DE4438283C2 - Laser for generating narrow-band radiation - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Laser zur Erzeugung schmalbandi ger Strahlung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a laser for generating narrowband radiation with the characteristics of the preamble of Claim 1.
Ein solcher Laser, insbesondere Excimerlaser, ist aus der US-A-5 150 370 bekannt.Such a laser, in particular excimer laser, is known from the US-A-5 150 370 is known.
In der Literatur sind eine Vielzahl von Anordnungen zur Erzeu gung schmalbandiger Laserstrahlung, insbesondere Excimerlaser strahlung, bekannt (siehe z. B. SPIE, Vol. 1463; Optical/Laser Microlithography IV (1991), 604).There are a variety of arrangements in the literature for generation supply of narrow-band laser radiation, especially excimer lasers radiation, known (see e.g. SPIE, Vol. 1463; Optical / Laser Microlithography IV (1991), 604).
Auch die DE 44 01 131 A1 beschreibt einen Excimerlaser mit schmalbandiger Emission.DE 44 01 131 A1 also describes an excimer laser narrowband emission.
Im Stand der Technik werden als wellenlängenselektive Elemente zur Bandbreiteneinengung im Resonator üblicherweise die fol genden Hilfsmittel, entweder allein oder in Kombination, ein gesetztIn the prior art are called wavelength selective elements to narrow the bandwidth in the resonator usually the fol aids, either alone or in combination set
- - Gitter mit Strahlaufweitung- Grid with beam expansion
- - Prismenanordnungen mit Strahlaufweitung und- Prism arrangements with beam expansion and
- - Fabry-Perot-Etalons.- Fabry-Perot etalons.
Wesentliche Kriterien für die Auswahl des einen oder anderen Bauelementes sind zum einen die Effektivität bezüglich der Bandbreiteneinengung und zum anderen die Langzeitstabilität bzw. die Strahlungsfestigkeit.Essential criteria for the selection of one or the other Component are the effectiveness with regard to the Bandwidth narrowing and secondly long-term stability or the radiation resistance.
Diesbezüglich gilt, daß ein Etalon im Vergleich zu Gitter- und Prismenanordnung eine sehr gute Effektivität bei der Bandbrei teneinengung aufweist, jedoch andererseits nur eine relativ geringe Strahlungsfestigkeit hat. Gitter und Prismen hingegen sind hinsichtlich der Kriterien Langzeitstabilität und Strah lungsfestigkeit deutlich besser als Etalons.In this regard, an etalon compared to lattice and Prism arrangement a very good effectiveness with the mash has a constriction, but on the other hand only a relative one has low radiation resistance. Grids and prisms, however are long-term stability and beam dielectric strength significantly better than etalons.
Die eingangs genannte US-A-5 150 370 macht sich den Vorteil von im Resonator ("Intra-Cavity") angeordneten Etalons bezüg lich der effektiven Bandbreitenreduzierung zunutze und be grenzt die Strahlungsbelastung des Etalons mittels einer be sonderen Auskopplung der emittierten Strahlung mittels eines polarisierenden Strahlteilers. Mit dieser bekannten Anordnung wird eine relativ hohe Ausgangsleistung bei relativ geringer Strahlungsbelastung des Intra-Cavity-Etalons erreicht.The above-mentioned US-A-5 150 370 takes advantage of etalons arranged in the resonator ("intra-cavity") Use and be effective in reducing bandwidth limits the radiation exposure of the etalon by means of a be special coupling of the emitted radiation by means of a polarizing beam splitter. With this known arrangement becomes a relatively high output at a relatively low Radiation exposure to the intra-cavity etalon reached.
Bei dieser bekannten Anordnung kann durch Verdrehen einer Viertelwellenlängenplatte die Leistung der ausgekoppelten Strahlung maximiert werden. In demjenigen Resonatorabschnitt, in dem das Etalon angeordnet ist, wird dabei die Leistung der Strahlung im Resonator relativ gering gehalten, so daß das Etalon nicht zu stark belastet wird. Bei dieser bekannten An ordnung wird aber kein Weg aufgezeigt, wie die Bandbreite der emittierten Strahlung weiter verringert werden kann. Der Ein bau zusätzlicher Etalons ist aber aufgrund der hohen Strah lungsleistung in anderen Abschnitten des Resonators ausge schlossen und auch der Einbau eines zusätzlichen wellenlängen selektiven Elementes in Form eines Gitters mit Strahlaufweiter in dem Resonator ist nicht ohne weiteres möglich, weil die Strahlung in diesem Resonatorzweig einen speziellen Polarisa tionszustand hat (die Strahlung ist dort zirkular polarisiert) und eine Gitteranordnung (ähnliches gilt auch für eine Prismenanordnung) das Polarisationsverhalten der Strahlung entscheidend beeinflußt, so daß die Auskoppelung mit einem polarisierenden Strahlteiler nicht mehr ohne weiteres funktio niert.In this known arrangement, by rotating one Quarter wavelength plate the output of the decoupled Radiation can be maximized. In that resonator section, in which the etalon is arranged, the performance of the Radiation in the resonator kept relatively low, so that Etalon is not overloaded. With this well-known An order, however, no way is shown how the range of emitted radiation can be further reduced. The one Building additional etalons is due to the high beam performance in other sections of the resonator closed and also the installation of an additional wavelength selective element in the form of a grid with a beam expander in the resonator is not easily possible because the Radiation in this resonator branch a special Polarisa state (the radiation is circularly polarized there) and a grid arrangement (the same applies to one Prism arrangement) the polarization behavior of the radiation decisively influenced, so that the decoupling with a polarizing beam splitter is no longer functional kidney.
Bei der Anordnung gemäß der obengenannten DE 44 01 131 A1 wer den ein Gitter und ein Fabry-Perot-Etalon als wellenlängense lektive Elemente genutzt. Dort wird die Strahlung mit einem aus zwei Spiegelelementen bestehenden Spaltspiegel ausgekop pelt. Aufgrund der geringen Spaltbreiten (z. B. 0,35 bis 0,7 mm) treten unerwünschte Beugungseffekte auf, die die laterale Intensitätsverteilung negativ beeinflussen. Auch bewirkt die geringe Spaltbreite eine vergleichsweise schlechte Ausnutzung des Entladungsquerschnittes.In the arrangement according to the above DE 44 01 131 A1 who a grating and a Fabry-Perot etalon as a wavelength lective elements used. There the radiation with a decoupled split mirror consisting of two mirror elements pelt. Due to the small gap widths (e.g. 0.35 to 0.7 mm) undesirable diffraction effects occur that affect the lateral Adversely affect intensity distribution. It also causes narrow gap width a comparatively poor utilization of the discharge cross section.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laser der ein gangs genannten Art so weiterzubilden, daß sehr schmalbandige Strahlung hoher Intensität emittiert wird.The invention has for its object a laser gangs mentioned type so that very narrow-band High intensity radiation is emitted.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentan spruch 1 gekennzeichnet.The inventive solution to this problem is in the patent saying 1 marked.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are in the Unteran sayings described.
Bevorzugt wird die Erfindung bei Excimerlasern eingesetzt.The invention is preferably used in excimer lasers.
Faraday-Rotatoren sind als solche im Stand der Technik be kannt. Sie enthalten bei Einsatz der Erfindung für UV-Laser (z. B. Excimerlaser) ein im UV-Bereich durchlässiges, optisch isotropes Material, z. B. sogenanntes Suprasil (Handelsname). In der DE 41 39 395 A1 wird ein Faradayrotator in einem Festkörper-Ringlaser gezeigt. Dort wird der Faradayrotator jedoch nicht zur Verbesserung der Schmalbandigkeit bei einem Laser der hier angesprochenen Art verwendet.As such, Faraday rotators are known in the art knows. They contain when using the invention for UV lasers (e.g. excimer laser) an optically transparent in the UV range isotropic material, e.g. B. so-called Suprasil (trade name). DE 41 39 395 A1 describes a Faraday rotator in one Solid-state ring laser shown. There the Faraday rotator but not to improve the narrow band in one Lasers of the type mentioned here are used.
Die erfindungsgemäße Laseranordnung hat den Vorteil, daß die magnetische Feldstärke im Faraday-Rotator und die wirksame Länge des optisch isotropen Materials (z. B. des Suprasilsta bes) so gewählt werden können, daß die Polarisationsebene des Lichtes bei einem einfachen Durchgang durch den Rotator um einen ganz bestimmten Winkel gedreht wird, wobei dieser Winkel so eingestellt wird, daß die Einfallsebene des Strahlteilers, welcher die Strahlung durch Reflexion auskoppelt, um genau den genannten Winkel gegenüber der Einfallsebene der Gitter/Pris men-Anordnung gedreht ist.The laser arrangement according to the invention has the advantage that the magnetic field strength in the Faraday rotator and the effective Length of the optically isotropic material (e.g. the Suprasilsta bes) can be chosen so that the polarization plane of the Light with a simple passage through the rotator a certain angle is rotated, this angle is set so that the plane of incidence of the beam splitter which decouples the radiation by reflection to exactly that mentioned angle with respect to the plane of incidence of the grid / prism men arrangement is rotated.
Dabei kann der Drehwinkel insbesondere so gewählt werden, daß sich eine optimale Strahlauskopplung aus dem Resonator ergibt.The angle of rotation can in particular be selected so that optimal coupling of the beam results from the resonator.
Statt durch Reflexion kann die Strahlung auch durch Transmis sion durch den Strahlteiler ausgekoppelt werden.Instead of reflection, the radiation can also be transmitted sion can be coupled out by the beam splitter.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laseranordnung sieht vor, daß zwei Spaltblenden, zwei polarisierende Strahl teiler und zumindest eine Aufweiteoptik im Strahlengang im Re sonator angeordnet sind.Another embodiment of the laser arrangement according to the invention provides that two slit diaphragms, two polarizing beam divider and at least one widening optic in the beam path in the right sonator are arranged.
Dabei ist bevorzugt die Einfallsebene der Prismen/Spiegelan ordnung parallel zur Einfallsebene des Strahlteilers.The plane of incidence of the prisms / mirrors is preferred order parallel to the plane of incidence of the beam splitter.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laseranordnung sieht vor, daß die durch Schlitzblenden defi nierte Resonatorachse schräg steht zur Längsrichtung der Elek troden. Die letztere Variante gilt für einen Gasentladungsla ser, insbesondere einen Excimerlaser. Another preferred embodiment of the invention Laser arrangement provides that the defi by slit diaphragms The resonator axis is at an angle to the longitudinal direction of the elec tread. The latter variant applies to a gas discharge line water, especially an excimer laser.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Laseranordnungen anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:In the following, exemplary embodiments become more inventive Laser arrangements described with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines La sers zur Erzeugung schmalbandiger Strahlung; Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a laser for generating narrow-band radiation;
Fig. 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 1;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lasers zur Er zeugung schmalbandiger Strahlung; und Fig. 3 shows a second embodiment of a laser for generating narrow-band radiation; and
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lasers zur Er zeugung schmalbandiger Strahlung. Fig. 4 shows a third embodiment of a laser for generating narrow-band radiation.
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung bei Excimerlasern verwirklicht.In the embodiments described below the invention is implemented in excimer lasers.
Ein laseraktives Medium 10 wird deshalb mittels einer Gasent ladung in einer entsprechenden Kammer mittels Elektroden er zeugt. Der Laserresonator weist auf der einen Seite einen hochreflektierenden Spiegel 12 und auf der anderen Seite ein optisches Gitter 14 auf. Vor dem Gitter 14 ist in an sich bekannter Weise ein Strahlaufweiter 16 in Form von Prismen angeordnet. Die optische Achse des Lasers ist mit "A" gekenn zeichnet.A laser-active medium 10 is therefore by means of a gas discharge in a corresponding chamber by means of electrodes. The laser resonator has a highly reflecting mirror 12 on one side and an optical grating 14 on the other side. A beam expander 16 in the form of prisms is arranged in front of the grating 14 in a manner known per se. The optical axis of the laser is marked with "A".
Zwischen der Gitter/Prismen-Anordnung 14, 16 und dem laser aktiven Medium 10 ist ein Faraday-Rotator 18 angeordnet. Zwi schen dem laseraktiven Medium 10 und dem hochreflektierenden Spiegel 12 sind in der Reihenfolge gemäß Fig. 1 ein polarisie render Strahlteiler 20 und ein Fabry-Perot-Etalon 22 angeord net. A Faraday rotator 18 is arranged between the grating / prism arrangement 14 , 16 and the laser-active medium 10 . Between the laser-active medium 10 and the highly reflecting mirror 12 , a polarizing beam splitter 20 and a Fabry-Perot etalon 22 are arranged in the order according to FIG. 1.
Im laseraktiven Medium 10 (Plasma der Gasentladung) wird UV- Strahlung erzeugt. Die in Richtung des hochreflektierenden Spiegels 12 laufende Strahlung passiert den polarisierenden Strahlteiler 20. Der Strahlteiler 20 ist hier ein Dünnschicht polarisator. P-polarisiertes Licht (beim Ausführungsbeispiel in der Papierebene polarisiert) wird mit einem Transmissions grad von mehr als 98% vom Strahlteiler 20 durchgelassen und S-polarisiertes Licht (beim Beispiel senkrecht zur Papierebe ne) wird vom Strahlteiler 20 zu mehr als 98% reflektiert (weniger als 2% des S-polarisierten Lichtes werden also durchgelassen). Die durch den Strahlteiler 20 durchgelassene Strahlung, also im wesentlichen P-polarisierte Strahlung, durchläuft das Etalon 22, wird am Spiegel 12 reflektiert und durchläuft wiederum das Etalon 22, so daß eine sehr effektive Bandbreiteneinengung (Filterung) erfolgt. Die Strahlung stark reduzierter Bandbreite durchtritt den Strahlteiler 20 (in Fig. l von rechts nach links) ohne wesentliche Schwächung und wird dann im laseraktiven Medium 10 verstärkt. Die verstärkte Strahlung durchläuft den Faraday-Rotator 18 (in Fig. 1 von rechts nach links). Der Faraday-Rotator 18 weist als optisch aktives Material z. B. Suprasil auf, das im UV-Bereich durch lässig ist. Weiterhin enthält ein Faraday-Rotator Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes, also entweder einen Permanentma gneten oder einen Elektromagneten. Abhängig von der Stärke des angelegten Magnetfeldes und der wirksamen Länge des durchläs sigen Materials (hier ein Suprasilstab) wird die Polarisati onsrichtung der Strahlung um einen Winkel (α) gedreht.UV radiation is generated in the laser-active medium 10 (plasma of the gas discharge). The radiation traveling in the direction of the highly reflecting mirror 12 passes through the polarizing beam splitter 20 . The beam splitter 20 is a thin film polarizer here. P-polarized light (polarized in the paper plane in the exemplary embodiment) is transmitted by the beam splitter 20 with a transmittance of more than 98% and S-polarized light (in the example perpendicular to the paper plane) is reflected by the beam splitter 20 to more than 98% ( less than 2% of the S-polarized light is therefore transmitted). The radiation transmitted through the beam splitter 20 , ie essentially P-polarized radiation, passes through the etalon 22 , is reflected at the mirror 12 and in turn passes through the etalon 22 , so that a very effective bandwidth narrowing (filtering) takes place. The radiation of greatly reduced bandwidth passes through the beam splitter 20 (from right to left in FIG. 1) without significant attenuation and is then amplified in the laser-active medium 10 . The amplified radiation passes through the Faraday rotator 18 (from right to left in FIG. 1). The Faraday rotator 18 has, for example, an optically active material. B. Suprasil, which is casual in the UV range. Furthermore, a Faraday rotator contains means for generating a magnetic field, ie either a permanent magnet or an electromagnet. Depending on the strength of the applied magnetic field and the effective length of the permeable material (here a Suprasil rod), the polarization direction of the radiation is rotated by an angle (α).
Die Baugruppe aus Prismen/Strahlaufweiter 16 und Gitter 14 dient als weiteres wellenlängenselektives Element. Damit diese Baugruppe die Strahlung maximal reflektiert, muß die gesamte Baugruppe (aus Gitter 14 und Prismen-Strahlaufweiter 16) so um die Achse A gedreht werden, daß die Einfallsebene dieser Bau gruppe parallel ist zur Polarisationsebene der Strahlung, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 um den obengenannten Winkel α aus der Zeichnungsebene gedreht ist. Die vom Gitter 14 reflektierte Strahlung durchläuft erneut den Faraday-Rota tor 18 und wird dabei noch einmal um den gleichen Winkel α ge dreht. Die rücklaufende Strahlung (in Fig. 1 von links nach rechts) wird im laseraktiven Medium 10 weiter verstärkt und trifft nun mit einer um 2 × α zur ursprünglichen Polarisa tionsrichtung verdrehten Polarisationsebene auf den Strahltei ler 20.The assembly of prisms / beam expander 16 and grating 14 serves as a further wavelength-selective element. So that this assembly reflects the radiation to the maximum, the entire assembly (consisting of grating 14 and prism beam expander 16 ) must be rotated about axis A in such a way that the plane of incidence of this assembly is parallel to the polarization plane of the radiation, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is rotated by the above-mentioned angle α from the plane of the drawing. The radiation reflected by the grating 14 passes through the Faraday rotator 18 again and is rotated again by the same angle α ge. The returning radiation (from left to right in FIG. 1) is further amplified in the laser-active medium 10 and now strikes the beam splitter 20 with a polarization plane rotated by 2 × α relative to the original polarization direction.
Die Reflektivität R und die Transmission T des polarisierenden Strahlteilers 20 sind gegeben durch R = sin² (2 α) bzw. T = cos² (2 α). Die Reflektivität R bestimmt beim Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 1 den Auskoppelgrad des Resonators, d. h. den Anteil der ausgekoppelten Strahlung 24 an der gesamten, auf den Strahlteiler 20 auftreffenden Strahlung. Bei Excimerlasern liegt der optimale Auskoppelgrad typischerweise bei 85% bis 90% je nach Verstärkung pro Umlauf und auch in Abhängigkeit von den internen Resonatorverlusten. Dies bedeutet, daß der oben erläuterte Winkel a so gewählt wird, daß sich für die auf den Strahlteiler 20 auftreffende Strahlung eine Reflektivität R von 0,85 bis 079 ergibt. Für diese Auskoppelgrade ergeben sich somit einen Winkel α von 34° bis 36°. Da der polarisie rende Strahlteiler 20 eine Transmission T von nur 0,1 bis 0,15 aufweist, ist die Intensität der Strahlung im Resonator am Ort des Fabry-Perot-Etalons 22 um einen Faktor 6 bis 10 geringer als auf der anderen Seite (in Fig. 1 links) des Strahlteilers 20. Das Etalon wird somit nur in geringem Umfang durch Strah lung belastet.The reflectivity R and the transmission T of the polarizing beam splitter 20 are given by R = sin² (2 α) and T = cos² (2 α). The reflectivity R determines in the exemplary embodiment according to FIG. 1 the degree of decoupling of the resonator, ie the proportion of the decoupled radiation 24 of the total radiation incident on the beam splitter 20 . In the case of excimer lasers, the optimum degree of decoupling is typically 85% to 90% depending on the amplification per cycle and also on the internal resonator losses. This means that the angle a explained above is selected so that there is a reflectivity R of 0.85 to 079 for the radiation impinging on the beam splitter 20 . An angle α of 34 ° to 36 ° thus results for these degrees of decoupling. Since the polarizing beam splitter 20 has a transmission T of only 0.1 to 0.15, the intensity of the radiation in the resonator at the location of the Fabry-Perot etalon 22 is a factor of 6 to 10 less than on the other side (in Fig. 1 left) of the beam splitter 20th The etalon is therefore only slightly exposed to radiation.
Aus der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß der polari sierende Strahlteiler 20 bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel so in den Strahlengang im Resonator justiert ist, daß seine Einfallsebene mit der Einfallsebene der Anordnung aus Gitter und Strahlaufweiter 14, 16 einen Winkel von -α bildet (der Faraday-Rotator dreht bei einem Einfachdurchgang die Po larisationsebene um den Winkel +α).From the above explanation it follows that the polarizing beam splitter 20 in the illustrated exemplary embodiment is adjusted in the beam path in the resonator such that its plane of incidence forms an angle of -α with the plane of incidence of the arrangement of grating and beam expander 14 , 16 (the In a single pass, the Faraday rotator rotates the polarization plane by the angle + α).
Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 koppelt der Strahlteiler 20 die emittierte Strahlung 24 durch Reflexion aus.In the above described embodiment shown in FIG. 1, the beam splitter 20 couples the emitted radiation 24 by reflection.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, wobei die Auskoppelung der Strahlung 24 nicht durch Reflexion sondern durch Transmission durch den Strahlteiler 20 erfolgt. Fig. 2 stellt nur die insoweit interessierenden Bau teile dar. Der Faraday-Rotator 18, der Prismen-Strahlaufweiter 16 und das Gitter 14 entsprechen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und sind in Fig. 2 deshalb nur mit den entsprechenden Bezugszeichen angedeutet. FIG. 2 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 1, the radiation 24 not being decoupled by reflection but by transmission through the beam splitter 20 . Fig. 2 shows only the parts of interest to that extent. The Faraday rotator 18 , the prism beam expander 16 and the grating 14 correspond to the embodiment of FIG. 1 and are therefore only indicated in Fig. 2 with the corresponding reference numerals.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Excimerla sers mit extrem schmalbandiger emittierter Strahlung im ultra violetten Spektralbereich. Fig. 2 shows a further embodiment of an Excimerla sers with extremely narrow-band emitted radiation in the ultra violet spectral range.
In den Figuren haben mit gleichen Bezugszeichen versehene Bau teile eine einander entsprechende Funktion, so daß insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann. Zusätzlich sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zwei weitere pola risierende Strahlteiler 26, 38 vorgesehen und eine Halb-Wel lenlängen-Platte 18 sowie ein weiterer Strahlaufweiter, beste hend aus Prismen 30, 36 und Spiegeln 32, 34. Weiterhin sind im Resonator noch zwei Spaltblenden 40, 42 angeordnet.In the figures, parts provided with the same reference numerals have a corresponding function, so that reference can be made to the above description. In addition, two further polarizing beam splitters 26 , 38 are provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3, and a half-wave length plate 18 and a further beam expander, consisting of prisms 30 , 36 and mirrors 32 , 34 . Furthermore, two slit diaphragms 40 , 42 are arranged in the resonator.
Die Funktion dieser Anordnung gemäß Fig. 3 ist wie folgt: Zur Verbesserung der Bandbreitenreduzierung mittels des Gitters 14 und des Strahlaufweiters 16 werden Spaltblenden in den Resona tor eingebaut. Die Spaltblenden 40, 42 dienen zur Divergenz verringerung. Daraus resultiert aber eine relativ schlechte Ausnutzung des Entladungsquerschnittes im laseraktiven Medium 10 durch die zu verstärkende Strahlung. Um diesen Nachteil zu überwinden, sind bei der Anordnung gemäß Fig. 3 zusätzlich die beiden polarisierenden Strahlteiler 38, 26 und die Strahlauf weiteoptik aus den Prismen 30, 36 und den Spiegeln 32, 34 vor gesehen. Die polarisierenden Strahlteiler 26, 38 sind dabei so in dem Strahlengang angeordnet, daß ihre Einfallsebenen paral lel zur Einfallsebene des polarisierenden Strahlteilers 20 liegen. Die Halb-Wellenlängenplatte 28 ist so eingebaut, daß die Strahlung nach Durchlauf durch die Bauteile 36, 34, 32, 30 und 28 (in Fig. 3 also von links nach rechts) S-polarisiert ist und demgemäß vollständig am Strahlteiler 26 reflektiert wird.The function of this arrangement according to FIG. 3 is as follows: To improve the bandwidth reduction by means of the grating 14 and the beam expander 16 , slit diaphragms are installed in the resonator. The slits 40 , 42 serve to reduce divergence. However, this results in a relatively poor utilization of the discharge cross section in the laser-active medium 10 by the radiation to be amplified. In order to overcome this disadvantage, the two polarizing beam splitters 38 , 26 and the beam optics from the prisms 30 , 36 and the mirrors 32 , 34 are additionally seen in the arrangement according to FIG. 3. The polarizing beam splitters 26 , 38 are arranged in the beam path so that their planes of incidence are parallel to the plane of incidence of the polarizing beam splitter 20 . The half-wavelength plate 28 is installed in such a way that the radiation after passing through the components 36 , 34 , 32 , 30 and 28 (that is to say from left to right in FIG. 3) is S-polarized and is accordingly completely reflected on the beam splitter 26 .
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Excimerla sers mit sehr schmalbandiger Emission. Es ist im Stand der Technik bekannt, die Strahlung im Resonator schräg zur Rich tung der Elektroden des Excimerlasers zu führen, insbesondere bei transversal angeregten Lasern. Solche Strahlführungen sind aber auch bei Festkörperlasern erfolgreich eingesetzt worden. Fig. 4 shows another embodiment of an Excimerla sers with very narrow-band emission. It is known in the prior art to guide the radiation in the resonator obliquely to the direction of the electrodes of the excimer laser, in particular in the case of transversely excited lasers. Such beamlines have also been successfully used in solid-state lasers.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit schräg zur Elektrodenrichtung geführtem Strahl. In Fig. 4 sind der Faraday-Rotator 18, der Prismen-Strahlaufweiter 16 und das Gitter 14 nicht darge stellt, sondern durch durch Bezugszeichen angedeutet. Insoweit entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 dem von Fig. 3. Fig. 4 shows an arrangement with a beam directed obliquely to the electrode direction. In Fig. 4, the Faraday rotator 18 , the prism beam expander 16 and the grating 14 are not Darge, but are indicated by reference numerals. In this respect, the exemplary embodiment according to FIG. 4 corresponds to that of FIG. 3.
Die Richtung der Resonatorachse wird bestimmt durch Spaltblen den 42, 46 und ist etwas schräg (etwa 10) zur Elektrodenrich tung ausgerichtet. Vom polarisierenden Strahlteiler 20 reflek tierte Strahlung durchläuft einen Strahlaufweiter 44 (z. B. gemäß den Bauteilen 30, 32, 34 und 36 gemäß Fig. 3) und wird über einen Spiegel 50 zum Strahlteiler 20 zurückreflektiert und läuft dann erneut schräg zur Elektrodenrichtung (diesmal ca. um 2 geneigt) durch das laseraktive Medium 10. Die Schlitzblende 46 ist zum Auskoppeln der Strahlung 24 als hoch reflektierender Spiegel gemäß Fig. 4 ausgebildet.The direction of the resonator axis is determined by gap blades 42 , 46 and is somewhat obliquely (approximately 10) aligned with the electrode direction. Radiation reflected by the polarizing beam splitter 20 passes through a beam expander 44 (e.g. according to components 30 , 32 , 34 and 36 according to FIG. 3) and is reflected back to the beam splitter 20 via a mirror 50 and then runs again at an angle to the electrode direction (this time inclined by approximately 2) through the laser-active medium 10 . The slit aperture 46 is designed to couple out the radiation 24 as a highly reflecting mirror according to FIG. 4.
Claims (14)
- - einem Laserresonator, zwischen dessen Spiegeln (12, 14) ein laseraktives Medium (10) angeordnet ist,
- - einem ersten wellenlängenselektiven Element (22) auf einer ersten Seite des Mediums (10) im Strahlengang zwischen dem Medium (10) und einem ersten, hochreflektierenden Spiegel (12) des Resonators,
- - einem polarisierenden Strahlteiler (20) zum Auskoppeln von Strahlung (24) aus dem Resonator, und
- - einem die Polarisationsebene polarisierter Strahlung im Resonator drehenden Bauteil (18),
- - a laser resonator, between the mirrors ( 12 , 14 ) of which a laser-active medium ( 10 ) is arranged,
- a first wavelength-selective element ( 22 ) on a first side of the medium ( 10 ) in the beam path between the medium ( 10 ) and a first, highly reflecting mirror ( 12 ) of the resonator,
- - A polarizing beam splitter ( 20 ) for coupling out radiation ( 24 ) from the resonator, and
- - a component ( 18 ) rotating the polarization plane of polarized radiation in the resonator,
- - als die Polarisationsebene drehendes Bauteil (18) ein Faradayrotator vorgesehen ist und
- - auf der zweiten Seite des Mediums (10) im Strahlengang des Resonators ein Gitter oder eine Prismenanordnung als ein zweites wellenlängenselektives Element (14) vorgesehen ist.
- - A Faraday rotator is provided as the component rotating the polarization plane ( 18 ) and
- - A grating or a prism arrangement as a second wavelength-selective element ( 14 ) is provided on the second side of the medium ( 10 ) in the beam path of the resonator.
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US6359922B1 (en) * | 1999-10-20 | 2002-03-19 | Cymer, Inc. | Single chamber gas discharge laser with line narrowed seed beam |
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US7352791B2 (en) * | 2004-07-27 | 2008-04-01 | Corning Incorporated | Optical systems including wavefront correcting optical surfaces |
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DE4139395C2 (en) * | 1991-11-29 | 1998-07-02 | Hannover Laser Zentrum | Solid-state ring laser |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012002470A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Iai Industrial Systems B.V. | CO2 laser with fast power control |
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