JP5773526B2

JP5773526B2 - 光源帯域幅を選択かつ制御するためのシステム、方法、及び装置

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Publication number: JP5773526B2
Application number: JP2011533400A
Authority: JP
Inventors: エフラインフィゲロア; パートロ　ウィリアム　エヌ; ウィリアムエヌパートロ; ジョンマーティンアルゴッツ
Original assignee: サイマーリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-24
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2029-10-24
Also published as: EP2351169A4; KR20110089155A; CN102204038B; CN102204038A; JP2012507048A; WO2010048604A1; US20100149647A1; USRE45249E1; KR101721026B1; US8144739B2; TW201027128A; TWI420153B; EP2351169A1; EP2351169B1

Description

本発明は、一般的に光学回折格子に関し、より具体的には、光学回折格子を屈曲させて選択された中心波長を中心とする光の波長の帯域幅を選択することによって帯域幅を調節かつ制御するシステム、方法、及び装置に関する。

回折格子は、狭化光ビームを選択するために一般的に使用されている。しかし、狭化光ビーム内の波長の帯域幅は、一般的な回折格子で選択可能であるほど容易なものではない。図１は、一般的な光ビーム狭化システム１００の略示概略図である。一般的な光ビーム狭化システム１００は、ビーム拡張器１０４（一般的に１つ又はそれよりも多くのプリズムを含む）を通じて誘導される光源光ビーム１０２及び回折格子１０６を含む。回折格子１０６は、多くの回折格子線を有する反射面１０８を有する。反射面１０８は、拡大光源光ビーム１０２Ａの波面曲線１１４に実質的に等しい曲線１１２を有する。光ビーム狭化システム１００の構成要素１０２〜１１４は、尺度通りには描かれておらず、具体的には、曲線１１２、波面１１４、及び回折格子のピッチは、例示を目的として誇張されていることに注意すべきである。

光の拡大光源光ビーム１０２Ａは、光の複数の波長１１６Ａ〜ｎを含む。光の複数の波長１１６Ａ〜ｎは、ビーム拡張器１０４に対して異なる角度で発散し、対応する異なる位置で反射面１０８に衝突する。

理想的には、選択された回折格子線１１０Ａは、狭化光ビーム１２４がビーム拡張器１０４を再び通過し、ビーム拡張器１０４を超えて光学システム１２０に進むように、適切な角度１１８でビーム拡張器１０４に向う対応する反射波長１１６Ｅ’のみを含む狭化光ビーム１２４を反射する。残念ながら、選択された回折格子線は、反射中心波長１１６Ｅ’よりも若干短い波長１５０２Ａ、及び反射中心波長１１６Ｅ’よりも若干長い波長１５０２Ｂを含む波長の帯域幅を反射する。従って、狭化光ビーム１２４は、反射中心波長１１６Ｅ’、反射中心波長１１６Ｅ’よりも若干短い波長１５０２Ａ、及び反射中心波長１１６Ｅ’よりも若干長い波長１５０２Ｂを含む波長の帯域幅を含む。

ビーム拡張器１０４及び曲線１１２内の曲率の量を調節すると、狭化光ビーム１２４に対して、非常に正確な中心波長選択及び超狭最大波長、例えば、１．０ｐｍ（１．０Ｘ１０^-12メートル）±反射中心波長１１６Ｅ’の片側未満が可能である。しかし、ビーム拡張器１０４を調節しても、狭化光ビーム１２４に対して最大帯域幅及び最小帯域幅、例えば、０．５〜１．０ｐｍ±反射中心波長１１６Ｅ’の片側の正確な制御又は選択は可能ではない。

光学システム１２０は、狭化光ビーム１２４を使用する多くのサブシステムを含むことができる。サブシステムの一部は、選択された最大帯域幅及び選択された最小帯域幅の両方が必要である可能性がある。一例として、光学システム１２０は、選択された波長を中心とし、かつ望ましい干渉縞を生成するのに使用することができる十分な幅の帯域幅にわたって分布するいくつかの波長を必要とするスキャナを含む可能性がある。

帯域幅を制御する益々より厳しい要件、特に、半値全幅（ＦＷＨＭ）とは別に、強度の選択された百分率、すなわち、９５％（「Ｅ９５％」又は単に「Ｅ９５」）又はＥ９５を含むスペクトルの幅を満たすために、中心波長選択及び帯域幅選択の光学要素（例えば、その１つの面上に複数の分散光学特徴、例えば、溝を有する分散回折格子）の波面相互作用面を歪曲させる必要性が存在する。これらの要件には、制御のより大きい範囲の必要性、並びに何らかの小さい範囲に及び／又は何らかの選択された値を上回らないように帯域幅を維持することを含むことができる。この歪みは、２つの面内である必要があり、かつ歪曲機構間の干渉ができるだけ小さい状態で２つの面の各々において独立したものである必要があり、分散光学要素の面にわたって（分散光学要素の長さ方向に沿ってとは相反して）溝形成特徴部の分離を歪ませる機構のような１つの歪曲機構がより大きい歪曲力を掛けることができることが必要であることが判明している。本出願人は、既存のレーザシステム帯域幅制御機構のこのような修正を提案する。

米国特許第７３６６２１９号

上記に鑑みて、選択された中心波長を中心とし、かつ選択された最小帯域幅及び選択された最大帯域幅を有する光の波長の帯域幅を選択するために光学回折格子を曲げるシステム、方法、及び装置の必要性が存在する。

大まかには、本発明は、選択された中心波長を中心とし、かつ選択された最小帯域幅及び選択された最大帯域幅を有する光の波長の帯域幅を選択するために光学回折格子を曲げるシステム、方法、及び装置を提供することによってこれらの必要性を満たす。本発明は、工程、装置、システム、コンピュータ可読媒体、又はデバイスを含む多くの方法で実施することができることを認めるべきである。本発明のいくつかの発明性がある実施形態を以下に説明する。

本明細書で開示する帯域幅選択システム及び方法は、２つの異なる方向、すなわち、垂直及び水平に分散光学要素の分散反射面を曲げ、同時に同じく垂直曲げ力を水平曲げ力から実質的に分離する段階を含む。分離により、垂直曲げ力と水平曲げ力の間の相互作用又は干渉が最小にされる。１つ又はそれよりも多くの屈曲部が、垂直曲げ力及び水平曲げ力の各々を分離するのに使用される。

一実施形態は、分散光学要素の反射面に沿って縦軸線方向に延びる入射区域を含む分散反射面を含む本体を有する分散光学要素を含む帯域幅選択のための機構を提供する。本体は、本体の第１の縦方向端部に配置された第１の端部ブロック及び本体の第２の縦方向端部に配置された第２の端部ブロックも含み、第２の縦方向端部は、第１の縦方向端部の反対側にある。帯域幅選択機構は、分散光学要素の第２の平面上に取り付けられた第１のアクチュエータも含み、第２の平面は、反射面の反対側にあり、第１のアクチュエータは、第１の端部ブロックに結合された第１の端部及び第２の端部ブロックに結合された第２の端部を有し、第１のアクチュエータは、本体の縦軸に沿って及び分散光学要素の反射面に垂直な第１の方向に本体を曲げるために、第１の端部ブロック及び第２の端部ブロックに等しくかつ反対の力を印加するように作動する。帯域幅選択機構は、分散光学要素の第３の面上に取り付けられた第２のアクチュエータも含み、第３の面は、反射面に垂直であり、第２のアクチュエータは、第１の屈曲部で第１の端部ブロックに結合された第１の端部及び第２の屈曲部で第２の端部ブロックに結合された第２の端部を有し、第１のアクチュエータは、分散光学要素の反射面に垂直な第２の方向に本体の縦軸に沿って本体を曲げるために第１の端部ブロック及び第２の端部ブロックに等しくかつ反対の力を印加するように作動し、第２の方向はまた、第１の方向に垂直であり、第２のアクチュエータは、加圧流体力印加機構を含む。帯域幅を選択する方法も開示する。

本発明の他の態様及び利点は、一例として本発明の原理を示す添付図面に関連して行った以下の詳細説明から明らかになるであろう。

本発明は、添付図面に関連の以下の詳細説明により容易に理解されるであろう。

一般的な光ビーム狭化システムの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様によるビーム制御デバイスの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様によるビーム制御デバイスの反射面の略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様によるビーム制御デバイスの反射面の略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による選択された中心波長を中心とし、かつ選択された最小帯域幅及び選択された最大帯域幅を有する光の波長の帯域幅を選択するために光学回折格子を曲げる際に行われる方法作動を示す流れ図ある。開示する主題の実施形態の態様による光ビーム狭化システムの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素の上面図である。開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素の側面図である。開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する一形態のアクチュエータの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する一形態のアクチュエータの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する一形態のアクチュエータの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する一形態のアクチュエータの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する一形態のアクチュエータの略示概略図である。開示する主題の実施形態の態様による二重作用帯域幅制御機構の斜視図である。開示する主題の実施形態の態様による別の二重作用帯域幅制御機構を示す図である。開示する主題の実施形態の態様による別の二重作用帯域幅制御機構を示す図である。開示する主題の実施形態の態様による別の二重作用帯域幅制御機構を示す図である。開示する主題の実施形態の態様による別の二重作用帯域幅制御機構を示す図である。開示する主題の実施形態の態様による屈曲要素の斜視図である。開示する主題の実施形態の態様による屈曲要素の斜視図である。開示する主題の実施形態の態様による力プレートの斜視図である。開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素本体の前端又は後端の斜視図である。開示する主題の実施形態の態様によるＥ９５帯域幅のグラフである。開示する主題の実施形態の態様による回折格子のような分散光学要素を曲げる別の装置の斜視図である。開示する主題の実施形態の態様により有用とすることができる屈曲回折格子マウントの概略図である。開示する主題の実施形態の態様により有用とすることができる屈曲回折格子マウントの概略図である。

選択された中心波長を中心とし、かつ選択された最小帯域幅及び選択された最大帯域幅を有する光の波長の帯域幅を選択するために光学回折格子を曲げるシステム、方法、及び装置に関するいくつかの例示的な実施形態をここで説明する。本発明が本明細書で定める特定の詳細の一部又は全部なしで実施することができることが当業者に明らかであろう。

図２Ａは、開示する主題の実施形態の態様によるビーム制御デバイス２００の略示概略図である。ＢＣＤは、回折格子２０６及び第１の力デバイス２１８を含む。第１の力デバイス２１８は、第１の平面２３０において回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに結合されている。

第１の力デバイス２１８は、回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂにリンク２１９Ａを通して第１の力を印加し、回折格子の反射面２０８を制御方式で曲げることができる。一例として、第１の力デバイス２１８は、回折格子を制御された凸面方向２２４に曲げるために回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂ上に引張力２２２を印加することができる。同様に、第１の力デバイス２１８は、回折格子を制御された凹面方向２２８に曲げるために回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂ上に押付け力２２６を印加することができる。このようにして、第１の力デバイス２１８は、光ビームの波面曲線を実質的に適合させ、従って、反射中心波長及び反射された狭化光ビームの最大帯域幅を選択するように回折格子２０６の反射面２１２を曲げることができる。

光ビームは、使用中に回折格子２０６を加熱する。回折格子２０６を加熱すると、回折格子は、回折格子の材料の熱膨張係数に従って拡張する。一般的に、回折格子２０６は、低い膨張係数を有する材料から形成されている。

第１の力デバイス２１８及びリンク２１９Ａ、２１９Ｂは、第１の力デバイスが回折格子と同じ割合で拡張するように回折格子２０６と実質的に類似である熱膨張係数を有する。従って、回折格子上で第１の力デバイスにより掛けられる力２２２、２２６は、予想熱作動範囲にわたって略一定になる。

第２の力デバイス２４０は、第１の平面２３０と異なる第２の平面２３２において回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに結合されている。第２の力デバイス２４０は、それぞれ、リンク２４１Ａ、２４１Ｂを通じて回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに結合されている。一例として、第２の平面２３２は、図示のように第１の平面２３０に対してほぼ垂直とすることができる。第２の力デバイス２４０及びリンク２４１Ａ、２４１Ｂは、第１の力デバイスが回折格子と同じ割合で拡張するように回折格子２０６と実質的に類似である熱膨張係数を有する。従って、回折格子上で第１の力デバイスにより掛けられる力２２２、２２６は、予想熱作動範囲にわたって略一定になる。

図２Ｂ及び図２Ｃは、開示する主題の実施形態の態様によるビーム制御デバイス２００の反射面２０８の略示概略図である。第２の力デバイス２４０は、回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに第２の力を印加して回折格子を制御された方式で曲げることができる。このようにして、第２の力デバイス２４０は、回折格子線２１０が回折格子の反射面２０８上で扇形パターン内にあるように回折格子２０６の反射面２１２を曲げることができる。扇形パターンは、反射光ビームの縁部が扇形パターンのために異なる方向に反射されるので、反射光ビームの形状を変える。

一例として、図２Ｂに示すように、第２の力デバイス２４０は、回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂ上に引張力２４２を印加して、回折格子線２１０の扇形パターンを右から左に増大することができる。同様に及び図２Ｃに示すように、第２の力デバイス２４０は、回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂ上に押付け力２４６を印加して、扇形パターンを左が広く、右が一緒になって狭くすることができる。

図３は、開示する主題の実施形態の態様による選択された中心波長を中心とし、かつ選択された最小帯域幅及び選択された最大帯域幅を有する光の波長の帯域幅を選択するために光学回折格子を曲げる際に実行される方法作動３００を示す流れ図である。本明細書に示す作動は、一部の作動が下位作動を有する場合があり、他の例においては、本明細書で説明するある一定の作動が図示の作動に含められない場合があることを理解すべきであるので、一例としてのものである。この点を念頭に置いて、方法及び作動３００をここで説明する。図４は、開示する主題の実施形態の態様による光ビーム狭化システム４００の略示概略図である。光ビーム狭化システム４００の構成要素１０２〜４２４は、尺度通りに描かれておらず、具体的には、曲線５０２８、波面１１４、及び回折格子のピッチは、例示を目的として誇張されていることに注意すべきである。

作動３１０においては、光ビームを拡大かつ拡張又は広げるためにプリズムのような拡大器、例えば、ビーム拡張器１０４に光ビームを通す。作動３２０においては、第１の力デバイス２１８は、それぞれ、リンク２１９Ａ、２１９Ｂを通じて回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに第１の力２２２又は２２６を印加し、回折格子の反射面２０８を制御された方式で曲げる。反射面２０８は、反射面が拡大された光ビーム１０２Ａの波面１１４に実質的に適合するように曲げられる。

作動３３０において、中心波長を選択する。中心波長１１６Ｅは、ビーム拡張器１０４及び光学システム１２０に向けて中心波長を反射するグリッド線２１０Ａにより選択される。中心波長１１６Ｅを選択して拡大された光ビーム１０２Ａの波面１１４に反射面２０８に適合させると、狭化反射光ビーム４２４Ａの最大帯域幅４２２Ａが決まる。

作動３４０においては、第２の力デバイス２４０は、それぞれ、リンク２４１Ａ、２４１Ｂを通じて回折格子２０６の両端２０６Ａ、２０６Ｂに第２の力２４２又は２４４を印加し、回折格子の反射面２０８上の回折格子線２１０の扇形の度合いを増加又は低減させる。回折格子線２１０の扇形の度合いを変えると、線狭化反射光ビーム４２４Ｂの帯域幅４２２Ｂが決まる。

光ビーム狭化システム４００は、可変開口４３０を含むことができる。可変開口４３０は、拡大された光ビームが衝突する回折格子面の面積を変えることができる。可変開口４３０は、拡大された光ビームの発散を増加又は低減することができる。ビームの発散は、様々な光ビーム１１６Ａ〜１１６ｎが互いから分離している角度である。ビームの発散を増大すると、光ビーム１１６Ａ〜１１６ｎ間の角度が増大し、それらの光ビーム１１６Ａ〜１１６ｎが回折格子２０８から反射する角度の差も増大する。従って、可変開口４３０は、回折格子面から反射される光の角度を増加又は低減することができる。水平方向及び垂直方向の回折格子の曲げと組み合わせて、可変開口は、約２００ｆｍ未満から約１５００ｆｍを超えるまでの間の反射帯域幅の範囲を増大することができる。

図５は、開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素５００の上面図である。分散光学要素５００は、中心波長選択、すなわち、エシェル回折格子のような回折格子に使用することができる。分散光学要素５００は、少なくとも部分的に帯域幅を決める役目をすることができる。分散光学要素５００は、分散光学要素上部５０４を有する分散光学要素本体５０２を含む。呼称の上部は、全く参考のためであり、上面図である図１０に示すような線狭化モジュールハウジング１００２内に設けられた時の分散光学要素５００は、ハウジング１００２の上部に向いているという事実をここでは指すことが理解されるであろう。分散光学要素５００は、分散光学要素本体５０２の前面５１０上に形成された分散光学要素分散面５０８を形成する１つの面を有することができる。分散光学要素本体５０２は、背面５０６を有することができる。分散光学要素本体５０２はまた、図６及び図９に示す分散光学要素底部５１２を有することができる。

分散光学要素５００は、分散光学要素前端５１４及び後端５１６を有することができ、前及び後という用語は、参考を目的としたものにすぎず、図９に示すように、前端は、図示しないレーザチャンバから光を送出する中心波長選択機構９００に最も近く、かつ中心波長を選択するために分散光学要素５００上への光の入射角を制御することを指すことも理解される。

以下で完全に説明するように、かつ所定の位置に端部５１４、５１６を保持して本体５０２に向かう方向に分散光学要素本体５０２の背面５０６に水平な力（同じく参考のためであり、かつ参考を目的として上述の方向に整列したもの）を印加することによるなどの帯域幅制御機構（ＢＣＤ）の当業技術で十分に理解されているように、分散光学要素の背面に力を印加すると、前面５１０及び従って分散光学要素回折格子面５０８の円筒形の変形を誘発することができることを図５から見ることができる。それによって中心波長選択機構９００から回折格子面５０８に入射する光に対して凸面円筒形状に回折格子面を変形させることができる。同様に、この方向の反対側に力を印加すると、中心波長選択機構から入射する光に関して凹面円筒形状に回折格子面を形成することができる。

図５で分るように、分散光学要素本体５０２の背面５０６に沿った圧縮力の印加により、分散光学要素本体５０２の背面５０６の応力を受けない長さを、一例として、長さＬ１から長さＬ２に短縮することができる。従って、圧縮応力が掛かる面として背面５０６を、引張応力を受ける応力が掛かる面として前面５１０（回折格子面５０８に対応する）が形成される。例えば、回折格子背面５０６は、応力を受けない位置から約８μｍの応力が掛かる位置までそれぞれの背面コーナから変位することができ、回折格子面５０８を収容する前面５１０内の対応する曲率により、曲率半径が約１ｋｍ台で背面５０６内に曲率を形成することができる。

図６は、開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素５００の側面図である。分散光学要素５００は、各溝２１０が回折格子面５０８の縦軸にほぼ垂直である、各々が前端５１４に対向する反射溝面及び反対方向に向く溝対向面を有する複数の表面の溝２１０を有する分散光学要素回折格子が図示のように変形されるように、上面５０４に力を印加するＢＣＤからの応力を受けるように示されている。この変形は、溝２１０をそれに沿って広げ、溝２１０の反射面が後端５１６に向けて回折格子面５０８の応力を受けない縦方向の中心線軸に対して角度βに、かつ前端５１４に向けて略反対の角度αに近づくように上面５０４から底面５１２まで延びている。

図７Ａ〜図７Ｅは、開示する主題の実施形態の態様による回折格子本体に力を印加する様々な形態のアクチュエータの略示概略図である。図７Ａ〜図７Ｅに示すアクチュエータは、分散光学要素５００の２つの側面に力を印加するために組合せて使用することができ、従って、水平ＢＣＤ及び垂直ＢＣＤが形成される。図７Ａは、移動ブロック７０８Ａ、７０８Ｂに連結された屈曲部７０６のＡ、７０６Ａ’、７０６Ｂ、及び７０６Ｂ’により１対の端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂに連結されたアクチュエータ７０２を概略的に示している。端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂは、図９に示すものと同様に回折格子本体（図７Ａでは図示せず）のそれぞれの端部に連結されている。１つの移動ブロック７０８Ｂは、ネジ付きであり、かつ端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂ、低ピッチ差動ネジ７１０を通過するアクチュエータ７０２の縦軸と直交する方向にそれを通過する。

他の移動ブロック７０８Ａは、初期荷重バネ７１４により固定ブロック７１２に作動的に連結されており、初期荷重バネ７１４は、何らかの中立移動ブロック位置の域を超えるように互いに向けて移動ブロック７０８Ａ、７０８Ｂを引くことによって端部力ブロック７０４Ａ、７０４Ｂ間に引張力を印加することができる。作動の分解能は、差動ネジの４０ｎｍの捩れ／回転とすることができる。捩れと調節の範囲は、±１ミクロンとすることができる。例えば、ねじ５０２８での移動ブロックの２０ミクロンの移動により、図６に概略的に示すように、結果的に８ミクロンの垂みが発生する可能性があり、すなわち、１ミクロンの垂みには、０．１ミクロン／回転の分解能で手動作動に対して２．５ミクロン移動範囲が必要である。

図７Ｂは、調節中に印加された力を弱める概念を概略的に示している。アクチュエータ７２０は、回折格子本体（図７Ｂでは図示せず）に装着された端部ブロック７０４Ａを有する。図７Ｂは、上述のように、回折格子本体５０２上の端部装着力プレートにブロック７０４Ａ、７０４Ｂで装着することができるＢＣＤアクチュエータを示し、又は固定ブロックは、固定した状態に保持することができ、ブロックは、垂直方向に回折格子本体（図７Ｂでは図示せず）を押すように位置決めされる。シャフト７２２は、ブロック７０４Ａと螺合可能に係合しており、かつフレーム７２６の端部壁及び中間壁上のベアリング７２４を通って延びる。シャフト７２２は、それぞれの隣接バネ７３０が端部壁及びピストン７２８及びピストン７２８及び中間壁の中間にある状態で、ピストン７２８をシャフト７２２に装着することができる。シャフト７２２を回転させると、ブロック７０４Ａがブロック７０４Ｂに対して移動し、かつ上述のように回折格子の両端上の端部力プレートに又は回折格子の上部に力を印加することができる。

調節後、ネジ付きシャフト７２２は、図７Ａ〜図７Ｅ、図８、及び図９〜図１２に示すような他の実施形態にも該当するが、例示的なＯＢＣＤにより誘発された強い力に対処するために当業者に公知のように固定することができる。このようなＢＣＤは、図７Ａ〜図７Ｅ及び図８に示すように、所定の回転回数で、例えば、図８に示すタイプのＢＣＤアクチュエータに対してはネジ付きシャフトの約２５回転で、ＢＣＤ本体の１ミクロン台の変位（垂み）を送出することができる。それによってこのような変位を引き起こす約１６０Ｎの力、すなわち、約６Ｎ／回転（１６０Ｎ／２５回転）が送出されることが判明している。６Ｎ／ネジピッチは、バネ定数に等しく、２５回転^*ネジピッチは、移動量に等しい。

−１〜＋８ミクロンの曲線の中心部での変位の望ましい垂み（曲率）範囲は、図９以下で参照する実施形態の態様に関して説明する初期荷重バネのようなバネ力によるような反対の作用力に関する特別な具備がなければ、押し付け力のみのアクチュエータは、満足なものではないことを意味する。図９以下の参照で本明細書に説明するように、ベローズのような押し専用アクチュエータには、例えば、−１設定値までバネで初期荷重を掛けることができる。

回折格子上の端部力ブロックに又は回折格子の側部／上部にインライン力印加のために装着することができる別の形態のアクチュエータは、例えば、−１ミクロン垂み設定値までアクチュエータに初期荷重を掛けるバネにより、図７Ｃに概略的に示す通りとすることができる。図７Ｃに示すように、アクチュエータ７４０は、外側フレーム７４２及び内側フレーム７４４を有し、内側フレーム上部及び底部は、外側フレーム７４２の後壁７４６Ａ及び中間壁７４６Ｂ、及び端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂ間の距離を短縮するために内側フレーム７４４及び外側フレーム７４２の中間に力を印加する役目をする本明細書の他の位置で説明するタイプの１つのアクチュエータ駆動機構７４８と摺動可能に係合する。バネ７５０は、反対方向に初期荷重力を印加することができる。

図７Ｄは、端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂ上に力を印加するためにレバーアーム７６２を適用するアクチュエータ７６０を概略的に示している。レバーアーム７６２は、本明細書で説明する他の実施形態においても含まれる。レバーアーム７６２は、アクチュエータ駆動機構７６４により印加されるのに必要とされる力を低減することができる。図７Ｄの駆動機構７６４は、レバー７６２に力を印加し、レバー７６２は、端部ブロック７０４Ｂに装着されたシャフト７６８にピボット式に装着されたコネクタアーム７６６を通じて互いに向けてブロック７０４Ａ、７０４Ｂを引く。右手端部ブロック７０４Ｂの中間にあるシャフト７６８上のバネ７７０は、初期荷重力を印加することができる。

図７Ｅは、支点７８４を中心にしてピボット回転され、かつブロック７０４Ａ、７０４Ｂにピボット式に結合されたレバー７８２を有する類似のアクチュエータ７８０が、初期荷重が得られるようにバネ７９０で互いに向けてシャフト７８６を引くことを示している。本明細書で例示かつ説明するアクチュエータが単に例示的なものであり、他のタイプのアクチュエータ及びアクチュエータのタイプの組合せを使用することができることを理解すべきである。アクチュエータのタイプには、少し例を挙げれば、油圧式、空圧式、圧電式、モータ、ステッパモータ、電磁式、磁歪式を含むことができる。

図８は、開示する主題の実施形態の態様による二重作用帯域幅制御デバイス８００の斜視図である。二重作用帯域幅制御デバイス８００は、それぞれ、分散光学要素本体５０２の背面５０６上に及び分散光学要素本体５０２の上面５０４上に配置された第１の帯域幅制御デバイス８０２及び第２の帯域幅制御デバイス８０４を含む。両端上の１対の端部ブロック（力プレート）７０４Ａ、７０４Ｂは、両方のＢＣＤ８０２、８０４から本体５０２に力を印加するようになっている。

ＢＣＤ８０２、８０４の各々は、それぞれ、ＢＣＤフレーム８０６Ａ、８０６Ｂを含む。それぞれのフレーム８０６Ａ、８０６Ｂは、それぞれのＢＣＤフレーム前部隔壁８０８Ａ、８０８Ｂ、ＢＣＤフレーム後部隔壁８１０Ａ、８１０Ｂ、及びＢＣＤフレーム中間隔壁８１２Ａ、８１２Ｂを含む。それぞれの後部隔壁８１０Ａ、８１０Ｂは、各々が円筒取り付けシャフト開口部（図示せず）を有するＢＣＤフレーム後部隔壁指状部８１４Ａ、８１４Ｂを含む。

ＢＣＤ円筒形アクチュエータシャフト８１６Ａ、８１６Ｂは、前部隔壁８０８Ａ、８０８Ｂ及び中間隔壁８１２Ａ、８１２Ｂを通って延びてＢＣＤシャフト停止機構を有する一端上に終端する。ＢＣＤシャフトベアリングは、前部隔壁８０８Ａ、８０８Ｂを通って延び、かつＢＣＤシャフトベアリングフランジを含む。ＢＣＤネジ付きブッシングは、前部力プレート７０４Ａを通って延び、内側がネジ付きであり、かつＢＣＤシャフトのネジ付き部分を受け取る。

１対のＬブラケット１６０は、分散光学要素本体５０２の前端５１４及び後端５１６にそれぞれ接着され、かつ分散光学要素本体５０２にそれぞれの端部力プレート１６６を装着する適切な取り付け機構を有する。力プレート７０４Ａは、各々が後部及び上部ＢＣＤ８０２、８０４のそれぞれの後部隔壁指状取り付けピンを緊密に把持する力プレートクランプ締結ネジを有する２対の力プレートクランプを含む。それぞれの取り付けピンの各々は、それぞれの取り付けピンブッシングを通って延びる。

ＢＣＤピストン８２０Ａ、８２０Ｂは、例えば、止めネジ又は他の適切な留め具によりシャフト８１６Ａ、８１６Ｂに固定され、かつスラストベアリングプラスチックリングを有するピストンスラストベアリングにより前部圧縮バネ８２２Ａ、８２２Ｂ及び後部圧縮バネ８２４Ａ、８２４Ｂの各々により分離される。

作動面においては、それぞれのシャフト８１６Ａ及び／又は８１６Ｂは、帯域幅コントローラアクチュエータ位置決め信号に応答して、手動又は自動で、例えば、回転ステッパモータ又は線形から回転運動変換器を有する線形ステッパモータにより回転する。シャフトを回転させると、それぞれのバネ８２２Ａ、８２２Ｂ及び８２４Ａ、８２４Ｂが圧縮され、それぞれのシャフト８１６Ａ、８１６Ｂ、の回転方向に基づいて、前端力プレート７０４Ａに向けて又はそれから離れてそれぞれのフレーム８０６Ａ、８０６Ｂ上に力が掛けられ、それぞれの面５０６、５０４を緊張力又は圧縮させるためにそれぞれの指状部８１４Ａ、８１４Ｂを通じて後端力プレート７０４Ｂ上に力が掛けられる。ＢＣＤ８０２は、図５に概略的に示すように回折格子面に影響を与え、ＢＣＤ８０４は、図６に示すように回折格子面５０８に影響を与える。

このような二重作用帯域幅制御デバイス８００は、上述のように、分散光学要素本体５０２を捻って、分散光学要素が中心波長／帯域幅選択機構として関連するレーザチャンバ（図示せず）内で増幅される光の帯域幅に影響を与える役目をすることができる。帯域幅は、半値全幅（ＦＷＨＭ）に対して、すなわち、スペクトル側壁上の最大強度ピーク点の半分で測定されたスペクトルの帯域幅及びＥ９５％／Ｅ９５に対してスペクトルの中心波長を中心とする強度の９５％を含むスペクトルの幅は、違った影響の受け方をする場合がある。２つのＢＣＤ８０２、８０４の間の結合は、ＦＷＨＭ及びＥ９５に及ぼす影響の独立性が十分に弱められるか、又は他の悪影響により結果的に二重作用帯域幅制御デバイス８００が帯域幅選択及び制御に対して理想的なものではなくなる程度になる場合がある。

図９〜図１２は、開示する主題の実施形態の態様による別の二重作用帯域幅制御機構９００を示している。図９に示すように、二重作用帯域幅制御機構９００は、図１４Ａにより詳細に示す前端力プレート７０４Ａ及び後端力プレート７０４Ｂを利用する。図１４Ａは、開示する主題の実施形態の態様による力プレート７０４Ａ、７０４Ｂの斜視図である。図１４Ｂは、開示する主題の実施形態の態様による分散光学要素本体５０２の前端５１４又は後端５１６の斜視図である。

力プレート７０４Ａ、７０４Ｂは、それぞれのパッド１４０２に取り付け面１４０８を分割する水平スロット１４０４及び垂直スロット１４０６によって形成された複数の取り付けパッド１４０２を有する。取り付けパッド１４０２の一部又は全部は、分散光学要素本体５０２の前端５１４又は後端５１６にそれぞれの力プレート７０４Ａ、７０４Ｂを装着するために接着剤ドット１４１０、１４１０’、１４１０’’をその上に設けることができる。それぞれの接着剤ドット１４１０、１４１０’、１４１０’’の選択された構成は、相応に剪断力を局在化することができる。図１４Ｂに示すように、領域１４１２は、接着剤ドットがその上に設けられていない。従って、剪断力は、分散光学要素本体５０２の前面５０８に印加されず、その代わりに後面に向けて印加される。

それぞれの接着剤ドット１４１０、１４１０’、１４１０’’の選択された位置は、最適ピボット位置を局在化することができる。最適ピボット位置は、垂直ＢＣＤ及び水平ＢＣＤが互いによって受ける影響が最小である位置である。例えば、最適ピボット位置においては、垂直ＢＣＤが分散光学要素本体５０２に印加する力の量を追加又は低減しても、分散光学要素本体５０２上に水平ＢＣＤにより印加された力は実質的に増加又は低減されない。同様に、最適ピボット位置においては、水平ＢＣＤが分散光学要素本体５０２に印加する力の量を追加又は低減しても、分散光学要素本体５０２上に垂直ＢＣＤにより印加された力は実質的に増加又は低減されない。

本明細書で説明する屈曲要素は、分散光学要素本体５０２上に水平ＢＣＤにより印加された力を低減又は増大することによって力ベクトルを垂直ＢＣＤから実質的に分離又は隔離するように働く。本明細書で説明する屈曲要素は、分散光学要素本体５０２上に垂直ＢＣＤにより印加された力を低減又は増大することによって力ベクトルを水平ＢＣＤから実質的に分離又は隔離するようにも働く。

それぞれの接着剤ドット１４１０、１４１０’、１４１０’’は、分散光学要素本体５０２の前端５１４又は後端５１６の望ましい位置に剪断応力を局在化する更に別の寸法を追加するために、異なるサイズ及び／又は強度であるように示されていることに注意すべきである。力プレート７０４Ａ、７０４Ｂはまた、１対の水平ＢＣＤ取付ブラケット棚１４１４及び垂直（直交）ＢＣＤ（ＯＢＣＤ）装着面１４１６を含むことができる。

図９〜図１２を再び参照すると、図６にある程度概略的に示すように、溝２１０の区分的な拡幅をもたらすように分散光学要素本体５０２に引張応力又は圧縮応力を印加することができる直交（例えば、垂直）ＢＣＤ（ＯＢＣＤ）が示されている。二重作用帯域幅制御機構は、１対の後部装着ブラケット９０２を有し、１対の後部装着ブラケット９０２は、例えば、インバール製とすることができ、かつそれぞれ、水平ＢＣＤ取り付けヨーク９０４ヨークの平面アーム又は底部アームに装着された各々それぞれの棚１４１及び装着ブラケットアングルアームに拡張する１対の装着ブラケット指状部、並びにボルト留めによる連結を通じて後端力プレート７０４Ｂをヨークに連結する役目をする。類似のブラケット９０２は、後端力プレート７０４Ｂにヨーク９０４の底部を結合する。ＢＣＤ取り付けヨーク９０４は、シャフト９０６を受け取る取り付けヨークベアリングを有する。シャフト９０６は、屈曲部９１０を含む。各スラストベアリング９１２は、延長部を有することができる。

前部装着ブラケット９０２’は、同様に、図１３Ａ、図１３Ｂにより詳細に示す空間９２４内の類似の屈曲リンク（図示せず）により水平ＢＣＤ９２２の前端９２０に連結された水平ＢＣＤ屈曲部結合プレート９１８に取り付けプレート９１４を連結する屈曲要素９１６を有する前端屈曲装着プレート９１４の上部及び底部に前部力プレート７０４Ａを結合する。水平ＢＣＤ９２２は、関連の本文で論じかつ図８に示すＢＣＤ８０２、８０４と略類似のものである。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、開示する主題の実施形態の態様による屈曲要素９１６、９１８の斜視図である。屈曲要素９１６、９１８及び端部ブロック３００は、インバール製とすることができる。ＯＢＣＤは、１つ又はそれよりも多くの例えば前部及び後部及びＯＢＣＤマウント９０４にボルト留めされることによってそれぞれの前部力プレート及び後部力プレート７０４Ａ、７０４ＢにＯＢＣＤを連結する屈曲要素を有することができる。屈曲要素９１６、９１８は、屈曲コネクタ端部ブロックコネクタ１３０２、ネジ穴１３０４、及び屈曲コネクタ端部ブロック壁１３０６を有する。コネクタブロック１３０２は、図示のように、アクチュエータＬブラケット１３０８を形成するが、屈曲要素９１６、９１８は、あらゆる種類のコネクタとすることができることを理解すべきである。コネクタプレート１３０６は、所望であれがバネ付きとすることができるコネクタ開口部１３１０を含む。屈曲部９１６、９１８は、屈曲部１３１２の長さによって形成された軸を中心にした互いに対するブロック１３０２、１３０６の回転を可能にする。

図９を再び参照すると、ＯＢＣＤアクチュエータ９００は、ＯＢＣＤアクチュエータフレーム９３０を含む。ＯＢＣＤアクチュエータフレーム９３０は、１対の上部の水平に延びる隆起部、後壁、及び底壁を含む。後壁は、テーパ付き梁９３２に例えばボルト留めにより連結されている。テーパ付き梁９３２は、縦方向構造的部材９３４及び垂直に延びる構造的補強材料９３６を含む。テーパ付き梁９３２は、ボルトのようなネジ付きコネクタによりコネクタ部材のＬブラケット部分に連結することができる屈曲端部プレート９４０に連結することができる。屈曲端部プレート９４０要素は、屈曲部９４２を含む。

アクチュエータフレーム９３０は、ボルト留めによるなどで取り付けることができる１対の上部水平梁、アクチュエータフレーム支持支柱を含むことができる。アクチュエータベローズ９５０は、アルミニウム又はステンレス鋼製とすることができる。アクチュエータベローズ９５０は、中空円筒形ベローズ後部プレートに装着するフレーム後壁とのボルト留めによるなどでフレーム９３０に装着される。アクチュエータベローズ９５０は、アクチュエータレバーアーム９５２とのボルトによるボルト留めにより円筒形ベローズ前部プレートを通じても装着される。アクチュエータベローズ９５０は、ベローズ作動流体又は液体を含むことができる。

アクチュエータレバーアーム９５２は、下方に延びるアングルアーム９５４に結合されている。アングルアーム９５４は、フレーム底壁から水平に延びる薄い屈曲シート９６０、並びに略レバーアームアングルアーム９５４の中心線軸と一致してレバーアーム９５２間に延びる薄い屈曲シート９６２に結合されている。アングルアーム９５４の端部は、薄い屈曲シート９６６によりコネクタブロック９６４にも装着されている。

屈曲シート９６０、９６２、９６６は、共に、屈曲シート９６０及び屈曲ストリップ９６２の平面の交差部でアングルアーム９５２の下部の広がりにおいてピボット点を形成し、ピボット点を中心として、アクチュエータレバーアーム９５２は、ベローズ９５０が拡大又は収縮した時にピボット回転し、屈曲部９６６を通じてコネクタブロック９４０に、次に、前部屈曲コネクタ９４０を通じて前部力プレート７０４Ａに力が印加される。

フレーム９５０は、張り出し部９７２を有する。張り出し部９７２は、初期荷重バネ９７６を受け取る円筒形通路９７４を含み、初期荷重バネ９７６は、レバーアーム９５２の上端の円筒形開口部９７８において受け取ることができる。通路９７４は、ネジ付きバネ圧縮機構９８０を含むことができる。ネジ付きバネ圧縮機構９８０は、アクチュエータベローズが拡大した時に印加された力と反対方向に本体５０２の屈曲部を置くように分散光学要素本体５０２に初期荷重を掛けるバネ９７６に圧縮力を印加する。

ベローズ９５０は、何らかの中心位置、例えば、ベローズ端部プレートの流体開口部９８２を通じた気体、流体、又は液体のベローズ９５０内へ導入又はベローズ９５０からの除去を通じた圧力の印加により初期荷重バネ９７６の影響を受けて確立された初期荷重が掛けられた位置から拡張又は折り畳むことができる。加圧気体、加圧流体、又は加圧液体は、流体送出システム配管支持体９８８により支持された流体送出配管９８６を通じてアクチュエータ流体送出システム９８４から流れることができる。

上述のＯＢＣＤは、上部に沿って分散光学要素に力、例えば、圧縮力を印加することができ、それによって垂直方向に本体の中心線軸上に力を掛けることができることは、当業者により理解されるであろう。（ここでもまた、一貫して水平及び垂直は、モジュールの上面図として図８に示すような線狭化モジュールの向きに関連するものであり、実際に使用時のモジュールの実際の向きに関係がないことを理解すれば、これは、実際に、例えば、紙の面が垂直面であり、図１０の上面図が実は側面図である状態で、使用中に設けられたモジュールにおいて水平及び垂直に関連するとすることができる。）このような力は、図６の側面図に示す方向に分散光学要素の溝を変形させることができる（ここでもまた、上面図として図１０内の線狭化モジュールの図に向けて）。

コントローラ９８０は、ＯＢＣＤアクチュエータ９００に結合されている。コントローラは、反射面から反射した光ビームの帯域幅を解析し、かつアクチュエータにより印加された力を調節することによって相応に反射面の形状、例えば、曲げを調節するフィードバックループを含むことができる。コントローラ９８０は、ＯＢＣＤアクチュエータ９００を作動し、かつ反射面から反射した光ビームの帯域幅を解析して反射面の形状を調節するソフトウエア及びハードウエアを含むことができる。コントローラ９８０は、中心サーバ又はシステムコントローラ（図示せず）及びインディアナ州所在の「ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎＡｉｒｏｆＭｃＣｏｒｄｓｖｉｌｌｅ」により製造されたＱＢｌＴコントローラのような圧力コントローラ（図示せず）のような他のコントローラと結びつけるか又はそれを含むことができる。このようなコントローラは、４〜２０ｍＡの入力電流を使用して、０から所望される帯域幅調節範囲及び機械的設計によって定められた最大圧力まで圧力を設定することができる。例えば、５バール又は１０バールを最大圧力として使用することができる。

３００ｆｍのＯＢＣＤ調節範囲に到達する所要の圧力（捻り）は、図５〜図８の一例として示す設計で非常に適切であることが判明しており、一部の例においては、予想されたものよりも若干下回るように判断された。ＨＢＣＤとＯＢＣＤの間のクロストークは、小さく、例えば、ＨＢＣＤにおいて誘発垂みは、約２０ｎｍよりも小さい。

シート９６０及びストリップ９６２、９６６のような屈曲要素及びコネクタ９４０は、インバールのような超低ＣＴＥ材料製とすることができる。ＵＬＥガラス製機械加工部品のような熱膨張が低い他の材料を機械設計に使用することができると理解される。

フレーム及びテーパ付き梁は、アクチュエータベローズ９５０の前端に連結されたアクチュエータレバーアーム９５２のピボット点を形成する屈曲シート９６０及びストリップ屈曲部９６２、９６６と同様に、コネクタブロック９４０及び屈曲部１３１２を含む７０７５アルミニウムのようなアルミニウム製とすることができる。屈曲端部ブロック９１４、並びにＢＣＤハウジングフレーム９２２及び中間屈曲プレート９１６の残りは、インバール又はアルミニウム又は低いＣＴＥ及び良好な強度を有する他の適切な材料又はこの２つの適切な組合せで製造することができる。アクチュエータフレーム９３０は、７０７５アルミニウムのようなアルミニウム製とすることができる。プレート９０２は、インバール又はアルミニウムなどで製造することができる。

本出願人は、このような変形により、例えば、０．２５〜０．５０ｐｍシステムＢＷ調節仕様を網羅する範囲マージンを用いて、＞０．５０ｐｍにこのようなＬＮＭ内のＢＷ調節範囲の上限値を拡張することができると判断した。

帯域幅に及ぼす影響は、パワーリング増幅器（ＰＲＡ）のようなパワー発振器のようなシードレーザ増幅器レーザ構成の増幅レーザの後も残ることが見出されている。例えば、先に参照した米国特許第７３６６２１９号に説明されているような例えば可変倍率線狭化モジュールにおける帯域幅対倍率は、約７０ｆｍシフトする可能性があるが、ビームプロフィール及び発散プロフィールは、開示する主題の態様によって生成された回折格子変形レベルでは、例えば、図５に示すもの状態では、印加された垂直の力によって有意に変わるものではない。分散光学要素上の入射ビームにおける高倍率化で、印加された力により、力と帯域幅修正の関係は、ほぼ線形にすることができる。水平ＢＣＤ曲線は、垂直力／ＢＷシフトのこのような範囲に対して、約１／２回転シフトする可能性があることが判明している。分散光学要素本体５０２上の垂直方向での力の印加を通じた７０ｆｍのシフトでは、特に縮小単独と比較すると波長安定性の大きな劣化は誘導されず、帯域幅は、垂直力が印加された後でさえもオンボード測定の検査として信頼された規格を辿り続けることも示されている。

開示する主題の態様によるＯＢＣＤは、例示的に上述のように、実際上、入って来る波面を適合する適応光学構成要素として働き、帯域幅共振を実質的に緩和する役目をすることができることも判断された。後者は、音響気体摂動を通じた通過のために歪みを有する可能性があり、これは、帯域幅に影響を与える。ゼロ回折格子垂直偏向の近くでＯＢＣＤを微調節することにより、今日までの通常のＬＮＭ利用において発生するものと比較すると、このような帯域幅摂動は、最小にされる。

ＯＢＣＤ機構を含む線狭化モジュールの入口で可変開口と組み合わせて開示する主題の態様によるＯＢＣＤを使用することが非常に有用であることも判明している。回折格子溝の方向に平行な寸法を調節することができる回折格子に入射するビームのサイズを制限する開口により、更に、回折格子が静的な一定の曲げを受けている時に光の帯域幅の制御が可能である。この組合せは、例えば、同時にビームの帯域幅もビームの発散特性も最適化する時に有用である。

開示する主題の別の変形は、溝の方向とほぼ平行な垂直方向のビーム拡大と組み合わせてＯＢＣＤ作動を使用することである。一定の回折格子垂直偏向に対して、垂直方向内の回折格子上の入射ビームを拡大又は縮小することにより、帯域幅の調節が行われる。より広い／より狭い範囲の波長がチャープ型回折格子により選択され、かつ反射スペクトル全体に含まれる。

更に、先に例示的に説明したＯＢＣＤは、既存の水平ＢＣＤの利用とは対立しない。

回折格子ブロック５０２の垂直方向の曲げにより、縦軸に対する溝線の不均一な溝間隔（扇形の度合い）及び傾きが生成されることが見出されている。Ｌｉｔｔｒｏｗにおいては、回折格子の中心部分に入射する光線は、入射角の方向に沿って回析して戻される。しかし、回折格子の極右側に入射する光線は、溝が傾いているので平面内ではもはや回析されず、光線は、図６に示すように入射光方向αに対していくらかの下方角度βで後方回折される。回折格子の左端に入射するビーム線は、同様に、入射ビームに対して同じ小さい角度βで回析されるが、記号は反対である。従って、回折格子から戻る光ビームには、向きの溝の変化の結果として捩れが発生している。

本出願人は、様々な帯域幅調節ターゲットに必要とされるＺｙｇｏ干渉測定値から回折格子変形の大雑把な予想を起こった。一例として、２５０ｆｍ（２５０ｆｍ〜５００ｆｍ）の調節範囲に対して、誘発された波面捩れの測定値は、１００μｒａｄであり、これは、曲率半径Ｒ＝３．５Ｋｍ及び４．４μｍの回折格子曲げ垂みに対応する。１．２ｐｍ（０．２５〜１．４５ｐｍ）の調節範囲に対して、曲率半径は、約０．９８Ｋｍに減少し、誘発された回折格子垂みは、１６μｍであった。この偏向は、回折格子の上部から底部の０．２１ｐｍ／ｍｍの波長チャープを生成した。図１５Ａは、開示する主題の実施形態の態様によるＥ９５帯域幅のグラフ１５００である。Ｅ９５帯域幅調節は、回折格子垂直曲げ、例えば、Ｚｙｇｏ干渉計使用法による波面捩れのレベルと比較されている。

比較のために、調節済みの水平ＢＣＤを有する一般的な回折格子の曲率半径は、約４０Ｋｍ台であり、最大誘発垂みは、約０．６３μｍである。

ＯＢＣＤの利用を通じて帯域幅を変更する効果に関しては、水平ＢＣＤと垂直ＢＣＤ間の結合、ビームパラメータの変化、及び特にＥ９５に対してＴＢ分光計のような信頼されている測定器を追跡するオンボード測定法を修正する可能性があるスペクトル形状の変化のような測定法を考慮すべきである。

垂直ＢＣＤと水平ＢＣＤ間の結合は、例えば、約２０ｎｍの誘発垂みよりも小さい無視することができるほどの水平ＢＣＤ補償に対して最小にされた。

下表Ｉは、図５〜図８に示すような開示する主題の実施形態の態様による二重作用帯域幅制御機構の利用ために達成されたパラメータを示している。

（表Ｉ）

本出願人は、図示のような空圧式のようないくつかのアクチュエータオプション、圧電材料又は磁気歪材料のような他の類似の作動可能な変形材料、図８に示すような実施形態と共に使用することができるもののようなシャフトを通じて手動リードに装着されたモータ、電磁気式のもの、油圧式のもの（図５〜図８に示すものよりも恐らく等しいか又はより良好なソリューションであり、かつ設計が類似であるが恐らくより高価であるもの）を考慮した。考慮した基準は、技術的な危険性、パワー消散、速度、必要なＬＮＭ変更、このようなアクチュエータのためのＧＲＡＳ材料の入手可能性、及び寿命であった。様々な理由から、図９〜図１２に示すものによる実施形態は、最も適切であるように判断したが、これらのオプションの１つ又はそれよりも多く、特に、例えば、油圧式の実施形態を利用して、多かれ少なかれ図９〜図１２の開示する主題に対して仮定されるのと同じ結果をもたらすことができる。

図９〜図１２に示す空圧式実施形態に関して、寿命は、分散要素の本体に力を伝達する機械部品の圧力コントローラの寿命及び堅牢性の関数であると見出された。一般的に満足できる光学材料（ＧＲＡ材料）は、線狭化モジュール（ＬＮＭ）の製造に使用することができる。１００ｍｍ径ベローズは、ヘリウム又は空気圧のようなベローズ内の３バール（４３ｐｓｉ）気体圧で２５００Ｎの力を印加することができるように判断された。デバイスは、押し付け専用コントローラであり、従って、必要に応じて、例えば、初期荷重を掛けるために反対方向に回折格子本体５０２に力を印加するバネ機構などが必要である。

表面を受け取る複数の独立した接着剤ドットの利用は、垂直ＢＣＤ（ＯＢＣＤ）アクチュエータの寿命にわたって端部ブロック７０４Ａ、７０４Ｂで接着剤ドット剥離の危険性を低減するために図１４及び図Ａ及び１４Ｂに示すように使用したものである。それによって例えば図１４Ａの個々の表面を使用しない以前の接着剤ドット設計の代わりに全域接着に頼ることが必要であった場合に、回折格子の端部部分での波面歪みの可能性を回避することができる。

手動による作動が回折格子本体５０２の捩れを調節するのに必要とされると考えられるので、例えば、自動作動の基線を定めるために、既存のＢＣＤ設計に従って水平ＢＣＤを依然として利用することができる。更に、２つの異なる面での回折格子曲率の制御は、帯域幅を選択／制御する際のより多くの感度、Ｅ９５にわたるＦＷＨＭの独立した選択／制御のような他の有益な結果を有する場合がある。

図１５Ｂは、開示する主題の実施形態の態様による回折格子のような分散光学要素を曲げる別の装置１５５０の斜視図である。図１５Ａに示すように、水平ＢＣＤは、図５の向きに示されており、すなわち、回折格子面５０８は、底部上にあり、回折格子本体５０２の上部は、図１４Ａで見た時に、すなわち、全体的に紙の平面において前方に向いた状態で示されている。２つの端部力ブロック／プレート７０４Ａ、７０４Ｂは、例えば、接着により回折格子本体５０２の前端及び後端に装着されるように示されており、各々は、それぞれの端部プレート７０４Ａ、７０４Ｂと一体とすることができる屈曲プレート１５５４を有することができる。屈曲プレート１５５４の各々は、１対のロッド保持器１５６０に各々結合されている。ロッド保持器１５６０の各々は、それぞれのロッド１５６２のそれぞれの端部に結合されている。

アクチュエータ１５７０は、ベローズ１５７２又は他の拡張性又は収縮性の機構を含む。ベローズ１５７２は、屈曲プレート１５７４に結合されている。各屈曲プレート１５７４は、屈曲要素１５５４に結合されている。各屈曲要素１５５４は、ロッド端部１５６０を通じてそれぞれのロッド１５６２のそれぞれの端部に結合されている。

作動面においては、アクチュエータ１５７０が、例えば、液体、例えば、作動油又は水のような加圧流体、又は気体、例えば、ヘリウム又は窒素又は空気のベローズ１５７２内への導入により拡張された時、全体的にロッド１５６２の中心線軸を通る面において共にベローズ１５７２を引く２つの端部プレート１５７４上に力が掛けられ、従って、回折格子面５０８を曲げる。図１５Ｂに示す回折格子面曲げ機構１５５０は、図６に示すように、すなわち、回折格子上面５０４とほぼ平行に回折格子面を変形させるように向けることができることが理解されるであろう。

図１５Ｂに示すような回折格子本体変形機構１５５０は、従って、材料を最小にして温度変化を補償しながら帯域幅を増大する回折格子本体５０２を一方向に曲げる簡単な方法を提供することができる。２つの端部間に引張力を生成することによって曲線が回折格子内に誘発される。引張部材、例えば、ロッド１５６２及び屈曲部１５５４は、比較的非常に低い熱膨張率を有するように選択することができる回折格子本体５０２と同じ材料、又はインバール（登録商標）のような比較的非常に低いＣＴＥを有する他の材料、又は回折格子基材料本体５０２と開示する主題間の熱膨張差を最小にするために軽量化と共に非常に低いＣＴＥを兼ね備えた別の材料で製造することができる。屈曲部１５５４及びロッド１５６２の組合せのあらゆる残留熱膨張差は、ベローズ１５７２内に一定の圧力及び従って一定の力を維持することによって補償することができる。図１５Ｂの実施形態は、７ｘを超える利得を力増幅器に供給することができる。屈曲部１５５４は、アルミニウム、例えば、７０７５アルミニウムのような適切な軽量金属で製造することができる。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、開示する主題の実施形態の態様により有用とすることができる屈曲回折格子マウント１６００を概略的に示している。回折格子マウント１６００は、図１０に示すようにＬＮＭハウジング１００２の床に取り付けることができる。例えば、ＵＬＥから作られる回折格子とアルミニウムから作られる装着部／ハウジングとの間の差動熱膨張を可能にする他の屈曲接続部に加えて、ＯＢＣＤなどにより回折格子本体５０２の変形に対処する屈曲部１６０２を利用することができる。差動熱膨張に対処するために使用されてきた屈曲部は、本明細書ではＨＢＣＤと呼ぶことがある以前の形態のＢＣＤにより回折格子本体５０２の変形に対処することを可能にする平面で作動していたことが理解されるであろう。

回折格子本体の曲げは、ＯＢＣＤにより対処され、装着部１６０８の表面に垂直な平面において回折格子の各部１６０８の移動を可能にする屈曲装着点１６０２が追加されている。これらは、一例として、すなわち、図６にある程度概略的に示すような変形に対処するために回折格子上部に印加される力に合わせて、１つ又は複数の垂直屈曲マウントの形態を取ることができる。屈曲部１６０２は、スロット１６０６を含み、これは、一般的にＵ字形状とすることができるが、例えば、回折格子マウントの２つの表面に垂直な方向の屈曲を可能にする舌状部１６０８を形成する正方形のコーナを有することができる。これらは、例えば、基準の−１μｍの初期荷重曲げの形態であらゆる負の曲げに対処する垂直プレストレス上方変位を有するように形成することができると考えられる。

二重作用のような複数の作用、すなわち、２つの平面での回折格子本体への曲げ力の印加の影響を調べることにより、ＦＷＨＭとＥ９５の比率の大きな変化、関連するアクチュエータ、例えば、図９〜図１２の実施形態のベローズに印加される力の異なるレベルに対する帯域幅の異なる尺度は、回折格子捩れによるスペクトル線形状の有意な変化を示唆している。回折格子を捩ると、ビームプロフィールの回転が発生する可能性があり、これは、ＭＯ後により深刻に出現する場合があるが、ＰＲＡステージのような増幅器ステージ後に多少隠すことができる。ビームの垂直方向シフトが存在する場合もあり、これも、ＭＯ及びＰＲＡビーム軸の相対的なアラインメントの結果であるとすることができるであろう。

開示する主題の実施形態の態様によるベローズ９５０、１５７２は、ヘリウムのような加圧空気又は気体のような空圧式に圧縮性か又は油圧油又は水のような油圧式に非圧縮性のいずれかの加圧流体により作動させることができ、加圧流体という用語は、両方のタイプのアクチュエータを含むように意味することが理解されるであろう。

以上の本発明を理解の明瞭さを目的としてある程度詳細に説明したが、ある一定の変更及び修正を特許請求の範囲で実施することができることが明らかであろう。従って、本発明の実施形態は、制限的ではなく例示的であると考えるものとし、本発明は、本明細書に示す細部に限定されないものとし、特許請求の範囲及びその均等物内で修正することができる。

１１４波面
２０６回折格子
２１８第１の力デバイス
２１９Ａ、２１９Ｂリンク
４００光ビーム狭化システム

Claims

帯域幅選択機構であって、
分散光学要素の反射面に沿って縦軸線方向に延びる入射区域を含む分散反射面を含む本体を有する分散光学要素と、
前記本体の第１の縦方向端部に配置された第１の端部ブロックと、
前記第１の縦方向端部の反対側にある前記本体の第２の縦方向端部に配置された第２の端部ブロックと、
前記反射面の反対側にある前記分散光学要素の第２の平面上に装着され、前記第１の端部ブロックに結合された第１の端部及び前記第２の端部ブロックに結合された第２の端部を有し、該第１の端部ブロック及び該第２の端部ブロックに等しくかつ反対の第１の曲げ力を印加して、前記本体を該分散光学要素の該反射面に垂直な第１の方向に曲げるように作動する第１のアクチュエータと、
前記反射面に垂直である前記分散光学要素の第３の面上に装着され、第１の屈曲部によって前記第１の端部ブロックに結合された第１の端部及び第２の屈曲部によって前記第２の端部ブロックに結合された第２の端部を有する第２のアクチュエータと、
を含み、
前記第２のアクチュエータは、前記第１の端部ブロック及び前記第２の端部ブロックに等しくかつ反対の第２の曲げ力を印加して、前記本体を前記分散光学要素の前記反射面に平行でありかつ前記第１の方向に垂直である第２の方向に曲げるように作動し、
前記第２のアクチュエータは、加圧流体力印加機構を含み、
前記第１及び第２の屈曲部の少なくとも一方は、前記第２の曲げ力が前記第１の曲げ力を増加も低減もしないように、前記第１及び第２の屈曲部の少なくとも一方を介して前記第２の曲げ力を分離する、
ことを特徴とする帯域幅選択機構。
前記加圧流体力印加機構は、空圧機構であることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
前記加圧流体力印加機構は、油圧機構であることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
前記加圧流体力印加機構は、可変であることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの少なくとも一方に対する一定かつ固定偏向での手動初期荷重調節、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
光のスペクトルパラメータに応答する、前記第２のアクチュエータに対するフィードバック制御ループを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の帯域幅選択機構。
光のスペクトルパラメータに応答する、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの少なくとも一方に対する空圧作動及びフィードバック制御ループを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
入射ビームと前記分散光学要素の前記反射面との間に位置決めされた可変開口を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
前記可変開口は、前記第２のアクチュエータの曲げの方向に沿って可変寸法を有することを特徴とする請求項８に記載の帯域幅選択機構。
前記入射区域にわたって入射光ビームを拡張するための光ビーム拡張器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅選択機構。
帯域幅を選択する方法であって、
分散光学要素の反射面の入射区域にわたって入射光ビームを拡張する段階と、
前記分散光学要素の前記反射面に垂直な第１の方向に第１のアクチュエータによって印加された第１の曲げ力で該分散光学要素の該反射面を曲げる段階と、
前記分散光学要素の前記反射面に平行でありかつ前記第１の方向に垂直である第２の方向に第２のアクチュエータによって印加された第２の曲げ力で該分散光学要素の該反射面を曲げる段階と、
分離された第２の曲げ力が前記第１の曲げ力を増加も低減もしないように少なくとも１つの屈曲部を通じて前記第２の曲げ力を分離する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
前記第１の方向に前記分散光学要素の前記反射面を曲げる段階において、該反射面上の分散特徴部の間の間隔が、該第１の方向の位置の関数として均一に変化することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記曲げられた反射面の異なる領域を包含するように前記反射面上への前記入射光ビームの寸法を修正する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記反射面は、反射光ビームの特性からのフィードバックに応答して前記第１の方向及び前記第２の方向の少なくとも一方に曲げられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。