JP2008293029A - 最小のアポダイゼーションをもつ紫外線偏光ビームスプリッタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビームスプリッタには第1のフッ化物プリズムと第2のフッ化物プリズムが設けられている。これら第1のフッ化物プリズムと第2のフッ化物プリズムとの間にコーティング界面が設けられており、その際、ビームスプリッタの全体的なR(s)*T(p)関数は40゜〜50°の入射範囲において±2.74%以内でしか変化しないように構成されている。
【選択図】図1A
Description
本発明に関連して用いられる用語「ビームスプリッタ」または「キューブ」は幅広い意味をもっており、限定されるものではないけれども、キューブ形状全般、立方体形状または面取りされたキューブ形状あるいはそれらに近い形状をもつビームスプリッタのことを指す。
図3Aには、本発明の1つの実施形態によるUV偏光ビームスプリッタキューブ300の斜視図が示されている。UV偏光ビームスプリッタキューブ300は一組のプリズム310,350とコーティング界面320を有している。プリズム310,350がフッ化物材料から成ると有利である。コーティング界面320は複数の薄膜フッ化物材料層を有している。
図3Bには、比較的フラットなR(s)*T(p)関数を達成するために使用されるコーティング界面320の一例の断面図が詳細に示されている。コーティング界面320には、薄膜フッ化材料(331〜337,341〜346)が交互に配置された層と保護層351から成る積層体が含まれている。反射防止(AR)コーティング(図示せず)をコーティング界面320に含めることもできる。保護層351とARコーティングはオプションである。また、本発明は薄膜フッ化材料が交互に配置された層が13個の層に限定されるものでもない。本明細書の記載から当業者にわかるように、一般に薄膜フッ化材料の交互に配置された層の個数をこれよりも多くしたり少なくしたりして用いることができる。さらに図3Bには、コーティング界面320がプリズム350の面352に取り付けられることが示されている。薄膜フッ化材料(331〜337,341〜346)が交互に配置された層および/または保護層から成る積層体は、慣用の薄膜技術を用いて面352上に成長させエッチングしまたは仕上げることができる。ついでプリズム310がコーティング界面320とオプティカルコンタクトされて配置される。このようにしてプリズム310と350はコーティング界面320を介して強く結合され、その結果、非常に堅牢な偏光ビームスプリッタキューブが得られる。本発明のさらに別の特徴によれば、このオプティカルコンタクト(ここでは光学素子はファン・デル・ワールス力により素子が相互に結合されるよう密に接合されている)に、プリズム310の斜面のような角度の付けられた面を含む複雑な幾何学的形状が与えられる。薄膜フッ化物材料が交互に配置された層には2つのグループの層が含まれている。第1の層グループ331〜337は第1の屈折率n1を有する。第2の層グループ341〜346は第2の屈折率n2を有する。本発明の1つの特徴によれば、第1および第2の屈折率n1とn2はそれぞれ異なる。たとえば第2の屈折率n2は第1の屈折率n1に比べて低い。このようにしてコーティング界面320は、比較的高い屈折率n1と比較的低い屈折率n2を交互にもつフッ化物材料331〜337,341〜346から成る積層体を含むようになり、これによりコーティング界面320はS偏光状態とP偏光状態のような2つの異なる偏光状態に基づき入射UV光を分離する。本発明によれば偏光ビームスプリッタキューブ300を、200nm以下の波長たとえば193nmまたは157.6nmの波長をもつ光とともに使用することができる。
以下で示す表には156.7nmに対するコーティング界面320の一例が示されており、これによればMgF2とLaF3が交互に配置された全部で27個の層(n=13)を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、35°〜55°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は70.85の最大値から65.37の最小値をとり、または5.48%(±2.74%)のデルタである。
以下の表3には、157.6nmに対するコーティング界面320の別の例が示されており、これによればMgF2とLaF3が交互に配置された全部で29個の層(n=14)を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、35°〜55°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は67.9%の最大値から66.15%の最小値をとり、あるいはデルタ1.74%(±0.87%)である。
以下の表5にはコーティング界面320の別の例が示されており、これによればMgF2とLaF3が交互に配置された全部で26個の層(n=13)を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、40°〜60°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は72.69%の最大値から71.80%の最小値をとり、あるいは0.89%のデルタ(±0.445%)である。
表7にはコーティング界面320の別の例が示されており、これによればAlF3とNdF3が交互に配置された全部で32個の層(n=16)を使用して、フラットなR(s)T*(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、35°〜55°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は72.55%の最大値から71.24%の最小値をとり、あるいは1.31%(±0.655%)のデルタである。
以下の表9には、193nmに対するコーティング界面320の別の例が示されており、これによればAlF3とNdF3が交互に配置された全部で30個の層(n=15)を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、35°〜55°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は74.60%の最大値から70.38%の最小値までをとり、あるいは4.33%(±2.11%)のデルタである。
以下の表11には157.6nmに対するコーティング界面320の別の例が示されており、これによればLaF3およびMgF2が交互に配置された全部で21個の層を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、44°と60°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)関数は68.08%の最大値から67.95%の最小値をとり、あるいは0.128%(±0.064%)のデルタである。
以下の表13には157.6nmに対するコーティング界面320の別の例が示されており、これによればLaF3およびMgF2が交互に配置された全部で11個の層を使用して、フラットなR(s)*T(p)アポダイゼーション関数の要求が満たされる。この例によれば、44°〜60°の間の入射で比較的フラットなR(s)*T(p)関数が得られる。この範囲では、R(s)*T(p)は63.11%の最大値から62.897%の最小値をとり、あるいは0.21%(±0.1%)のデルタである。
Claims (13)
- ビームスプリッタにおいて、
第1のフッ化物プリズムと、第2のフッ化物プリズムと、該第1のフッ化物プリズムと該第2のフッ化物プリズムとの間に設けられたコーティング界面を有しており、
コーティング界面は第1のフッ化物材料と第2のフッ化物材料が交互に配置された層を有し、第1のフッ化物材料は第2のフッ化物材料よりも大きい屈折率を有し、
ビームスプリッタのT(p)関数の変動よりもビームスプリッタのアポダイゼーション関数の変動が小さくなるように、ビームスプリッタのR(s)関数がビームスプリッタのT(p)関数の変動を補償することを特徴とするビームスプリッタ。 - 前記コーティング界面はMgF2とLaF3が交互に配置された層を有する、請求項1記載のビームスプリッタ。
- 前記コーティング界面はNdF3とAlF3が交互に配置された層を有する、請求項1記載のビームスプリッタ。
- 前記の第1および第2のプリズムにはCaF2が含まれる、請求項1記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタの全体的なR(s)*T(p)関数は35°〜55°の入射範囲においてアポダイゼーション関数の最大値と最小値の平均値を基準として±2.74%以内で変化する、請求項1記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタは157.6nm付近で動作する、請求項1記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタは193nm付近で動作する、請求項1記載のビームスプリッタ。
- ビームスプリッタにおいて、
第1のプリズムと、第2のプリズムと、該第1のプリズムと該第2のプリズムとの間に設けられたコーティング界面を有しており、
前記の第1および第2のプリズムには石英ガラスが含まれ、
コーティング界面は第1のフッ化物材料と第2のフッ化物材料が交互に配置された層を有し、第1のフッ化物材料は第2のフッ化物材料よりも大きい屈折率を有し、
ビームスプリッタのT(p)関数の変動よりもビームスプリッタのアポダイゼーション関数の変動が小さくなるように、ビームスプリッタのR(s)関数がビームスプリッタのT(p)関数の変動を補償することを特徴とするビームスプリッタ。 - 前記コーティング界面はMgF2とLaF3が交互に配置された層を有する、請求項8記載のビームスプリッタ。
- 前記コーティング界面はNdF3とAlF3が交互に配置された層を有する、請求項8記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタの全体的なR(s)*T(p)関数は35°〜55°の入射範囲においてアポダイゼーション関数の最大値と最小値の平均値を基準として±2.74%以内で変化する、請求項8記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタは157.6nm付近で動作する、請求項8記載のビームスプリッタ。
- 前記ビームスプリッタは193nm付近で動作する、請求項8記載のビームスプリッタ。
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