JP7153641B2 - 光学システムにおける物理的効果の補償 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は２０１６年１１月１１日出願の米国出願第１５／３４９，６００号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、光学システムにおける物理的効果に対する補償に関する。物理的効果は、音響光学材料における熱的効果であり得る。例えば、音響光学材料の加熱によって生じる波面のディストーションを補正することができる。

音響光学変調器（ＡＯＭ）は、トランスデューサ及び音響光学材料を含む。トランスデューサは電気信号を受信し、電気信号を、音響光学材料内を伝搬する音波に変換する。音響光学材料上に入射する光は、音波が音響光学材料内を伝搬している間に発生する周期的な屈折率変調によって回折される。

ＡＯＭは、極端紫外（ＥＵＶ）光源内で、例えばビームパスからの迷光を、或る方向に（例えば、別のビームパス及び／又はビームダンプ内へと）及び／又は或る時点で偏向させるために使用され得る。ＡＯＭを使用して光を偏向させるために、時間の関数としての一定の周波数を有する音波は、ＡＯＭの音響光学材料内に投入され得る。ＡＯＭはコンピュータ制御され得、例えばＡＯＭは、実行可能命令として電子メモリ内に記憶されるプロセスによって制御され得、命令は１つ以上の電子プロセッサを実行することが可能である。

ＥＵＶ光は、例えば、約１３ｎｍの波長の光を含む、約５０ｎｍ以下の波長を有する電磁放射（時には、軟Ｘ線とも呼ばれる）を含む。ＥＵＶ光は、基板、例えばシリコンウェーハ内に極端に小さなフィーチャを生成するために、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用され得る。

一つの一般態様において、音響光学材料を出る光ビームの波面が推定され、音響光学材料を含む音響光学システムのための制御信号が生成され、制御信号は光ビームの推定された波面に基づくものであり、制御信号は音響光学材料内を伝搬する周波数チャープ音波を生成するために音響光学システムに適用され、周波数チャープ音波は音響光学材料内に過渡回折素子を形成し、過渡回折素子と光ビームとの間の相互作用は、光ビームの波面のディストーションを補償するために光ビームの波面を調節し、波面のディストーションは音響光学材料内の物理的効果によって少なくとも部分的に生じる。

実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。音響光学材料を出る光ビームの波面を推定することは、音響光学材料を出る光ビームの少なくとも一部を受信すること、及び、光ビームの第１のパルスのうちの受信した部分に基づいて波面を推定することを、含み得る。

音響光学材料の物理的効果は、音響光学材料の熱的ディストーションであり得る。音響光学材料を出る光ビームの波面を推定することは、音響光学材料の複数の温度測定値を評価することであって、複数の温度測定値の各々は音響光学材料の異なる部分の温度である、評価すること、評価された複数の温度に基づいて音響光学材料の温度分布を推定すること、音響光学材料の推定された温度分布に基づいて音響光学材料の屈折率の空間分布を推定すること、及び、音響光学材料の推定された屈折率を使用して音響光学材料を出る光ビームの波面を推定することを、含み得る。

音響光学材料は、光ビーム、周波数チャープ音波、及び、熱として音響光学材料内を伝搬する周波数チャープ音波以外の音波のうちの、１つ以上を吸収し得、音響光学材料の物理的効果は、吸収された熱から生じる熱的ディストーションであり得る。

過渡回折素子は、音響光学材料の物理的効果以外の効果についても光ビームを補償し得る。音響光学材料の物理的効果以外の効果は、音響光学材料以外の光学素子の物理的効果を含み得、光学素子は光ビームと相互作用するように位置決めされる。

光ビームはパルス光ビームであり得、光ビームの少なくとも一部を受信することは光ビームの第１のパルスの一部を受信することを含み得、光ビームの波面を決定することは、光ビームの第１のパルスのうちの受信した部分に基づいて波面を決定することを含み得、また、生成された周波数チャープ音波は、音響光学材料内を伝搬し得、光ビームの第２のパルスが音響光学材料を通過する間に過渡回折素子を形成し得、光ビームの第２のパルスは光ビームの第１のパルスの後に発生する。第１及び第２のパルスは１００ナノ秒（ｎｓ）以下の持続時間を有し、過渡回折素子は、第２のパルスが音響光学材料を通過する間に音響光学材料内を５００ミクロン（μｍ）以下で伝搬し得るため、第２のパルスは過渡回折素子と相互作用し、周波数チャープ音波の周波数に依存する角度で過渡回折素子によって回折される。

音響光学材料の物理的効果は音響光学材料の熱的ディストーションを含み得、熱的ディストーションは少なくとも部分的に、音響光学材料を出る光ビームの波面のディストーションを発生させる。

いくつかの実装形態において、音響光学システムのための初期制御信号が生成され、初期制御信号は推定された光ビームの波面とは無関係であり、初期制御信号は、光ビームの波面を推定する前に、音響光学材料内に一定周波数音波を生成するために音響光学システムに印加され、一定周波数音波は音響光学材料内に初期過渡回折素子を形成し、初期過渡回折素子の生成は、少なくとも部分的に波面のディストーションを発生させる物理的効果である。

別の一般態様において、極端紫外（ＥＵＶ）光源のためのシステムは、光学システムを備え、光学システムは、音波が内部を伝搬する音響光学材料であって、ビームパス上に位置決めされるように構成される音響光学材料と、音波ジェネレータとを備え、音波ジェネレータは、音響光学材料に結合するように構成されたトランスデューサと、トランスデューサに結合するように構成された波形ジェネレータとを備え、システムは更に、ビームパス上を伝搬する光ビームに関するデータ、又は音響光学材料の状態に関するデータを、測定するように構成されたセンシング装置、並びに、センシング装置及び波形ジェネレータに結合された制御システムを、備え、制御システムは、センシング装置によって測定されたデータに基づいて光ビームの波面を推定するように、推定された光ビームの波面に基づいて制御信号を生成するように、及び、制御信号を光学システムに提供するように、構成され、制御信号は、音波ジェネレータに周波数チャープ音波を音響光学材料に提供させるのに十分であり、周波数チャープ音波は音響光学材料内に過渡回折素子を形成し、過渡回折素子と光ビームとの間の相互作用が、音響光学材料の物理的効果を補償するように光ビームの波面を調節する。

実装形態は以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。音響光学材料の物理的効果は、音響光学材料内の空間的に変化する屈折率を含み得る。音響光学材料の物理的効果は熱的ディストーションを含み得、音響光学材料内の任意の特定ロケーションでの屈折率は、音響光学材料によって吸収される熱の量、及び、１つ以上の吸収ロケーションと特定のロケーションとの間の距離に関連し得、吸収ロケーションは熱が吸収される結晶内の領域である。音響光学材料は、光ビーム、周波数チャープ音波、及び、音響光学材料内を伝搬する周波数チャープ音波以外の音波のうちの、１つ以上を吸収し得、音響光学材料の物理的効果は、吸収された熱から生じる熱的ディストーションを含み得る。音響光学材料は、１０μｍから１１μｍの間の波長を有する光に対して実質的にトランスペアレントな材料を含み得る。

音響光学材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を含み得る。光学システムには音響ターミネータがない場合があり、音響ターミネータは、音響光学材料との物理的接続の一部であるか又は物理的に接続されており、周波数チャープ音波の吸収、散乱、伝送、又は方向転換のうちの１つ以上を実行するように構成された、要素である。光源は、極端紫外（ＥＵＶ）光源を含み得る。光学システムは、波形ジェネレータ及びトランスデューサに結合された無線周波数（ＲＦ）電気増幅器も含み得、波形ジェネレータは、ＲＦ電気増幅器を介してトランスデューサに結合するように構成される。

センシング装置は、音響光学材料の状態に関するデータを測定するように構成され得、状態は音響光学材料の温度に関する。

別の一般態様において、極端紫外（ＥＵＶ）光源は、光発生モジュールと、１つ以上の前置増幅器と、１つ以上のパワー増幅器であって、１つ以上の前置増幅器が光発生モジュールと１つ以上のパワー増幅器との間にある、１つ以上のパワー増幅器と、音響光学システムとを、備え、音響光学システムは、１つ以上のパワー増幅器のうちの１つと光発生モジュールとの間の音響光学材料と、波形ジェネレータと、波形ジェネレータから音響光学材料内へ音波として波形を送信するように構成されたトランスデューサと、波形ジェネレータに結合された制御システムとを、備え、制御システムは、音響光学材料を出る光ビームの波面を推定するように、及び、推定された波面に基づいて波形ジェネレータに制御信号を提供するように、構成され、制御信号は、トランスデューサによって音響光学材料内に投入されたときに、音響光学材料の物理的効果について音響光学材料内を伝搬する光ビームの波面を補償する周波数チャープ波形を、波形ジェネレータに生成させるのに十分である。

実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。音響光学材料は、前置増幅器のうちの１つとパワー増幅器のうちの１つとの間にあり得る。ＥＵＶ光源は、制御システムに結合された温度センサも含み得、温度センサは音響光学材料の温度を測定するように構成され、音響光学材料の特徴を決定するように構成された制御システムは、温度センサからのデータに基づいて音響光学材料の温度を決定するように構成された制御システムを含む。

いくつかの実装形態において、ＥＵＶ光源は、音響光学材料を介して伝搬する光を受信するように、及び、受信した光の波面を感知するように構成された、光学センシング装置を含み、音響光学材料の特徴を決定するように構成された制御システムは、光学センシング装置からのデータに基づいて受信した光の波面を決定するように構成された制御システムを含み得る。光学センシング装置は、段階的位相マスク、波面センシングカメラ、及び干渉計のうちの、１つ以上を含み得る。

別の一般態様において、一定周波数音波が音響光学材料に印加され、一定周波数音波は音響光学材料内に初期過渡回折素子を形成し、音響光学材料を出る光ビームの波面が、初期過渡回折素子と相互作用した後に推定され、一定周波数音波は、修正された音波を形成するために推定された波面に基づいて修正され、修正された音波は周波数チャープを有し、修正された音波は音響光学材料に印加され、修正された音波は補正過渡回折素子を形成し、補正過渡回折素子と光ビームとの間の相互作用が、波面のディストーションを補償するように光ビームの波面を調節し、ディストーションは初期過渡回折素子の生成によって少なくとも部分的に発生する。

実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。音響光学材料を出る光ビームの波面は、音響光学材料の温度に基づいて推定される。音響光学材料を出る光ビームの波面を推定することは、音響光学材料を出る光ビームの波面を測定することを含み得る。

上述の技法のうちのいずれかの実装形態は、ＥＵＶ光源、システム、方法、プロセス、デバイス、又は装置を含み得る。１つ以上の実装形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明に示されている。他の特徴は、説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から、明らかとなろう。

例示的音響光学システムを示すブロック図である。 例示的音響光学システムを示すブロック図である。 例示的音響光学システムを示すブロック図である。 例示的音響光学システムを示すブロック図である。 図４Ａの音響光学システムの音響光学材料上での熱センサの例示的配置を示すブロック図である。 音響光学材料内の物理的効果を補償するための例示的プロセスを示すフローチャートである。 音響光学材料内の物理的効果の例を示す図である。 音響光学材料内の物理的効果の例を示す図である。 音響光学材料内の物理的効果の例を示す図である。 例示的過渡回折素子を伴う音響光学材料を示すブロック図である。 図７Ａの音響光学材料に印加される例示的周波数チャープ信号を示す線図である。 図１～図３及び図４Ａの音響光学システムが使用され得る、例示的極端紫外（ＥＵＶ）光源を示すブロック図である。 図１～図３及び図４Ａの音響光学システムが使用され得る、例示的極端紫外（ＥＵＶ）光源を示すブロック図である。 例示的音響光学システムを示すブロック図である。 例示的音響光学システムを示すブロック図である。 図１～図３及び図４Ａの音響光学システムが使用され得る、例示的極端紫外（ＥＵＶ）光源を示すブロック図である。 図１～図３及び図４Ａの音響光学システムが使用され得る、例示的極端紫外（ＥＵＶ）光源を示すブロック図である。 極端ＥＵＶ光源のためのドライブレーザシステムを示すブロック図である。 極端ＥＵＶ光源のためのドライブレーザシステムを示すブロック図である。

音響光学デバイスの音響光学材料を通過するビーム内のスプリアス又は望ましくない波面ディストーションを補償するために、周波数チャープ音波を音響光学デバイスに印加するための技法が考察される。スプリアス又は望ましくない波面ディストーションは、音響光学材料自体における物理的効果（加熱など）から生じる。

図１は、光源１０２と、音響光学材料１１６を含む音響光学システム１０４とを含む、システム１００のブロック図である。光源１０２は、光路１２８（破線で示される）上にビーム１０６を放出する。ビーム１０６は、入力側１０７で音響光学システム１０４に入る。ビーム１０６は、出力側１０８で音響光学システム１０４を出るのに先立って音響光学材料１１６を通過する。

音響光学材料１１６は光学システム１１０の一部である。光学システム１１０は、例えば、入力側１０７の代わりに出力側１０８で音響光学システム１０４に入る反射をブロックすること、又は、システム１００内を伝搬し得る増幅自然放出（ＡＳＥ）などの迷光をブロックすることの、主目的を有し得る。光学システム１１０は、例えば、反射及び／又は迷光をビームパス１２８から離れて偏向させることによって、反射をブロックし得る。いくつかの実装形態において、光学システム１１０は、光ビーム１０６がシステム１００の別の部分へと伝搬できるように、光ビーム１０６（反射又は迷光ではない）をビームパス１２８上へと偏向させることの、主目的を有し得る。偏向は、時間的にほぼ一定な周波数を有する音波を音響光学材料１１６に印加することによって達成し得る。

使用中、音響光学材料１１６内の物理的効果は、ビーム１０６の波面の意図しないディストーションを生じさせ得る。物理的効果は、音響光学材料１１６の光学特性における変化につながる任意の効果又はプロセスであり得る。例えば、物理的効果は、材料１１６の屈折率（ｎ）及び／又は材料１１６における音の速さを変化させる、効果又はプロセスであり得る。屈折率（ｎ）の変化は、熱的効果（音波が材料１１６に印加されたときに生じる加熱など）又は別の物理的効果（音響光学材料１１６に印加される外部及び非音響の機械力など）の結果であり得る。音の速さは、熱的効果（加熱など）に起因しても変化し得る。例えば、通常の動作条件下で、音波が或る方向に沿って音響光学材料１１６内に投入されたとき、波は同じ方向に沿って音響光学材料１１６を介して伝搬する。しかしながら、材料１１６内の音の速さの変化により、音波が材料１１６を介して伝搬する際に音波を湾曲させ得る。

音響光学材料１１６内の物理的効果によって生じるビームディストーションは、（ビーム１０６が材料１１６を通過した後に）出力側１０８でのビーム１０６の波面を推定することによって評価される。波面は、センサ１６２からのデータを使用して制御システム１６４で推定される。センサ１６２は、図３のセンサ３６２などの波面センサ、及び／又は、図４Ａ及び図４Ｂに示される温度センサ４６２ａ～４６２ｄなどの温度センサの集合であり得る。制御信号１６５は、推定された波面に基づいて生成される。制御信号１６５は、周波数チャープ音波を音響光学材料１１６内に投入させるために、光学システム１１０に印加される。

周波数チャープ波は、周波数が時間的に変化する波である。したがって、周波数チャープ音波は、時間的に変化する周波数を有する音波である。音響光学材料１１６内を伝搬するとき、音波は、音波の周波数に依存する空間的配置を有する、圧縮領域（屈折率が高い）及び希薄領域（屈折率が低い）を形成する。圧縮領域及び希薄領域は、材料１１６内に過渡回折素子１１７を作成する。過渡回折素子１１７は、材料１１６内を材料１１６の音の速さで移動する空間的に変動する屈折率パターンである。回折素子１１７は、音波が音響光学材料１１６内を伝搬するときのみ、音響光学材料１１６内に存在する。言い換えれば、回折素子１１７は永続的とは反対に過渡的又は一時的であり、回折素子１１７は時間的な或る瞬間にのみ空間的に固定される。

過渡回折素子１１７とビーム１０６との間の相互作用の結果として、ビーム１０６の増幅及び／又は位相変調が生じる。過渡回折素子１１７は、圧縮領域及び希薄領域の空間的配置に依存する角度で、ビーム１０６を回折する。したがって、材料１１６内を伝搬する音波の周波数成分は過渡回折素子１１７の回折特性を決定する。音波の周波数成分は、側部１０８で決定されるビーム１０６の波面に基づいて、制御システム１６４によって決定される。光ビームの波面は、同じ位相を有するビーム上の地点の集合である。理想的な条件の下で波面は平坦であり、これは、同じ位相を有するビーム上のすべての地点は物理的ロケーションに同時に到達することを意味する。ビーム１０６の波面が側部１０８で平坦でない場合、制御システム１６４は、ビーム１０６との相互作用によって波面ディストーションを除去又は緩和することが可能な回折特性を伴う過渡回折素子１１７を形成することになる、音波の周波数成分を決定する。このようにして、光学システム１１０は、主目的（例えば、反射をブロックすること）を実行することが可能であり、その主目的を実行することから生じ得る波面ディストーションは、いかなる付加的な光学素子をシステム１００に追加することもなく補正される。

ビーム１０６は、長波（ＬＷ）赤外領域（例えば、９～１２ミクロン（μｍ）、１０．２６μｍ、１０．１９μｍ～１０．２６μｍ、又は１０．５９μｍ）内の波長を伴う、高電力（例えば、数十又は数百ワット（Ｗ））の光ビームであり得る。音響光学材料１１６は、ビーム１０６の波長で少なくとも部分的に伝達可能な材料である。例えば、波長が９～１２μｍの間（例えば、１０．２６μｍ又は１０．５９μｍなど）である実装形態において、音響光学材料１１６はゲルマニウム（Ｇｅ）又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）であり得る。ＬＷ赤外領域内で伝達可能な材料は、温度変化（ｄＴ）を伴う屈折率変化（ｄｎ）の量を示す測定基準である、相対的に高い熱光係数（ｄｎ／ｄＴ）と、材料がどれだけの入射エネルギーを（恐らくは熱として）吸収するかを示す測定基準である、相対的に高い吸収係数とを、有する傾向もある。例えば、Ｇｅのｄｎ／ｄＴは、ケルビン度当たり（Ｋ^-1）３９６×１０^-6である。ＧａＡｓのｄｎ／ｄＴは１４７×１０^-6Ｋ^-1である。これに対して、シリカガラス（約４μｍを超える赤外線内では伝達不能である）のｄｎ／ｄＴは１２×１０^-6Ｋ^-1である。１０．６μｍでのＧｅの吸収係数はセンチメートル当たり（ｃｍ^-1）０．０２７であり、ＧａＡｓの吸収係数は０．０１ｃｍ^-1である。１μｍ（シリカガラスを使用する応用例での例示の動作波長）でのシリカガラスの吸収係数は、１０×１０^-6ｃｍ^-1である。

したがって、ＬＷ赤外線波長で光ビームを使用する応用例に好適な、Ｇｅ又はＧａＡｓなどの音響光学材料は、より多くのエネルギーを吸収する傾向にあり、ビームが通過する容積内の温度がより大きく増加する可能性があり、また他の波長（可視波長など）に好適な材料に比べて屈折率がより大きく変動する可能性がある。加熱及び対応する屈折率の変化は、ビーム１０６が音響光学材料１１６を通過する際に、ビーム１０６の波面を歪曲させる可能性がある。ディストーションは、ポインティングエラー及び／又はフォーカシングエラーを生じさせる可能性がある。ポインティングエラーは、ビーム１０６をｙ－ｚ面内の誤った及び／又は予期せぬロケーションに向かわせる。フォーカシングエラーは、ビーム１０６のフォーカスを、ｘ方向に沿った予期せぬ及び／又は誤ったロケーションに発生させる。追加又は代替として、フォーカシングエラーは、フォーカス品質を低下させる可能性がある。例えばフォーカシングエラーは、最適及び／又は予測されるスポットサイズに比べて、ビーム１０６が焦点面内により大きいか又は小さいスポットサイズを有することにつながる可能性がある。フォーカシングエラー及びポインティングエラーは、光学システム１１０が所望のフォーカスポイントから相対的に遠い（例えば、数十メートル）応用例において、より顕著になる。こうした応用例の一例が、図８～図１１に示すようなＥＵＶ光源である。

吸収される光パワーに加えて、音響光学材料１１６は、音波を音響光学材料１１６内に投入するために使用されるトランスデューサ（図２に示されるトランスデューサ１１４ａ及び１１４ｂなど）から吸収される音響パワーに起因して、加熱されることになり得る。ＥＵＶ光源などの光学システム１１０を採用するいくつかの応用例において、光ビーム１０６は相対的に高い光パワー（例えば、数十又は数百ワット）、伝搬方向に対して垂直な片における相対的に大きな直径を有し、また、前述のように、音響光学材料１１６に使用される材料は、相対的に高い光吸収を有する傾向がある。したがって、音響光学材料１１６が相対的に大きな明らかな開口を有し、音響光学材料１１６を光学的に損傷させることなくビーム１０６を伝達できることを保証するために、音響光学材料１１６は、ビーム１０６の伝搬方向に対して垂直な平面内に大きな範囲（例えば、最高１センチメートル）を有する。音響光学材料１１６が大きいため、音響光学材料１１６に投入される音波は大量のＲＦ音響パワーを有する。結果として、ＥＵＶ光源などの応用例における音響光学材料１１６の加熱のためのポテンシャルは、他の応用例におけるよりも大きい可能性がある。

上述の例は、ＬＷ赤外波長を有するビーム１０６を考察している。しかしながら、ビーム１０６は異なる波長を有し得る。例えばビーム１０６は、１．０６μｍの波長を有し得る。これらの実装形態において、音響光学材料１１６は、例えば、酸化テルル（ＴｅＯ₂）、カルコゲナイドガラス、リン化インジウム（ＩｎＰ）、又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）であり得る。音響光学材料１１６の物理的効果によって生じるディストーションは、音響光学材料１１６の組成に関係なく、音波の周波数成分を調節することによって補償され得る。言い換えれば、本明細書で考察する光学システムにおける物理的効果を補償するための技法は、ＬＷ赤外波長で伝達可能な音響光学材料以外の音響光学材料にも適用可能である。

加えて、音響光学材料１１６を出るビーム１０６の波面のディストーションは、制御システム１６４で推定され、音波の周波数成分を調節することによって補償されるため、光学システム１１０は、そうでなければ音響光学材料との光学的相互作用の効果を低減させるために使用され得る別の構成要素を必ずしも含むとは限らない。例えば光学システム１１０は、音波の複数の反射が音響光学材料１１６内で発生するのを防ぐために、音響光学材料１１６の境界で過剰な音波を吸収する音響ターミネータなどの、必ずしも別のオブジェクトを含むとは限らない。光学システム１１０には、別の冷却システムがない場合もある。更に音響光学材料１１６には、修正された境界形状（例えば、ノッチ、傾斜エッジ、又はくさびなど）がない場合がある。したがって、こうした別のオブジェクト及び／又は修正された境界を含むシステムに比べて、光学システム１１０は、製造及び保守が単純な可能性があり、使用する部品が少なく、主目的に使用されるシステム１１０の構成に比べて修正を必要としない。すなわち、本明細書で考察する補償技法は、音響ターミネータ、別の冷却システム、及び／又は他の緩和デバイスと共に、及び／又は、既存のシステムの性能を更に向上させるために修正された境界を含む材料と共に、使用され得る。例えば、本明細書で考察する技法は、既存のシステムを改造するために使用され得る。

制御システム１６４は、電子ストレージ１６６、電子プロセッサ１６７、及び入力／出力インターフェース１６８を含む。電子プロセッサ１６７は、汎用又は特定用途向けマイクロプロセッサ、及び任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサなどの、コンピュータプログラムの実行に好適な１つ以上のプロセッサを含む。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ又はその両方から命令及びデータを受信する。電子プロセッサ１６７は、任意のタイプの電子プロセッサであり得、また複数の電子プロセッサを含み得る。電子ストレージ１６６は、ＲＡＭなどの揮発性メモリ又は不揮発性メモリであり得る。いくつかの実装形態において、電子ストレージ１６６は、不揮発性及び揮発性の部分又は構成要素を含み得る。電子ストレージ１６６は、実行されるとき、恐らく、プロセッサ１６７を、制御システム１６４、光学システム１１０、センサ１６２、及び／又は光源１０２内の、他の構成要素と通信させるコンピュータプログラムとして、命令を記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース１６８は、制御システム１６４が、データ及び信号を、オペレータ、光源１０２、及び／又は別の電子デバイス上で実行している自動化プロセスから受信すること、及び／又はそれらに提供することを可能にする、任意の種類の電子インターフェースである。例えば、Ｉ／Ｏインターフェース１６８は、視覚ディスプレイ、キーボード、及び通信インターフェースのうちの１つ以上を含み得る。

図２を参照すると、システム２００のブロック図が示されている。システム２００はシステム１００（図１）の実装形態の一例である。システム２００は、光源１０２と、入力側２０７でビーム１０６を受信する音響光学システム２０４とを含む。システム２０４は、無線周波数（ＲＦ）電気増幅器２１２ａ及び２１２ｂ、波形ジェネレータ２２７ａ及び２２７ｂ、並びに音響光学デバイス２１１ａ及び２１１ｂを含む、光学システム２１０を含む。音響光学デバイス２１１ａは、音響光学材料２１６ａと、境界２１５ａにあるトランスデューサ２１４ａとを含む。音響光学デバイス２１１ｂは、境界２１５ｂでトランスデューサ２１４ｂに取り付けられた音響光学材料２１６ｂを含む。

音響光学デバイス２１１ａ、２１１ｂは、ビームパス１２８に沿って直列に配置される。図に示された例では、音響光学デバイス２１１ａは、光源１０２と音響光学デバイス２１１ｂとの間にある。ビーム１０６は側部２０７で光学システムに入り、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂを通過して、側部２０８で光学システムを出る。上述のように、音響光学デバイス２１１ａ、２１１ｂは、ビームパス上へ、又はビームパスから離れて、光を偏向させるために、システム内に存在し、偏向は、一定周波数音波を音響光学材料２１６ａ、２１６ｂ内へ投入することによって達成される。一定周波数音波は、それぞれの音響光学材料２１６ａ、２１６ｂ内に過渡回折素子２１７ａ、２１７ｂを生成する。音響光学材料２１６ａ、２１６ｂ内の物理的効果に起因して、側部２０８で出るビーム１０６の波面は歪曲することになり得る。ディストーションを補償するために、過渡回折素子２１７ａ、２１７ｂは修正され、例えば、過渡回折素子２１７ａ、２１７ｂは、一定周波数音波の代わりに、又はそれらに加えて、材料２１６ａ、２１６ｂ内にチャープ周波数音波を投入することによって修正され得る。素子２１７ａ、２１７ｂの回折特性は（チャープ周波数音波に基づいて修正又は生成される場合）、光ビーム１０６と素子２１７ａ及び／又は２１７ｂとの間の相互作用が、波面ディストーションを除去又は緩和するものである。

側部２０７でのビーム１０６の波面（材料２１６ａ及び２１６ｂを通過した後）は、センサ１６２からの情報に基づいて制御システム１６４によって推定される。制御システム１６４は、ビーム１０６に適用された場合、波面ディストーションを除去又は緩和することになる補正位相パターンを決定する。制御システム１６４は、音響光学材料２１６ａ及び／又は２１６ｂ内にそれぞれ回折素子２１７ａ、２１７ｂとして存在する場合、ビーム１０６が材料を通過するとき、波面ディストーションを除去又は緩和するために、補正位相パターンをビーム１０６上に付与することになる、音波の周波数特徴も決定する。

トランスデューサ２１４ａ、２１４ｂは、それぞれ電気信号２１３ａ、２１３ｂを提供する、ＲＦ増幅器２１２ａ、２１２ｂにそれぞれ結合される。トランスデューサ２１４ａ及び２１４ｂは、電気信号２１３ａ及び２１３ｂを、それぞれ音響光学材料２１６ａ、２１６ｂに結合される音波に変換する。生成される音波の周波数成分は、電気信号２１３ａ、２１３ｂの周波数成分に依存する。図に示された例において、トランスデューサ２１４ａは境界２１５ａで音響光学材料２１６ａに接続され、トランスデューサ２１４ｂは境界２１５ｂで音響光学材料２１６ｂに接続される。境界２１５ａは下面境界（材料２１６ａの中心に対して－ｙ方向）であり、境界２１５ｂは上面境界（材料２１６ｂの中心に対して＋ｙ方向）である。トランスデューサ２１４ａ、２１４ｂをそれぞれ音響光学材料２１６ａ、２１６ｂの反対側に配置することで、結果として、トランスデューサ２１４ａ、２１４ｂによって生成される音波は反対方向に伝搬することになる。図２の例において、トランスデューサ２１４ａによって生成される音波は＋ｙ方向に伝搬し、トランスデューサ２１４ｂによって生成される音波は－ｙ方向に伝搬する。

トランスデューサ２１４ａによって生成される音波は過渡回折素子２１７ａを作成し、これが音響光学材料２１６ａ内を＋ｙ方向に伝搬し、トランスデューサ２１４ｂによって生成される音波は過渡回折素子２１７ｂを作成し、これが音響光学材料２１６ｂ内を－ｙ方向に伝搬する。過渡回折素子２１７ａ、２１７ｂの回折特性は、音波の周波数成分によって決定される。音波の周波数成分を制御することによって、光学システム２１０の位相プロファイル又は位相パターンも制御され得る。光学システム２１０の位相プロファイル又は位相パターンは、音響光学材料２１６ａ、２１６ｂを通過するビームに起因して、ｙ－ｚ面内でビーム１０６に付与される位相である。例えば、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂを収束回折レンズとして集合的に動作させるために、ＲＦ電気信号２１３ａは線形チャープ周波数を有し、ＲＦ電気信号２１３ｂは、同じ線形チャープ周波数であるが、１８０度（°）位相外れである。他の位相プロファイルは、ＲＦ電気信号２１３ａ、２１３ｂの周波数成分を調節することによって達成され得る。

音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂが収束回折レンズとして集合的に働く例を続けると、ビーム１０６が過渡回折素子２１７ａと相互作用の後に音響光学材料２１６ａを出るとき、ビーム１０６は、過渡回折素子２１７ａを作成した音波の周波数成分に依存する回折パターンに従って回折される。ビーム１０６は、ビーム１０６が材料２１６ａに当たるときの伝搬の方向（この例では＋ｘ方向）に伝搬し、過渡回折素子２１７ａは＋ｘ方向に関する角度でビーム１０６を回折する。過渡回折素子２１７ａを作成した音波の周波数は時間的に変動するため、過渡回折素子２１７ａが材料２１６ａを介して移動するにつれて、光が材料２１６ａの特定のロケーションで偏向される角度も変動し得る。したがって、ビーム１０６が回折素子２１７ａによって偏向される角度は時間に依存する。

偏向角度の時間依存性に対抗するために、音波は音響光学材料２１６ｂ内を反対方向（－ｙ方向）に伝搬し、材料２１６ａ内を伝搬する音波とは１８０°の位相外れである。過渡回折素子２１７ｂは過渡回折素子２１７ａとは反対方向に伝搬するため、過渡回折素子２１７ｂは、過渡回折素子２１７ａと同じ量であるが＋ｘ方向に関して反対方向にビーム１０６を偏向させる。したがって、偏向の時間依存性は補償され、ビーム１０６は＋ｘ方向に材料２１６ｂを出る。

音響光学材料２１６ｂから出た後、ビーム１０６は、音響光学材料２１６ａに入る前のビーム１０６の位置に比べて－ｙ方向に変位される。変位は、ビーム１０６が過渡回折素子２１７ａによって偏向された後に進む空間的距離によって生じる。変位の量は、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂの偏向角度及び分離によって決定される。

図２の例において、光学システム２１０は単一ペアの音響光学デバイス（音響光学デバイス２１１ａ及び２１１ｂ）を含む。上述のように、音響光学デバイスはビーム１０６上に位相パターンを付与する。音響光学デバイス２１１ａ、２１１ｂの各々は、ビームを同じ次元に収束又は発散させる位相パターンを印加し得る。例えば、過渡回折素子２１７ａの回折特徴は、ビーム１０６が音響光学デバイス２１１ａを通過した後、ビーム１０６をｙ次元に発散させ得、過渡回折素子２１７ｂの回折特徴は、音響光学デバイス２１１ｂを通過した後、（音響光学デバイス２１１ａの通過から発散している）ビーム１０６をｙ次元に収束させ得る。したがって、こうした音響光学デバイスのペアは、円柱レンズとして動作するように構成され得る。

光学システム２１０の他の実装形態が可能である。例えば、光学システム２１０は、ビーム１０６の波面を２次元に形状化するために使用される、直交するか又は垂直に交差する音響光学デバイスのペアを含み得る。これらの実装形態において、過渡回折素子２１７ａの回折特徴はビーム１０６をｙ次元に発散させ得、過渡回折素子２１７ｂは（音響光学デバイス２１１ａを通過した後発散している）ビーム１０６をｚ次元に収束させ得る。したがって、直交する音響光学デバイスのペアを使用して、ビーム１０６の振幅及び／又は位相を２次元で変調することができる。単一の直交する音響光学デバイスのペア（ペアのうちの一方の音響光学デバイスが他方の音響光学デバイスに対して直交する）は、過渡回折素子が音響光学材料内を移動する距離に比べてレーザパルス持続期間が短い実装形態において使用することができる。

更に、いくつかの実装形態において、光学システム２１０は、図２に示されたものとは異なる数の音響光学デバイスを含む。例えば光学システム２１０は、パス１２８上に直列に位置決めされた複数の音響光学システム２０４を含み得る。言い換えれば、光学システム２１０は、音響光学デバイスの複数ペアを含み得る（すなわち、光学システム２１０は２つより多くの音響光学デバイスを含み得る）。これらの実装形態において、すべての音響光学デバイスによってビーム１０６上に付与される総位相パターンは、各ペアによって付与される位相パターンの合計である。例えば、直交ペア（例えば、互いに平行な２つの音響光学デバイスの第１のグループと、第１のグループに対して直交する２つの音響光学デバイスの第２のグループ）は、球面レンズとして動作するように構成され得る。レーザパルス持続時間が、過渡回折素子が音響光学材料内を移動する距離に対して大きい実装形態において、直交する音響光学デバイスの２つのペア（例えば、１つのペアはｘ－ｙ面内にあり、１つのペアはｙ－ｚ面内にある）を使用することができる。更に、いくつかの実装形態において、光学システム２１０は、他の構成で配置された音響光学デバイスのペアを含み得る。例えば光学システム２１０は、音響光学デバイスの３つのペアを含み得、第１のペアは互いに平行な２つの音響光学デバイスを含み、第２のペアは第１のペアに対して４５°に配向され、第３のペアは第１のペアに対して直交している。光学システム２１０は、音響光学デバイスの３つよりも多くのペアを含み得、各ペアは他方に対して任意の様式で配向され得る。例えば光学システム２１０は、音響光学デバイスの４、５、又は６つのペア、或いは音響光学デバイスの６つを超えるペアを含み得る。

各音響光学デバイスは、各音響光学デバイスが異なるＲＦ電気信号を受信できるように、別々のＲＦ増幅器及び別々の波形ジェネレータに接続され得る。したがって、各音響光学デバイスの位相パターンは個別に制御され得、特定の状況に対して必要な補償を提供するように適合され得る。更に、いくつかの実装形態において、光学システム２１０は単一の音響光学デバイスのみを含む。

図３を参照すると、別の例示的システム３００のブロック図が示されている。システム３００はシステム１００（図１）の別の例示的実装形態である。システム３００は、図２に関連して上記で考察した音響光学システム２０４を含む。図３に示される実装形態において、音響光学材料２１６ａ、２１６ｂを通過した後、ビーム１０６は分光器３０５（例えば、ビームスプリッタなど）と相互作用し、分光器３０５はビーム１０６の一部分３６１を波面センサ３６２に伝送する。波面センサ３６２は、例えば段階的位相マスク、波面センシングカメラ、又は干渉計であり得る。波面センサ３６２は、部分３６１の波面を表すデータを制御システム１６４に提供する。制御システム１６４は、データを分析し、部分３６１の波面を推定する。制御システム１６４は、推定された部分１６１の波面に基づいて制御信号１６５を生成し、制御信号１６５を波形ジェネレータ２２７ａ及び２２７ｂに提供する。各波形ジェネレータ２２７ａ、２２７ｂは、制御信号１６５によって示される周波数成分を伴うチャープ電気信号を生成する。制御信号１６５は、各波形ジェネレータ２２７ａ及び２２７ｂについて別々の制御信号を含み得るため、波形ジェネレータ２２７ａ、２２７ｂは、異なる周波数特徴を有する電気信号を生成し得る。チャープ電気信号は、増幅電気信号２１３ａ、２１３ｂを形成するために、それぞれＲＦ増幅器２１２ａ、２１２ｂ内で増幅される。電気信号２１３ａ、２１３ｂはそれぞれトランスデューサ２１４ａ、２１４ｂに提供され、これらが信号２１３ａ、２１３ｂを音波に変換し、音波はそれぞれ境界２１５ａ、２１５ｂでそれぞれ音響光学材料２１６ａ、２１６ｂに投入される。

したがって、電気信号２１３ａ及び２１３ｂは、（ビーム１０６が材料２１６ａ及び２１６ｂを通過した後の）出力側２０８でのビーム１０６の波面の推定に基づく周波数成分を有するチャープ周波数信号である。過渡回折素子２１７ａ及び２１７ｂによって付与される回折パターンは音波の周波数に依存するため、電気信号２１３ａ及び２１３ｂの周波数成分を（例えば、制御信号１６５を用いて波形ジェネレータ２２７ａから２２７ｂを制御することによって）制御することで、材料２１６ａ及び２１６ｂによって付与される回折パターンの制御を可能にする。これにより、ビーム１０６の波面におけるディストーションを補正、意図的に調節、又は緩和することができる。例えば、音響光学材料２１６ａ及び／又は２１６ｂ内の物理的効果（材料２１６ａ及び２１６ｂのいずれか又は両方の屈折率における変化を発生させる加熱など）によって生じるディストーションを、補正又は緩和することができる。

図４Ａは、図１のシステム１００の実装形態の別の例である、システム４００のブロック図である。システム４００は、システム４００が分光器３０５又は波面センサ３６２を含まないという点で、システム３００（図３）とは異なる。システム４００は、音響光学デバイス２１１ａ、２１１ｂを含む、音響光学システム４０４を含む。波面センサ３６２を用いてビーム１０６の波面を推定する代わりに、音響光学システム４０４は、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂの空間温度分布を推定することによってビーム１０６の波面を推定する。温度分布は、例えば、材料上の１つの地点から別の地点までの温度変化であり得る。システム４０４は、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂ上に配置される温度センサ４６２を含む。温度センサ４６２は、例えば熱電対及び／又は抵抗温度計であり得る。

図４Ａの例において、温度センサ４６２の各々は、各音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂの異なる境界に配置される。図４Ｂも参照すると、センサ４６２が音響光学材料２１６ａでどのように位置決めされ得るかの一例が示されている。図４Ｂは、センサ４６２ａ～４６２ｄと標示された、センサ４６２の４つのインスタンスを示す。センサ４６２～４６２は、例示の目的で提示されている。他の実装形態では、より多いか又はより少ないセンサが使用され得る。図４Ａ及び図４Ｂの例において、センサ３６２ａ～３６２ｄは、音響光学材料２１６ａの周囲又は周囲近くの４つの異なるロケーションに位置決めされ、センサ４６２ａは上側境界（材料２１６ａの中心から＋ｙ方向）にあり、センサ４６２ｂは右境界（材料２１６ａの中心に対して＋ｚ方向）にあり、センサ４６２ｃは下側境界（材料２１６ａの中心に対して－ｙ方向）にあり、センサ４６２ｄは左境界（材料２１６ａの中心に対して－ｚ方向）にある。他の実装形態では、センサは異なるロケーションに位置決めされ得る。

各センサ４６２ａ～４６２ｄからの温度測定値は、制御システム１６４に提供される。図５でより詳細に考察するように、制御システム１６４は、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂの境界で測定された温度に基づいて、音響光学材料２１６ａ及び２１６ｂ全体の温度分布を推定するモデルを実装し得る。

図５を参照すると、光学システムにおける物理的効果を補償するための例示的プロセス５００のフローチャートが示されている。例えばプロセス５００を使用して、音響光学材料を通過して音響光学材料を出るビームの波面のディストーションを補償することが可能であり、ディストーションは、完全に又は部分的に、音響光学材料における物理的効果から生じる。プロセス５００は、制御システム１６４の電子プロセッサ１６７によって実装され得、前述のシステム１０４、２０４、及び４０４のうちのいずれかと共に使用され得る。例示のために、プロセス５００を、音響光学デバイス１１１及び関連付けられた構成要素（図６Ａ及び図７Ａに示される）に関連して考察する。プロセス５００は、複数の音響光学デバイス１１１に適用可能である。音響光学デバイス１１１は、システム１０４、２０４、及び４０４のいずれかに含まれる音響光学デバイスのうちのいずれか又はすべてであり得る。例示の目的で、プロセス５００を、図５、図６Ａ～６Ｃ、図７Ａ、及び図７Ｂに関連して考察する。

プロセス５００において、図６Ａ及び図７Ａに示されるように、ビーム１０６が音響光学材料１１６を通過した後に光ビーム１０６の波面が推定される（５１０）。光ビーム１０６の波面は、音響光学材料内の物理的効果によって発生する意図しないディストーションを有し得る。波面の推定はディストーションの指示を含む。音響光学デバイス１１１のための制御信号が推定された波面に基づいて生成され（５２０）、制御信号は、音響光学材料１１６内を伝搬する周波数チャープ音波を生成するために音響光学デバイスに印加される（５３０）。周波数チャープ音波は、材料１１６内に過渡回折素子１１７を形成し、ビーム１０６と過渡回折素子１１７との間の相互作用が、波面ディストーションを補正又は緩和する。プロセス５００の構成要素を以下でより詳細に考察する。プロセス５００は、光ビームの波面を連続的に推定し、様々な制御信号を音響光学デバイスに印加する、連続するフィードバックのような（例えば、図５において（５３０）から（５１０）へと流れる線で示されるような）プロセスであり得る。いくつかの実装形態において、プロセス５００は事前設定された時間的な間隔で実行可能であるか、プロセス５００は（例えば、（５１０）、（５２０）、及び（５３０）を実行した後、プロセス５００を終了することによって）１回実行可能であるか、又は、プロセス５００はオンデマンドで実行可能である。

音響光学材料１１６を通過して音響光学材料１１６を出る、光ビームの波面が推定される（５１０）。上述のように、波面は、波面を測定するセンサ（図３のセンサ３６２など）からのデータに基づいて、又は、音響光学材料の温度を（図４Ａのセンサ４６２などを用いて）推定することによって、推定され得る。図３も参照すると、光ビーム１０６の波面は、波面センサ３６２によって提供されるデータから推定され得る。前述のように、音響光学材料１１６内の物理的効果は波面を歪曲させる可能性がある。図６Ａ～図６Ｃも参照すると、音響光学材料１１６内の物理的効果によって発生する波面ディストーションの一例が示されている。図６Ａ～図６Ｃの例において、音響光学材料１１６の温度は、ｙ次元（＋ｙ及び－ｙの方向を含む次元）に沿った位置の関数として変動する。図６Ｂは、材料１１６の温度の線図を、＋ｙ方向に、材料１１６内の位置の関数として示す。図６Ｂに示されるように、材料の温度は、＋ｙ方向に、位置の関数として線形に増加する。この例において、材料１１６は一定の熱光係数（ｄｎ／ｄＴ）を有し、したがって図６Ｃに示されるように、材料１１６の屈折率（ｎ）も、＋ｙ方向に、位置の関数として線形に増加する。

音響光学材料１１６の光路長は、数式（１）に示されるように、材料１１６の屈折率に依存し、

上式で、ＯＰＬは光路長であり、ｎは屈折率であり、ｄは材料１１６内の光線の幾何学的経路である。屈折率は音響光学材料１１６内で空間的に変動するため、材料１１６内には対応する光路長の空間的変動が存在する。結果として、ビーム１０６の波面は音響光学材料１１６によって歪曲される。図６Ａの例において、ビーム１０６の波面は、材料１１６を通過した後に傾斜した波面１０９となる。波面１０９が傾斜するのは、材料１１６の屈折率が低い領域を通過するビーム１０６の部分が空間内の地点に到達した後に、屈折率の高い領域を通過するビームの部分が空間内の同じ地点に到達するためである。材料１１６内に物理的効果が無い場合、波面１０９は平坦になる（図６Ａの例では、平坦な波面は、傾斜なしにｙ次元に沿って延在するものである）。再度図５（５１０）を参照すると、波面１０９は波面センサ３６２によって測定され、測定された波面を表すデータは制御システム１６４に提供される。

いくつかの実装形態において、波面は、図４Ｂの温度センサ４６２ａ～４６２ｄなどの温度センサによって取得されるデータから推定される。温度センサ４６２ａ～４６２ｄからのデータは、音響光学材料１１６全体にわたる温度分布の推定を決定するために、制御システム１６４によって分析される。図４Ａ及び図４Ｂに関連して考察するように、センサ４６２ａ～４６２ｄは音響光学材料１１６の様々なロケーション又は境界（例えば、様々な外周又は縁部）にある。制御システム１６４の電子ストレージ１６６は、センサ４６２ａ～４６２ｄから受信される測定された境界温度に基づいて音響光学材料１１６全体にわたって温度を予測するモデルを定義する、情報を記憶し得る。モデルは、例えば、（固体内に含まれる）３次元空間内の経時的な温度分布を推定する、熱伝導方程式に基づき得る。材料（例えば、音響光学材料１１６）の３次元矩形ブロックのための熱伝導方程式は、数式（２）に示され、

上式で、Ｔは温度であり、∇はベクトル微分演算子であり、ρは音響光学材料１１６の質量密度であり、ｋは熱伝導率であり、ｃは材料の比熱容量であり、

は材料内の容積熱流束である。音響光学材料１１６内の容積熱流束は、例えば、音響エネルギー及び／又は光エネルギーの吸収から生じる熱であり得る。

前述のように、ビーム１０６はＬＷ赤外光ビームであり得、ＬＷ赤外光と共に使用するのに適した材料は、特に熱吸収が生じやすい可能性がある。測定された温度を使用すると、音響光学材料１１６内の温度分布のモデルが数式（２）から取得され得る。音響光学材料１１６の屈折率における空間的変動の推定は、材料の温度分布及び熱光係数（ｄｎ／ｄＴ）から決定され得る。波面の推定は、屈折率の推定された空間的変動から決定され得る。

光学システム１１０のための制御信号１６５が、波面の推定に基づいて生成される（５２０）。制御信号１６５は、過渡回折素子１１７を形成するために音響光学材料１１６に投入される周波数チャープ音波を生成するのに十分なデータ及び／又は情報を含む。例えば制御信号１６５は、波形ジェネレータによって形成されることになる電気信号の周波数成分、持続時間、及び／又は振幅について、波形ジェネレータ１２７に通知する情報を伴う、波形ジェネレータ１２７の入力インターフェースに送達される電気信号であり得る。制御信号１６５を生成するために、制御システム１６４は、推定された波面を基準波面と比較し得る。基準波面は平坦な波面であり得る。推定される波面及び基準波面は、例えば減算によるなど、数値的に比較され得る。

いくつかの実装形態において、波形ジェネレータ１２７及び／又は制御システム１６４は、反復するか又は予測される物理的効果を補償する周波数チャープ音波を生成するのに十分な制御信号を記憶し得る。いくつかの実装形態において、制御信号１６５は、推定された波面を基準波面と比較すること、及び、複数の既存の制御信号及び記憶された制御信号のうちのいずれが、推定された波面を生み出した熱的ディストーションと最も緊密に関連付けられているかを決定することによって、生成される。

制御信号１６５は、音響光学材料内の物理的効果から生じる熱的ディストーションの補正以外の目的で、音響光学材料１１６内への音波の投入を制御するために使用され得る。例えば、いくつかの実装形態において、たとえ推定された波面及び基準波面が実質的に同じであっても、制御信号１６５は生成されるが、周波数チャープ音波の生成に関するデータ又は情報は伴わない。いくつかの実装形態において、推定された波面が基準波面と実質的に同じである場合、制御信号１６５は生成されない。

制御信号１６５は、音響光学材料１１６内を伝搬する周波数チャープ音波を生成するために光学システム１１０に印加される（５３０）。過渡回折素子１１７は、音波が音響光学材料１１６内を伝搬するときに形成される。制御信号１６５内のデータ及び／又は情報は、波面の推定、及び／又は、推定された波面と基準波面との間の相違に基づく。したがって、音波の周波数成分（制御信号１６５内のデータ及び／又は情報から指定される）は、材料１１６内の圧縮領域及び希薄領域の間隔を決定する。

音響光学材料１１６内の物理的効果に起因して波面が傾斜している、上記で考察し図６Ａに示される例を続けると、図７Ａ及び図７Ｂは物理的効果を補償する例を示す。図７Ａは、過渡回折素子１１７が材料１１６内に形成される時間的インスタンスでの音響光学材料１１６の概略表現である。図７Ｂは、時間の関数として回折素子１１７を生成するための、トランスデューサ１１４を駆動させるために使用される電気信号１１３の線図である。電気信号１１３の周波数は経時的に変動し、信号１１３の前の部分（図７Ｂにおける左側）の方が信号の後の部分（図７Ｂにおける右側）よりも周波数が低い。信号１１３における周波数は、例えば、数十メガヘルツ（ＭＨｚ）、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、２０～１００ＭＨｚ、又は１ＭＨｚから１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間であり得る。

電気信号１１３は、トランスデューサ１１４に提供される前に電気増幅器１１２によって増幅され得る。増幅された電気信号は、例えば２０～１００Ｗの電力を有し得る。トランスデューサ１１４は、電気信号１１３を、境界１１５でトランスデューサ１１４と材料１１６との間の物理的接触を介して音響光学材料１１６に結合される音波に変換する。音波の周波数は、電気信号１１３の周波数に比例する、及び／又は等しい。時間的に第１に発生する電気信号１１３の部分は、第１にトランスデューサ１１４に印加され、したがって、音波の低周波数部分は第１に材料１１６に入り、高周波数部分より前に材料１１６内を＋ｙ方向に伝搬する。音波は過渡回折素子１１７を形成し、材料１１６を介して＋ｙ方向に移動する。図７Ａの例において、１１７と標示された領域内をｘ次元に沿って延在する線は、材料を介して進行する音波から生じる、材料１１６内の圧縮領域と希薄領域との間の距離を表す。過渡回折素子１１７の圧縮領域と希薄領域との間の距離は、音波の周波数に依存する。距離１２３ａ、１２３ｂは、それぞれ、音波の高周波数部分及び音波の低周波部分における圧縮領域と希薄領域との間の例示的な距離を表す。過渡回折素子１１７と相互に作用する光は、数式（３）に示されるように、音波の波長（音波の周波数に反比例する）に依存する角度で回折され、

上式で、ｍは回折次数であって・・・－２、－１、０、１、２・・・に等しく、Λは音波の波長であり、λは音響光学材料１１６上に入射する光の波長である。回折角度θは、音波の周波数が増加するにつれて（又は、音波の波長が減少するにつれて）増加する。図７Ａの例において、距離１２３ａなどの間隔を有する素子１１７の部分で過渡回折素子１１７と相互作用する光は、角度１２１ａで回折される。距離１２３ｂなどの間隔を有する素子１１７の部分で過渡回折素子１１７と相互作用する光は、角度１２１ｂで回折される。距離１２３ａは距離１２３ｂよりも小さいため、角度１２１ａは角度１２１ｂよりも大きい。

ビーム１０６が材料１１６上に入射するインスタントにおいて、過渡回折素子１１７は図７Ａに示されるように材料１１６内に配置される。ビーム１０６は回折素子と相互作用し、圧縮領域と希薄領域との間の距離に依存する角度で回折される。したがって、図７Ａの例において、トランスデューサにより近い回折素子１１７の一部分と相互作用するビーム１０６の部分は、トランスデューサ１１４から（＋ｙ方向に）より遠い過渡回折素子１１７と相互作用するビーム１０６の部分よりも大きい角度で回折される。異なる回折量の結果として、波面の傾斜１０９（図６Ａに示される）が取り除かれる。音響光学材料１１６から出現するビームは、平坦な波面７０９を有する。

過渡回折素子１１７が音響光学材料１１６内に存在する時間量は、材料１１６内の音の速さ、励起信号１１３の持続時間、及びｙ次元（＋ｙ及び－ｙの方向を含む次元）に沿った材料１１６の範囲に依存する。ビーム１０６はバルス光ビームであり得、各パルスは、例えば１００ナノ秒（ｎｓ）以下の持続時間を有し得る。Ｇｅ又はＧａＡｓ音響光学材料１１６の場合、パルスが過渡回折素子１１７と相互作用する間、過渡回折素子１１７は材料１１６内を５００ミクロン（μｍ）以下で進行し得る。前述のように、ｙ－ｚ面内の材料１１６の開口は１ｃｍであり得、５００μｍよりはるかに大きく、歪み波によって生じる圧縮領域と希薄領域との間の距離よりもはるかに大きい。したがって、過渡回折素子１１７は永続的でないが、回折素子１１７は、光のパルスが素子１１７と相互作用している間は識別できるほどには変化しない。このようにして、光学システム１１０が物理的効果の変化を補償するために使用されているが、素子１１７と相互作用する各単一パルスの波面を形状化及び補正するには十分安定している間に、過渡回折素子１１７は修正され得る。

プロセス５００は、システム１００の他の部分における光学素子内の物理的効果を補償するためにも使用され得る。例えば、音響光学材料を出るビームの波面を測定するために波面センサ（図３の波面センサ３６２など）を使用する実装形態において、測定される波面は音響光学材料以外の要素によって発生するディストーションを含み得る。したがって、ビーム１０６が音響光学材料１１６を通過した後にビーム１０６の波面を推定することによって、ビーム１０６が材料１１６を通過する前に相互作用する、例えばレンズ及びミラーなどの光学素子によって発生する波面上の効果も、歪曲された波面内で反射され得る。音響光学材料１１６自体によって発生するディストーションに加えて、他の素子によって発生するディストーションも補正され得る。

前述のように、プロセス５００はフィードバックループ制御として実装され得る。例えば、音響光学材料１１６は、初期には、波面ディストーションを発生させる可能性のある音響加熱がない可能性がある。例えば初期には、材料１１６内を伝搬する音波が存在しない可能性がある。初期の一定周波数音波を（例えば、材料１１６に光を偏向させるために）材料に印加し得る。初期の一定周波数音波の生成の結果、材料１１６を通過する光ビームの波面にディストーションを生じさせる加熱が発生する。ディストーションが測定され（例えば、図５の５１０）、制御信号が生成される（例えば、図５の５２０）。過渡回折素子を形成するために材料１１６内を伝搬する周波数チャープ音波を生成するために、材料１１６を含む音響光学デバイスに制御信号が印加される（例えば、図５の５３０）。周波数チャープ音波は、初期の一定周波数音波を修正することによって生成され得る。材料１１６を通過する光は、周波数チャープ音波から形成される過渡回折素子との相互作用を介した、初期の一定周波数音波の生成から生じる波面に対して補正される。しかしながら、周波数成分のその修正は、わずかに異なるディストーション、及び／又は、熱平衡に達することなく異なる量の加熱を発生させる可能性がある。したがって、光ビームの波面が再度測定され、後続の修正された音波の形の更に修正された補正が材料１１６に適用されるように、プロセス５００を繰り返すことができる。プロセス５００は、定常状態に達するまで適用し続けることができる。

図７Ｂのチャープ周波数電気信号１１３は例として示されている。異なるディストーションを補償するために異なる周波数成分を有する他の電気信号が生成され得る。例えば、Akemann等による「Fast spatial beam shaping by acousto-optic diffraction for 3D non-linear microscopy」、Optics Express、2015年10月19日、Vol.23、No.22、28191～28205ページで考察されるように、単一の音響光学デバイスで、Ｎ個の位置ｙ_i（デバイスの音響光学材料の＋ｙ方向に沿ってｉ＝１からＮである）で変化する周波数を有する音波の場合、＋ｘ方向に音響光学材料を通過する光ビーム上に位相φ（ｙ）を付与するためにｙ_iからｙ_i+1の間に印加される音波の周波数は、数式（４）によって以下のように与えられる。

数式（４）において、ｖは音響光学材料内の音の速さであり、ｆは音響光学材料に印加される音波の周波数であり、φ（ｙ）は、音響光学材料を通過するビームに印加されるべきｙ次元に沿った所望の位相である。数式（４）は例として提供されたものであり、他の既知の手法を使用して、印加される音波の周波数を所望の位相パターンに関係付けることもできる。例えば、Konstantinou等の「Dynamic wavefront shaping with an acousto-optic lens for laser scanning microscopy」、Optics Express、2016年3月21日、Vol.6、No.6、6283～6299ページは、音響光学デバイスのペアから出る光ビーム上の位相パターンと、音響光学デバイスに印加される音波の周波数との間の関係を導出する。

図７Ｂにおいて、ビーム１０６は、ｘ軸から何らかの角度であるように示されているため、過渡回折素子１１７上に法線入射しない。この角度は、例えば、過渡回折素子からの回折を最適にするように選択することができる。（わかりやすくするために、この角度は、図２及び図３などの様々な他の図には示されていない。）

図８を参照すると、音響光学システム１０４を含む例示的なフォトリソグラフィシステム８００のブロック図が示されている。図８の例は音響光学システム１０４を含む。しかしながら、音響光学システム２０４又は４０４のいずれかが使用可能であり、その両方とも音響光学システム１０４の実装形態である。

フォトリソグラフィシステム８００は、増幅光ビーム８０６’を生成する光源８０１を含む、ＥＵＶ光源８５３を含む。増幅光ビーム８０６’は光源８０１から放出され、パス８０３に沿って＋ｘ方向にターゲット領域８４５に向かって伝搬する。ターゲット領域８４５はターゲット８４０を受け取り、ターゲット８４０は、増幅光ビーム８０６’との相互作用を介してプラズマに変換されるときにＥＵＶ光８９６を放出する材料を含む。ＥＵＶ光８９６はリソグラフィツール８９５に提供される。リソグラフィツール８９５は、基板（例えば、シリコンウェーハ）を受け取り、ウェーハ上にマイクロ電子フィーチャを形成するためにＥＵＶ光８９６を用いて基板を露光する。

ターゲット８４０は、増幅光ビーム８０６’の波長で反射する。ターゲット８４０が反射性であるため、増幅光ビーム８０６’がターゲット８４０と相互作用するとき、増幅ビーム８０６’のすべて又は一部は＋ｘ方向とは異なる方向のパス８０３に沿って反射する可能性がある。ビーム８０６の反射部分は、反射８４３と標示されている。反射８４３はパス８０３上を－ｘ方向（＋ｘ方向とは反対）に進行し、光源８０１内に戻り得る。反射８４３などの、前進ビーム（ターゲット領域８４５に向かって光源８０１から伝搬するビーム）の反射は、「後方反射」と呼ばれる。

光源８０１は、光発生モジュール８４４、音響光学システム１０４、及び光増幅器８４８を含む。光発生モジュール８４４は光源（１つ以上のレーザ、ランプ、又はそうした要素の任意の組み合わせ）である。光発生モジュール８４４は、例えば、１０．２６μｍ又は１０．５９μｍの波長を有する光を放出する二酸化炭素（ＣＯ₂）レーザであり得る。光増幅器８４８は、ビームパス８０３上にある利得媒体８４９を有する。利得媒体８４９が励起されると、利得媒体８４９は光ビーム８０６に光子を提供し、増幅光ビーム８０６’を生成するために光ビーム８０６を増幅する。光増幅器８４８は、パス８０３上にそれぞれの利得媒体と共に配置された１つ以上の光増幅器を含み得る。光増幅器８４８は、図１２Ｂのドライブレーザシステム１２８０などの、ドライブレーザシステムのすべて又は一部であり得る。

光発生モジュール８４４は、音響光学システム１０４に向けてビームパス８０３上に光ビーム８０６を放出する。音響光学システム１０４は、光ビーム８０６がターゲット領域８４５に向けて伝搬できるようにする。しかしながら、音響光学システム１０４は、後方反射８４３をブロックする。加えて音響光学システム１０４は、プロセス５００を使用して音響光学システム１０４における物理的効果も補償する。したがって、音響光学システム１０４は、後方反射をブロックするか又は減少させる主目的を実行し、システム８００に付加的な光学要素を追加することなく音響光学システム１０４を使用することから生じ得る物理的効果も補償する。

図９Ａを参照すると、例示的な光源９０１及び音響光学システム１０４を含む、ＥＵＶ光源９５３のブロック図が示されている。光源９０１は、光学システム８００（図８）の光源８０１の代わりに使用され得る。光源９０１は、２つの光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂ、光増幅器８４８、及び音響光学システム１０４を含む、光発生モジュール９４４を含む。音響光学システム１０４は、パス９０３上の、光増幅器８４８と光発生モジュール９４４との間にある。

光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂは、それぞれ第１及び第２の光ビーム９０６ａ、９０６ｂを生成する。光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂは、例えば２つのレーザであり得る。図９Ａの例では、光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂは２つの二酸化炭素（ＣＯ₂）レーザである。しかしながら他の実装形態において、光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂは異なるタイプのレーザである。例えば、光学サブシステム９４４ａはソリッドステートレーザであり得、光学サブシステム９４４ｂはＣＯ₂レーザであり得る。

第１及び第２の光ビーム９０６ａ、９０６ｂは異なる波長を有する。例えば、光学サブシステム９４４ａ、９４４ｂが２つのＣＯ₂レーザを含む実装形態において、第１の光ビーム９０６ａの波長は約１０．２６マイクロメートル（μｍ）であり得、第２の光ビーム９０６ｂの波長は１０．１８μｍから１０．２６μｍの間であり得る。第２の光ビーム９０６ｂの波長は１０．５９μｍであり得る。これらの実装形態において、光ビーム９０６ａ、９０６ｂはＣＯ₂レーザの異なるラインから生成され、結果として、光ビーム９０６ａ、９０６ｂは、どちらのビームも同じタイプのソースから生成されるが異なる波長を有することになる。光ビーム９０６ａ、９０６ｂは、異なるエネルギー又は強度も有し得る。

光発生モジュール９４４は、第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂをビームパス９０３上へと誘導する、ビームコンバイナ９４９も含む。ビームコンバイナ９４９は、第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂをビームパス９０３上へと誘導することが可能な任意の光学素子又は光学素子の集合であり得る。例えば、ビームコンバイナ９４９はミラーの集合であり得、そのうちのいくつかは第１のビーム９０６ａをビームパ９４３上へと誘導するように位置決めされ、その他は第２のビーム９０６ｂをビームパス９４３上へと誘導するように位置決めされる。光発生モジュール９４４は、光発生モジュール９４４内の第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂを増幅する、前置増幅器９４７も含み得る。

第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂは、異なる時点でパス９０３上を伝搬し得るが、第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂはパス９０３を辿り、どちらのビーム９０６ａ、９０６ｂも実質的に同じ空間領域を音響光学システム１０４へと横断し、光増幅器８４８を介する。

第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂは、ビームデリバリシステム９５５によって角度的に分配され、第１のビーム９０６ａは初期ターゲット領域９４５ａに向けて誘導され、第２のビーム９０６ｂは、初期ターゲット領域９４５ａに対して－ｙ方向に変位された、修正ターゲット領域９４５ｂに向けて誘導されることになる。いくつかの実装形態において、ビームデリバリシステム９５５は更に、第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂを、それぞれ初期及び修正ターゲット領域９４５ａ、９４５ｂ内のロケーションへとフォーカスさせる。

図９Ａに示された例において、初期ターゲット領域９４５ａは、初期ターゲット９４０ａ及び第１のビーム９０６ａを受け取る。第１のビーム９０６ａは、初期ターゲット９４０ａ内のターゲット材料の幾何分布を修正ターゲット領域９４５ｂ内で受け取られる修正ターゲットへと修正するのに（又は、ターゲット材料の空間的再構成を開始するのに）十分なエネルギーを有する。第２のビーム９０６ｂは、修正ターゲット領域９４５ｂ内でも受け取られる。第２のビーム９０６ｂは、修正ターゲット９４０ｂ内のターゲット材料のうちの少なくとも一部を、ＥＵＶ光を放出するプラズマに変換するのに十分なエネルギーを有する。この例では、第１のビーム９０６ａは「プレパルス」と呼ばれ得、第２のビーム９０６ｂは「メインパルス」と呼ばれ得る。第１のビーム９０６ａは初期ターゲット９４０ａに反射して後方反射９４３ａを生じさせ得、第２のビーム９０６ｂはターゲット９４０ｂに反射して後方反射９４３ｂを生じさせ得る。後方反射９４３ａ、９４３ｂはどちらも、パス９０３に沿って＋ｘ方向以外の方向に、光増幅器８４８内へと伝搬し得る。

音響光学システム１０４は、後方反射９４３ａ及び／又は９４３ｂが光発生モジュール９４４に入るのを防ぎ得る。後方反射をブロックするか又は減少させる機能を実行することに加えて、音響光学システム１０４は、プロセス５００（図５）を使用して音響光学システム１０４内の物理的効果も補償する。更に、例えばビームコンバイナ９４９又は前置増幅器９４７などのシステム９００の他の部分で生じる物理的効果は、音響光学システム１０４及びプロセス５００を使用して補償され得る。

図９Ｂを参照すると、例示的音響光学システム９０４Ｂのブロック図が示されている。音響光学システム９０４Ｂは、光源９０１（図９Ａ）、光源８０１（図８）、又は任意の他の光源において、音響光学システム１０４として使用され得る。

音響光学システム９０４Ｂは、ダイクロイック光学素子９７１、反射素子９７２、音響光学デバイス９１１Ｂ、及びダイクロイック素子９７６を含む。音響光学システム９０４Ｂは、光学配置９７３、９７４も含み得る。光学配置９７３、９７４は、例えば、配置を通過する光ビームの直径を拡大又は縮小し得る。ダイクロイック素子９７１及び９７６は、ビームパス９０３上にある。ダイクロイック素子９７１及び９７６は、その波長に従って光を分離又はフィルタリングすることが可能な、任意の光学構成要素であり得る。例えば、ダイクロイック素子９７１及び９７６は、ダイクロイックミラー、ダイクロイックフィルタ、ダイクロイックビームスプリッタ、又はこうした要素の組み合わせであり得る。ダイクロイック素子９７１及び９７６は、互いに同一であり得るか、又は異なる構成を有し得る。図９Ｂの例において、ダイクロイック素子９７１及び９７６は、第１のビーム９０６ａの波長（又は複数の波長）を反射し、第２のビーム９０６ｂの波長（又は複数の波長）を伝送する。

第１のビーム９０６ａは、ダイクロイック素子９７１からビームパス９７５上へと反射される。図９Ｂ及び図９Ｃの例では、パス９７５は一点鎖線で示されている。パス９７５は、ダイクロイック素子９７１と９７６との間にあり、反射素子９７２によって画定される空間的範囲及び形を有する。ビームパス９７５はビームパス９０３とは異なる。したがって、音響光学システム９０４Ｂでは、第１のビーム９０６ａはビームパス９０３上には残らず、第１及び第２のビーム９０６ａ、９０６ｂは、素子９７１と９７６との間で空間的に異なるパス上を進行する。第１のビーム９０６ａは、ビームパス９７５上を、光学配置９７３、９７４、及び音響光学デバイス９１１Ｂを介して伝搬した後、ダイクロイック素子９７６に到達し、ダイクロイック素子９７６はビーム９０６ａを反射してビームパス９０３上へと戻す。第２のビーム９０６ｂは、ダイクロイック素子９７１及びダイクロイック素子９７６を通過し、音響光学システム９０４Ｂを介して伝搬する間、ビームパス９０３上に残る。

音響光学デバイス９１１Ｂは、ダイクロイック素子９７１から９７６の間、ビームパス９７５上にある。音響光学デバイス９１１Ｂは、入射光をビームパス９７５上へ、又はビームパス９７５から離れて偏向させることが可能な、光学素子である。例えば、音響光学システム２０４（図２及び図３）又は４０４（図４Ａ）は、音響光学デバイス９１１Ｂとして使用され得る。音響光学デバイス９１１Ｂは１つ以上の音響光学材料及び関連付けられたトランスデューサを含み、トランスデューサは振動して、音波を音響光学材料に投入する。

音響光学デバイス９１１Ｂは、「通常オン」又は「通常オフ」モードで動作し得る。音響光学デバイス９１１Ｂが「通常オン」モードで動作するとき、音波はデバイス９１１Ｂの音響光学材料に印加され、光ビーム９０６ａを意図的にビームパス９７５上へと偏向させるため、光ビーム９０６ａは増幅器８４８に向かって伝搬することになる。音波は、光ビーム９０６ａがビームパス９７５上へと偏向されるような周波数成分を有し、光ビーム９０６ａの波面は、音響光学材料の物理的効果によって少なくとも部分的に発生するディストーションも補償される。例えば音波は、一定周波数波及びチャープ周波数波の重ね合わせであり得る。音波は、反射９４３ａがパス９７５上を伝搬することが予測される期間中は、音響光学材料に印加されない。音波が印加されないため、音響光学材料は反射９４３ａをパス９７５へと偏向させない。したがって反射９４３ａはブロックされ、光発生モジュール９４４に到達しない。

音響光学デバイス９１１Ｂが「通常オフ」モードで動作する場合、周波数チャープ音波は、光ビーム９０６ａがビームパス９７５上を進行するときに音響光学材料に印加され得る。周波数チャープ音波は、ビーム９０６ａがビームパス９７５上に残り、増幅器８４８へと伝搬するものである。周波数チャープ音波は、結果として角偏向を生じさせ得るが、デバイス９１１Ｂの下流での偏向の量及び素子の配置により、ビーム９０６ａはパス９７５上に残ることになる。周波数チャープ音波は、光ビーム９０６ａ内の波面ディストーションも補償する。反射９４３ａがパス９７５上に存在することが予測される時点で、周波数チャープ音波の代わりに又は周波数チャープ音波に加えて、一定周波数音波を音響光学材料に印加し得る。一定周波数音波は、反射９４３ａが光発生モジュール９４４に到達しないように、反射９４３ａをパス９７５から偏向させる。

図９Ｃを参照すると、別の例示的音響光学システム９０４Ｃのブロック図が示されている。音響光学システム９０４Ｃは、光源９０１（図９Ａ）、光源８０１（図８）、又は任意の他の光源において、音響光学システム１０４として使用され得る。

音響光学システム９０４Ｃは、音響光学システム９０４Ｃが第２の音響光学デバイス９１１Ｃも含むことを除いて、音響光学システム９０４Ｂ（図９Ｂ）と同様である。音響光学システム２０４（図２及び図３）又は４０４（図４Ａ）は、第２の音響光学デバイス９１１Ｃとして使用され得る。第２の音響光学デバイス９１１Ｃは、ダイクロイック光学素子９７１とダイクロイック光学素子９７６との間にある。前述のように、ダイクロイック光学素子９７１は、第２の光ビーム９０６ｂの波長を伝送する。したがって、第２の光ビーム９０６ｂはダイクロイック光学素子９７１を通過し、第２の音響光学デバイス９１１Ｃ上に入射する。

音響光学デバイス９１１Ｂと同様に、第２の音響光学デバイス９１１Ｃは「通常オフ」モード又は「通常オン」モードで動作し得る。したがって、デバイス９１１Ｃは、光ビーム９０６ｂ（図９Ａのターゲットロケーション９４５ｂへと伝搬する）の波面を補償するために使用され、デバイス９１１Ｃは、反射９４３ｂが光発生モジュール９４４に到達するのを防ぐためにも使用される。図１０及び図１１は、音響光学システム１０４（或いはシステム２０４又はシステム４０４）を含む、付加的な例示のＥＵＶ光源を示す。図１０は、別の例示的ＥＵＶ光源１０５３のブロック図である。ＥＵＶ光源１０５３は、音響光学システム１０４（或いはシステム２０４又はシステム４０４）が付加的な光分離デバイス１０７０と共に使用され得ることを示す。図１１のＸ標示は、音響光学システム１０４（或いはシステム２０４、３０４、又は４０４）をＥＵＶ光源内に配置できる、様々な可能なロケーションを示す。

ＥＵＶ光源１０５３は、パス１００３上に光ビーム１００６を発生させる光源１００１を含む。光源１００１は、光発生モジュール９４４、前置増幅器９４７、音響光学システム１０４、及び増幅器８４８を含む。この例では、音響光学システム１０４は、光発生モジュール９４４と増幅器８４８との間のパス１００３上にある。光分離デバイス１０７０は、光発生モジュール１００４とターゲット領域８４５との間のパス１００３上に配置される。図１０の例では、光分離デバイス１０７０は音響光学システム１０４と光発生モジュール９４４との間にある。他の実装形態において、音響光学システム１０４及び／又は光分離デバイス１０７０は、パス１００３に沿った他のロケーションにあってもよい。

光分離デバイス１０７０は、光発生モジュール９４４によって発生する光ビームの反射を含む、ターゲット領域８４５からの反射をブロックするために使用される。光分離デバイス１０７０は、例えば波長ベースフィルタ、又は偏光ベースフィルタであり得る。偏光ベースの光分離デバイスは、第１の偏光の光を伝送し（こうした光をパス１００３上に残すことができる）、第２の偏光の光をブロックする（この偏向を有する光はパス１００３上を伝搬できないようにする）。光分離デバイス１０７０は、例えば、ピンホール又は他の開口などの、空間フィルタであり得る。

図１１を参照すると、ＥＵＶ光源１１５３は、パス１１０３上に光ビーム１１０６を発生させる光源１１０１を含む。光源１１０１は、光発生モジュール１１４４、複数の前置増幅器９４７、及び複数の増幅器８４８を含む。光源１１０１は、音響光学システム１０４（又は、システム２０４、システム４０４）も含む。音響光学システム１０４は図１１には示されていない。代わりに、パス１１０３上のＸ印は、音響光学システム１０４が配置可能な様々なロケーションを示す。音響光学システム１０４は、光発生モジュール１１４４のすぐ下流（この例では＋ｘ方向）に配置可能である。音響光学システム１０４は、いずれか２つの前置増幅器９４７の間、いずれか２つの増幅器８４８の間、最終前置増幅器９４７と第１の増幅器８４８との間、及び／又は、最終増幅器８４８の後に、配置可能である。

図１２Ａを参照すると、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶ光源１２００が示されている。光源１０２及び８０１～１１０２のうちのいずれかが、光源１２００などのＥＵＶ光源の一部であり得る。ＬＰＰ ＥＵＶ光源１２００は、ターゲットミクスチャ１２１４に向かってビームパスに沿って進行する増幅光ビーム１２１０を用いて、ターゲットロケーション１２０５でターゲットミクスチャ１２１４を照射することによって形成される。ターゲット８４０、９４０ａ、及び９４０ｂのターゲット材料は、ターゲットミクスチャ１２１４であり得るか、又はターゲットミクスチャ１２１４を含み得る。ターゲットロケーション１２０５は照射サイトとも呼ばれ、真空チャンバ１２３０の内部１２０７にある。増幅光ビーム１２１０がターゲットミクスチャ１２１４に当たると、ターゲットミクスチャ１２１４内のターゲット材料は、ＥＵＶレンジ内に輝線を伴う要素を有するプラズマ状態に変換される。作成されたプラズマは、ターゲットミクスチャ１２１４内のターゲット材料の組成に依存する、或る特徴を有する。これらの特徴は、プラズマによって生成されるＥＵＶ光の波長、及びプラズマから放出されるデブリのタイプ及び量を含み得る。

光源１２００は、液滴、液体ストリーム、固体粒子又はクラスタ、液滴に含まれる固体粒子、又は液体ストリームに含まれる固体粒子の形の、ターゲットミクスチャ１２１４を、送達、制御、及び誘導する、ターゲット材料デリバリシステム１２２５も含む。ターゲットミクスチャ１２１４は、例えば、水、スズ、リチウム、キセノン、又は、プラズマ状態に変換されたときにＥＵＶレンジ内に輝線を有する任意の材料などの、ターゲット材料を含む。例えば、元素スズは、純スズ（Ｓｎ）として、スズ化合物、例えばＳｎＢｒ₄、ＳｎＢｒ₂、ＳｎＨ₄として、スズ合金、例えば、スズ・ガリウム合金、スズ・インジウム合金、スズ・インジウム・ガリウム合金、又はこれらの合金の任意の組み合わせとして、使用され得る。ターゲットミクスチャ１２１４は、非ターゲット粒子などの不純物も含み得る。したがって、不純物が存在しない状況では、ターゲットミクスチャ１２１４はターゲット材料のみで作られる。ターゲットミクスチャ１２１４は、ターゲット材料デリバリシステム１２２５によって、チャンバ１２３０の内部１２０７内、及びターゲットロケーション１２０５へ、送達される。

光源１２００は、レーザシステム１２１５の利得媒体内の反転分布に起因して増幅光ビーム１２１０を生成する、ドライブレーザシステム１２１５を含む。光源１２００は、レーザシステム１２１５とターゲットロケーション１２０５との間にビームデリバリシステムを含み、ビームデリバリシステムは、ビーム伝送システム１２２０及びフォーカスアセンブリ１２２２を含む。ビーム伝送システム１２２０は、レーザシステム１２１５から増幅光ビーム１２１０を受け取り、必要に応じて増幅光ビーム１２１０をステアリング及び修正して、増幅光ビーム１２１０をフォーカスアセンブリ１２２２に出力する。フォーカスアセンブリ１２２２は増幅光ビーム１２１０を受け取り、ビーム１２１０をターゲットロケーション１２０５にフォーカスさせる。

いくつかの実装形態において、レーザシステム１２１５は、１つ以上のメインパルス、及びいくつかのケースでは１つ以上のプレパルスを提供するための、１つ以上の光増幅器、レーザ、及び／又はランプを含み得る。各光増幅器は、高利得で所望の波長を光学的に増幅することが可能な利得媒体、励起源、及び内部光学系を含む。光増幅器は、レーザミラー又はレーザキャビティを形成する他のフィードバックデバイスを、有するか又は有さない場合がある。したがってレーザシステム１２１５は、たとえレーザキャビティが存在しない場合であっても、レーザ増幅器の利得媒体内の反転分布に起因して増幅光ビーム１２１０を生成する。更に、レーザシステム１２１５は、レーザシステム１２１５に十分なフィードバックを提供するためのレーザキャビティが存在する場合、コヒーレントなレーザビームである増幅光ビーム１２１０を生成し得る。「増幅光ビーム」という用語は、単に増幅されるが、必ずしもコヒーレントなレーザ振動ではない、レーザシステム１２１５からの光、及び、増幅され、コヒーレントなレーザ振動でもある、レーザシステム１２１５からの光のうちの、１つ以上を包含する。

レーザシステム１２１５内の光増幅器は、ＣＯ₂を含む充填ガスを利得媒体として含み得、約９１００から約１１０００ｎｍの間の、及び特に約１０６００ｎｍの波長の、８００よりも大きいか又は等しい利得で、光を増幅し得る。レーザシステム１２１５内での使用に適した増幅器及びレーザは、例えばＤＣ又はＲＦ励起を伴う、約９３００ｎｍ又は約１０６００ｎｍでの放射を生成し、例えば１０ｋＷ又はそれ以上の相対的に高い電力、及び、例えば４０ｋＨｚ又はそれ以上の高パルス繰り返し率で動作する、パルスレーザデバイス、例えばパルスの気体放電ＣＯ₂レーザデバイスを含み得る。レーザシステム１２１５内の光増幅器は、レーザシステム１２１５を高い電力で動作させているときに使用可能な、水などの冷却システムも含み得る。

図１２Ｂは、例示的ドライブレーザシステム１２８０のブロック図を示す。ドライブレーザシステム１２８０は、光源１２００内のドライブレーザシステム１２１５の一部として使用され得る。ドライブレーザシステム１２８０は、３つのパワー増幅器１２８１、１２８２、及び１２８３を含む。パワー増幅器１２８１、１２８２、及び１２８３のうちのいずれか又はすべては、内部光学要素（図示せず）を含み得る。

光１２８４は、出力ウィンドウ１２８５を介してパワー増幅器１２８１を出ると、湾曲ミラー１２８６で反射される。反射後、光１２８４は空間フィルタ１２８７を通過し、湾曲ミラー１２８８で反射され、入力ウィンドウ１２８９を介してパワー増幅器１２８２に入る。光１２８４は、パワー増幅器１２８２内で増幅され、出力ウィンドウ１２９０を介して光１２９１としてパワー増幅器１２８２から出るように方向転換される。光１２９１は、折り畳みミラー１２９２を用いて増幅器１２８３に向かって誘導され、入力ウィンドウ１２９３を介して増幅器１２８３に入る。増幅器１２８３は光１２９１を増幅し、出力ウィンドウ１２９４を介して増幅器１２８３から外へ、出力ビーム１２９５として光１２９１を誘導する。折り畳みミラー１２９６は出力ビーム１２９５を上方（ページの外）へ、及び、ビーム伝送システム１２２０（図１２Ａ）に向けて誘導する。

再度図１２Ｂを参照すると、空間フィルタ１２８７は、約２．２ｍｍから３ｍｍの間の直径を有する円であり得る開口１２９７を画定する。湾曲ミラー１２８６及び１２８８は、例えば、それぞれ約１．７ｍ及び２．３ｍの焦点距離を備える、オフアクシスパラボラミラーであり得る。空間フィルタ１２８７は、開口１２９７がドライブレーザシステム１２８０の焦点と一致するように位置決めされ得る。

再度図１２Ａを参照すると、光源１２００は、増幅光ビーム１２１０がターゲットロケーション１２０５を通過及び到達できるようにするための、開口１２４０を有するコレクタミラー１２３５を含む。コレクタミラー１２３５は、例えば、ターゲットロケーション１２０５に１次フォーカス、及び中間ロケーション１２４５に２次フォーカス（中間フォーカスとも呼ぶ）を有する、楕円ミラーであり得、中間ロケーションで、ＥＵＶ光は光源１２００から出力され、例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力され得る。光源１２００は、増幅光ビーム１２１０がターゲットロケーション１２０５に到達できるようにしながら、フォーカスアセンブリ１２２２及び／又はビーム伝送システム１２２０に入るプラズマ生成デブリの量を減少させるために、コレクタミラー１２３５からターゲットロケーション１２０５に向かって先細になる、オープンエンドの、中空円錐シュラウド１２５０（例えば、ガスコーン）も含み得る。このために、ターゲットロケーション１２０５に向かって誘導されるガス流が、シュラウド内に提供され得る。

光源１２００は、液滴位置検出フィードバックシステム１２５６、レーザ制御システム１２５７、及びビーム制御システム１２５８に接続された、主コントローラ１２５５も含み得る。光源１２００は、例えばターゲットロケーション１２０５に対する液滴の位置を示す出力を提供し、この出力を液滴位置検出フィードバックシステム１２５６に提供する、１つ以上のターゲット又は液滴イメージャ１２６０を含み得、液滴位置検出フィードバックシステム１２５６は、例えば液滴の位置及び軌道を計算し得、これらから液滴ごと又は平均の液滴に関して液滴位置エラーが算出され得る。このようにして液滴位置検出フィードバックシステム１２５６は、主コントローラ１２５５への入力として、液滴位置エラーを提供する。したがって、主コントローラ１２５５は、レーザ位置、方向、及びタイミング補正信号を、例えば、レーザタイミング回路を制御するために使用可能なレーザ制御システム１２５７に、及び／又は、チャンバ１２３０内のビーム焦点のロケーション及び／又は焦点パワーを変更するために、ビーム伝送システム１２２０の増幅光ビーム位置及び形状化を制御するためのビーム制御システム１２５８に、提供し得る。

ターゲット材料デリバリシステム１２２５は、所望のターゲットロケーション１２０５に到達する液滴におけるエラーを補正するために、主コントローラ１２５５からの信号に応答して、ターゲット材料供給装置１２２７から放出される液滴の放出ポイントを修正するように動作可能な、ターゲット材料デリバリ制御システム１２２６を含む。

加えて、光源１２００は、パルスエネルギー、波長の関数としてのエネルギー分布、波長の特定帯域内のエネルギー、波長の特定帯域外のエネルギー、並びに、ＥＵＶ強度及び／又は平均パワーの角度分布を含むが限定されない、１つ以上のＥＵＶ光パラメータを測定する、光源ディテクタ１２６５及び１２７０を含み得る。光源ディテクタ１２６５は、主コントローラ１２５５による使用のためのフィードバック信号を生成する。フィードバック信号は、例えば、効果的且つ効率的なＥＵＶ光生成のために、正しい場所及び時間で液滴を遮断するための、レーザパルスのタイミング及び焦点などのパラメータにおけるエラーを示し得る。

光源１２００は、光源１２００の様々なセクションを位置合わせするため、又は、増幅光ビーム１２１０をターゲットロケーション１２０５にステアリングするのを支援するために使用可能な、ガイドレーザ１２７５も含み得る。ガイドレーザ１２７５に関連して、光源１２００は、ガイドレーザ１２７５及び増幅光ビーム１２１０からの光の一部をサンプリングするために、フォーカスアセンブリ１２２２内に配置される、メトロロジシステム１２２４を含む。他の実装形態において、メトロロジシステム１２２４は、ビーム伝送システム１２２０内に配置される。メトロロジシステム１２２４は、光のサブセットをサンプリング又は方向転換する光学素子を含み得、こうした光学素子は、ガイドレーザビーム及び増幅光ビーム１２１０のパワーに耐え得る、任意の材料から作られる。主コントローラ１２５５は、ガイドレーザ１２７５からサンプリングした光を分析し、この情報を使用して、ビーム制御システム１２５８を介してフォーカスアセンブリ１２２２内の構成要素を調節するため、ビーム分析システムは、メトロロジシステム１２２４及び主コントローラ１２５５から形成される。

したがって、要約すると、光源１２００は、ミクスチャ１２１４内のターゲット材料をＥＵＶレンジ内の光を放出するプラズマに変換するために、ターゲットロケーション１２０５でターゲットミクスチャ１２１４を照射するために、ビームパスに沿って誘導される増幅光ビーム１２１０を生成する。増幅光ビーム１２１０は、レーザシステム１２１５の設計及び特性に基づいて決定される、特定の波長（ドライブレーザ波長とも呼ぶ）で動作する。加えて、ターゲット材料がコヒーレントなレーザ光を生成するのに十分なフィードバックをレーザシステム１２１５に戻すとき、又は、ドライブレーザシステム１２１５がレーザキャビティを形成するのに適した光学フィードバックを含む場合に、増幅光ビーム１２１０はレーザビームであり得る。

他の実装形態は、特許請求の範囲内である。例えば、光源１０２は任意の種類の光源であり得るか、又は、光を音響光学システム１０４に向けて受動的に誘導するミラー又は光学素子であり得るが、必ずしも能動的な光源とは限らない。

Claims (14)

1. 音響光学材料を出る光ビームの波面を推定すること、
   前記音響光学材料を含む音響光学システムのための制御信号を生成することであって、前記制御信号は、前記光ビームの前記推定された波面に基づくものであること、及び、
   前記制御信号を前記音響光学システムに印加して、前記音響光学材料内を伝搬する周波数チャープ音波を生成することであって、前記周波数チャープ音波は、前記音響光学材料内に過渡回折素子を形成し、前記過渡回折素子と前記光ビームとの間の相互作用は、前記光ビームの前記波面のディストーションを補償するために前記光ビームの前記波面を調節すること、
   を含み、
   前記波面の前記ディストーションは前記音響光学材料内の物理的効果によって少なくとも部分的に生じるものであり、
   前記音響光学材料の前記物理的効果は、前記音響光学材料の熱的ディストーションを含み、前記熱的ディストーションは、前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面の前記ディストーションを少なくとも部分的に発生させるものである、
   方法。
2. 前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面を推定することは、
   前記音響光学材料を出る前記光ビームの少なくとも一部を受信すること、及び、
   前記光ビームの前記受信した部分に基づいて、前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面を推定すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面を推定することは、
   前記音響光学材料の複数の温度測定値を評価することであって、前記複数の温度測定値の各々は前記音響光学材料の異なる部分の温度であること、
   前記評価された複数の温度に基づいて、前記音響光学材料の温度分布を推定すること、
   前記音響光学材料の前記推定された温度分布に基づいて、前記音響光学材料の屈折率の空間分布を推定すること、及び、
   前記音響光学材料の前記推定された屈折率を使用して、前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面を推定すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記過渡回折素子は、前記音響光学材料の前記物理的効果以外の効果について前記光ビームを更に補償する、請求項２に記載の方法。
5. 前記音響光学材料の前記物理的効果以外の前記効果は、前記音響光学材料以外の光学素子の物理的効果を含み、前記光学素子は前記光ビームと相互作用するように位置決めされる、請求項４に記載の方法。
6. 前記音響光学システムのための初期制御信号を生成することであって、前記初期制御信号は、前記光ビームの前記推定された波面とは無関係であること、及び、
   前記光ビームの前記波面を推定する前に、前記音響光学材料内に一定周波数音波を生成するために、前記初期制御信号を前記音響光学システムに印加することであって、前記一定周波数音波は前記音響光学材料内に初期過渡回折素子を形成し、前記初期過渡回折素子の生成は、少なくとも部分的に前記波面の前記ディストーションを発生させる前記物理的効果であること、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 極端紫外（ＥＵＶ）光源のためのシステムであって、
   光学システムと、
   センシング装置と、
   制御システムと、
   を備え、
   前記光学システムは、
   音波が内部を伝搬する音響光学材料であって、ビームパス上に位置決めされるように構成される音響光学材料、及び、
   音波ジェネレータであって、
   前記音響光学材料に結合するように構成されたトランスデューサと、
   前記トランスデューサに結合するように構成された波形ジェネレータと、
   を備える、音波ジェネレータ、
   を備え、
   前記センシング装置は、前記ビームパス上を伝搬する光ビームに関するデータ、又は前記音響光学材料の状態に関するデータを、測定するように構成され、
   前記制御システムは、前記センシング装置及び前記波形ジェネレータに結合され、
   前記センシング装置によって測定されたデータに基づいて前記光ビームの波面を推定するように、
   前記光ビームの前記推定された波面に基づいて制御信号を生成するように、及び、
   前記制御信号を前記光学システムに提供するように、
   構成され、前記制御信号は、前記音波ジェネレータに周波数チャープ音波を前記音響光学材料に提供させるのに十分であり、前記周波数チャープ音波は前記音響光学材料内に過渡回折素子を形成し、前記過渡回折素子と前記光ビームとの間の相互作用が、前記音響光学材料の物理的効果を補償するように前記光ビームの前記波面を調節し、
   前記音響光学材料の前記物理的効果は、前記音響光学材料の熱的ディストーションを含み、前記熱的ディストーションは、前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面の前記ディストーションを少なくとも部分的に発生させるものである、
   ＥＵＶ光源のためのシステム。
8. 前記音響光学材料の前記物理的効果は、前記音響光学材料内の空間的に変化する屈折率を含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記音響光学材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記光学システムには音響ターミネータがなく、前記音響ターミネータは、前記音響光学材料との物理的接続の一部であるか又は物理的に接続されており、前記周波数チャープ音波の吸収、散乱、伝送、又は方向転換のうちの１つ以上を実行するように構成された、要素である、請求項７に記載のシステム。
11. 前記光学システムは、前記波形ジェネレータ及び前記トランスデューサに結合された無線周波数（ＲＦ）電気増幅器を更に含み、前記波形ジェネレータは、前記ＲＦ電気増幅器を介して前記トランスデューサに結合するように構成される、請求項７に記載のシステム。
12. 前記センシング装置は、前記音響光学材料の状態に関するデータを測定するように構成され、前記状態は前記音響光学材料の温度に関する、請求項７に記載のシステム。
13. 一定周波数音波を音響光学材料に印加することであって、前記一定周波数音波は前記音響光学材料内に初期過渡回折素子を形成すること、
    前記音響光学材料を出る光ビームの波面を、前記初期過渡回折素子と相互作用した後に推定すること、
    修正された音波を形成するために前記推定された波面に基づいて前記一定周波数音波を修正することであって、前記修正された音波は周波数チャープを含むこと、及び、
    前記修正された音波を前記音響光学材料に印加することであって、前記修正された音波は補正過渡回折素子を形成し、前記補正過渡回折素子と前記光ビームとの間の相互作用が、前記波面のディストーションを補償するように前記光ビームの前記波面を調節すること、
    を含み、
    前記ディストーションは前記初期過渡回折素子の前記生成によって少なくとも部分的に発生するものであり、
    前記波面の前記ディストーションは前記音響光学材料内の物理的効果によって少なくとも部分的に生じ、前記音響光学材料の前記物理的効果は、前記音響光学材料の熱的ディストーションを含み、前記熱的ディストーションは、前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面の前記ディストーションを少なくとも部分的に発生させるものである、
    方法。
14. 前記音響光学材料を出る前記光ビームの前記波面は、前記音響光学材料の前記温度に基づいて推定される、請求項１３に記載の方法。

Images