-optical modulator, in particular in conjunction with polarizers.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention emerge from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those described below can each be used individually or in combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather are exemplary in nature for the description of the invention.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing
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1 zeigt schematisch eine Laseranlage mit einem elektrooptischen Modulator mit Reflexionsschutz;1 shows a schematic of a laser system with an electro-optical modulator with reflection protection; -
2 zeigt schematisch die Laseranlage mit einer EUV-Quelle.2 shows schematically the laser system with an EUV source.
Nach dem Durchstrahlen des ersten Polarisators 22a propagiert der Laserstrahl 16 auf einem Einstrahlabschnitt 26 der Laserbahn 20 zu dem elektrooptischen Modulator 14, der in Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 hinter dem ersten Polarisator 22a angeordnet ist.After passing through the
Der elektrooptische Modulator 14 weist eine Pockelszelle 30 mit zwei Elektroden 36a, 36b und einem bahnführenden Element 32 in Form eines doppelbrechenden Kristalls 34 auf, wobei die Elektroden 36a, 36b an einer ersten Seitenfläche 38a und an einer zweiten Seitenfläche 38b des doppelbrechenden Kristalls 34 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Seitenflächen 38a, 38b des doppelbrechenden Kristalls 34 verlaufen dabei parallel zueinander und verbinden eine Stirnfläche 40 des doppelbrechenden Kristalls 34 und eine Rückfläche 42 des doppelbrechenden Kristalls 34. Die Stirnfläche 40 des doppelbrechenden Kristalls 34 dient einem Einstrahlen des Laserstrahls 16 in den doppelbrechenden Kristall 34, während die Rückfläche 42 dem Austreten des Laserstrahls 16 aus dem doppelbrechenden Kristall 34 dient. Die Stirnfläche 40 und die Rückfläche 42 verlaufen dabei parallel zueinander, wodurch die Strahlführung des Laserstrahls 16 und die optischen Eigenschaften des elektrooptischen Modulators 14 vereinfacht werden.The electro-optical modulator 14 has a Pockels cell 30 with two
Ein erster Reflexionsanteil 44a des Laserstrahls 16 wird beim Einstrahlen in den doppelbrechenden Kristall 34 an der Stirnfläche 40 reflektiert. Die Stirnfläche 40 verläuft mit einer Neigung zu der ersten Seitenfläche 38a, sodass zwischen der Stirnfläche 40 und der ersten Seitenfläche 38a ein spitzer erster Neigungswinkel NW1 ausgebildet ist. Außerdem sind die erste Seitenfläche 38a und die zweite Seitenfläche 38b gegenüber der Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 vor dem Auftreffen auf den doppelbrechenden Kristall 34 mit einem Ausschwenkwinkel AW ausgeschwenkt. Durch den ersten Neigungswinkel NW1 und den Ausschwenkwinkel AW weist die Stirnfläche 40 zu der Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 auf dem Einstrahlabschnitt 26 entlang der y-Achse einen spitzen Einfallswinkel EW auf. Durch den Einfallswinkel EW wird der Laserstrahl 16 in einer Reflexionsrichtung von der Stirnfläche 40 reflektiert, die zu der Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 auf dem Einstrahlabschnitt 26 geneigt ist. Dadurch wird verhindert, dass der Laserstrahl 16 auf dem Weg, auf dem der Laserstrahl 16 zu der Stirnfläche 40 propagiert ist, in die Laserquelle 18 zurückstrahlt und diese beschädigt oder stört.A
Ein an der Stirnfläche 40 gebrochener Anteil des Laserstrahls 16 propagiert durch den doppelbrechenden Kristall 34 und trifft auf die Rückfläche 42 des doppelbrechenden Kristalls 34.A portion of the
Beim Austreten aus dem doppelbrechenden Kristall 34 an der Rückfläche 42 wird ein zweiter Reflexionsanteil 44b des Laserstrahls 16 reflektiert. Die Rückfläche 42 verläuft parallel zu der Stirnfläche 40 mit einer Neigung zu der ersten Seitenfläche 38a, sodass zwischen der Stirnfläche 40 und der ersten Seitenfläche 38a ein stumpfer zweiter Neigungswinkel NW2 ausgebildet ist. Dadurch wird der zweite Reflexionsanteil 44b des Laserstrahls 16 von der Rückfläche 42 in einer zweiten Reflexionsrichtung reflektiert, die ebenfalls zu der Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 auf dem Einstrahlabschnitt 26 geneigt ist. Damit wird ähnlich wie an der Stirnfläche 40 das Risiko einer Schädigung der Laserquelle 18 durch Laserstrahlung, die an der Rückfläche 42 reflektiert wird, stark reduziert oder unterbunden.When exiting the birefringent crystal 34 at the
Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 36a, 36b der Pockelszelle 30 wird eine Polarisation P2 des Laserstrahls 16 eingestellt, die der Laserstrahl 16 in Strahlrichtung SR hinter der Pockelszelle 30 (dem elektrooptischen Modulator 14) aufweist. In der
Nach dem Durchstrahlen des elektrooptischen Modulators 14 propagiert der Laserstrahl 16 zu einem zweiten Polarisator 22b, der in Strahlrichtung SR des Laserstrahls 16 hinter dem elektrooptischen Modulator 14 angeordnet ist. Der zweite Polarisator 22b ist ebenfalls parallel zu der x-Achse ausgerichtet, sodass der Laserstrahl 16 durch den zweiten Polarisator 22b hindurchstrahlen kann. Bei einer Ausrichtung des Polarisators 22b senkrecht zu der x-Achse (in
Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung einen elektrooptischen Modulator 14 zur Einstellung der Polarisation P2 eines Laserstrahls 16. Eine Stirnfläche 40 des elektrooptischen Modulators 14, durch die der Laserstrahl 16 in den elektrooptischen Modulator 14 eingestrahlt werden kann, ist zu einer ersten Seitenfläche 38a des elektrooptischen Modulators 14 in einem spitzen ersten Neigungswinkel NW1 schräg ausgerichtet, wobei die erste Seitenfläche 38a an die Stirnfläche 40 angrenzt.Taking a look at all the figures of the drawing together, the invention relates to an electro-optical modulator 14 for adjusting the polarization P2 of a
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 20140203194 A1 [0004]US 20140203194 A1 [0004]
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