JP7493063B2 - 長いファイバ寿命を有する中空コアファイバベースの広帯域放射ジェネレータ - Google Patents
長いファイバ寿命を有する中空コアファイバベースの広帯域放射ジェネレータ Download PDFInfo
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Description
[0001] 本出願は、全体として本明細書に援用される、2020年7月8日に出願された欧州特許出願第20184730.8号及び2021年4月13日に出願された欧州特許出願第21167961.8号の優先権を主張するものである。
1. ポンプ放射の受け取り時に広帯域出力を発生させるように構成された広帯域光源デバイスであって、広帯域光源デバイスが、
光学コンポーネントであって、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物と、
を含む、光学コンポーネントを含み、
ガス混合物が、広帯域放射の発生のために構成された少なくとも1つの第1のガスと、ガス混合物の熱伝導率を向上させ、及び/又は広帯域放射の発生中に引き起こされる衝撃波の音響制振を提供するように構成された少なくとも1つの第2のガスとの混合物を含み、さらに、ガス混合物が、モル分率で10ppm(parts-per-million)以下の水素を含む、広帯域光源デバイス。
2. ポンプ放射の受け取り時に広帯域出力を発生させるように構成された広帯域光源デバイスであって、広帯域光源デバイスが、
光学コンポーネントであって、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物と、
を含む、光学コンポーネントを含み、
ガス混合物が、広帯域放射の発生のために構成された少なくとも1つの第1のガスと、ガス混合物の熱伝導率を向上させ、及び/又は広帯域放射の発生中に引き起こされる衝撃波の音響制振を提供するように構成された少なくとも1つの第2のガスとの混合物を含み、さらに、ガス混合物が、モル分率で4%以下の水素を含む、広帯域光源デバイス。
3. 少なくとも1つの第2のガスが、原子ガスを含む、又は原子ガスから成る、条項1又は2に記載の広帯域光源デバイス。
4. 少なくとも1つの第2のガスが、ヘリウムを含む、又はヘリウムから成る、条項3に記載の広帯域光源デバイス。
5. 少なくとも1つの第1のガスが、第2のガスよりも大きい原子量を有する原子ガスを含む、又は第2のガスよりも大きい原子量を有する原子ガスから成る、条項3又は4に記載の広帯域光源デバイス。
6. 少なくとも1つの第1のガスが、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数を含む、又はクリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数から成る、条項5に記載の広帯域光源デバイス。
7. 少なくとも第1のガスが、1つ若しくは複数の分子ガスを含む、又は1つ若しくは複数の分子ガスから成る、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
8. 少なくとも1つの第2のガスが、1つ若しくは複数の分子ガスを含む、又は1つ若しくは複数の分子ガスから成る、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
9. 1つ又は複数の分子ガスが、窒素、酸素、H2Oの範囲から選択される、条項8に記載の広帯域光源デバイス。
10. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の少なくとも2%を構成する、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
11. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の少なくとも10%を構成する、条項1~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
12. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の30%~70%を構成する、条項1~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
13. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の40%~60%を構成する、条項1~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
14. 少なくとも1つの第1のガスがキセノンから成り、及び少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、50%以上のモル分率を構成する、条項4~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
15. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の20%以下を構成するキセノンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の80%以上を構成するヘリウムから成る、条項14に記載の広帯域光源デバイス。
16. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の10%以下を構成するキセノンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の90%以上を構成するヘリウムから成る、条項14に記載の広帯域光源デバイス。
17. 少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、20%以上のモル分率を構成する、条項4~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
18. 少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、それぞれ、モル分率でガス混合物の50%±10%及び
19. 少なくとも1つの第1のガスがアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、10%以上のモル分率を構成する、条項4~9の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
20. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の70%以下を構成するアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の30%以上を構成するヘリウムから成る、条項19に記載の広帯域光源デバイス。
21. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の90%以下を構成するアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の10%以上を構成するヘリウムから成る、条項19に記載の広帯域光源デバイス。
22. HC-PCFが、単一リングHC-PCFを含む、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
23. ポンプ放射を発生させるためのポンプ放射源をさらに含む、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
24. ガス混合物の最適音響制振周波数が、ポンプ放射源によって発生されるポンプ放射の繰り返し率と実質的に一致する、条項23に記載の広帯域光源デバイス。
25. ガス混合物のガス組成が、ポンプ放射の繰り返し率に対するガス混合物の最適音響制振周波数の一致のために構成される、条項24に記載の広帯域光源デバイス。
26. ガス混合物の最適音響制振周波数と一致するようにポンプ放射の繰り返し率を調整するように構成される、条項24又は25に記載の広帯域光源デバイス。
27. ポンプ放射の繰り返し率が、HC-PCFの内側クラッド構造の音響共振周波数の何れとも一致しないようにポンプ放射源が構成される、条項23~26の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
28. HC-PCFの内側クラッド構造が、1つ又は複数の石英管を含む、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
29. ガス混合物が、発生する広帯域放射のスペクトル領域を規定するように構成される、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
30. 広帯域出力が、200nm~3000nmの波長範囲、又は400~2000nmなどのこの範囲内のサブレンジを含む、先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイス。
31. 先行する条項の何れか一項に記載の広帯域光源デバイスを含むメトロロジデバイス。
32. スキャトロメータメトロロジ装置、レベルセンサ、又はアライメントセンサを含む、条項31に記載のメトロロジデバイス。
33. 広帯域放射出力を発生させ、及び
ポンプ放射を出力するためのポンプ放射源と、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物と、
を含むように構成された放射源配置を構成する方法であって、方法が、
ガス媒体の最適音響制振周波数をポンプ放射源によって発生するポンプ放射の繰り返し率と実質的に一致させることを含む、方法。
34. ガス媒体の最適音響制振周波数をポンプ放射の繰り返し率と一致させるようにガス媒体のガス組成を最適化することを含む、条項33に記載の方法。
35. ガス媒体の最適音響制振周波数と一致するようにポンプ放射の繰り返し率を調整することを含む、条項33又は34に記載の方法。
36. ポンプ放射の繰り返し率が、HC-PCFの内側クラッド構造の音響共振周波数の何れとも一致しないように、ポンプ放射の繰り返し率を最適化することを含む、条項33~35の何れか一項に記載の方法。
37. 広帯域放射出力を発生させ、及び
ポンプ放射を出力するためのポンプ放射源と、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物と、
を含むように構成された放射源配置を構成する方法であって、方法が、
ポンプ放射の繰り返し率が、HC-PCFの内側クラッド構造の音響共振周波数の何れとも一致しないように、ポンプ放射の繰り返し率を最適化することを含む、方法。
38. ガス混合物が、少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも1つの第2のガスを含み、少なくとも1つの第1のガスが、広帯域放射の発生のために構成され、少なくとも1つの第2のガスが、ガス混合物の熱伝導率を向上させ、及び/又は広帯域放射の発生中に引き起こされる衝撃波の音響制振を提供するように構成され、さらに、ガス混合物が、モル分率で10ppm(parts-per-million)以下の水素を含む、条項33~37の何れか一項に記載の方法。
39. 第2のガスが、原子ガスを含む、条項38に記載の方法。
40. 第2のガスが、ヘリウムを含む、条項39に記載の方法。
41. 第1のガスが、第2の原子ガスよりも大きい原子量を有する原子ガスを含む、条項39又は40に記載の方法。
42. 第1の原子ガスが、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンの範囲から選択される、条項41に記載の方法。
43. 広帯域放射出力を発生させ、及び
ポンプ放射を出力するためのポンプ放射源と、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物と、
を含むように構成された放射源配置を構成する方法であって、方法が、
ガス混合物の熱伝導率、
ガス混合物の熱拡散率、又は
熱伝達機構の1つ又は複数を最適化することによって、ガス混合物のヘリウムのモル分率を最適化することを含む、方法。
44. 熱伝達機構の最適化が、少なくとも1つの第1のガスに関して、重い分子量を有するガス又はガス混合物を選ぶことを含む、条項43に記載の方法。
45. 少なくとも1つの第1のガスの分子量が、ヘリウムの分子量よりも少なくとも10倍重い、条項44に記載の方法。
46. ヘリウムのモル分率が最適化されている間に、ガス混合物の各構成要素ガスの分圧が実質的に維持される、条項44又は45に記載の方法。
47. 広帯域光源デバイスの光学コンポーネントであって、光学コンポーネントが、ポンプ放射の受け取り時に広帯域出力を発生させ、及び
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
HC-PCFを充填するガス混合物であって、ガス混合物が、広帯域放射の発生のために構成された少なくとも1つの第1のガスと、ヘリウムを含む、又はヘリウムから成る少なくとも1つの第2のガスとの混合物を含む、ガス混合物と、
を含むように構成される、光学コンポーネント。
48. 少なくとも1つの第1のガスが、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数を含む、又はクリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数から成る、条項47に記載の光学コンポーネント。
49. 少なくとも第1のガスが、1つ若しくは複数の分子ガスを含む、又は1つ若しくは複数の分子ガスから成る、条項47又は48に記載の光学コンポーネント。
50. 少なくとも1つの第2のガスが、1つ又は複数の分子ガスを含む、条項47~49の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
51. 1つ又は複数の分子ガスが、窒素、酸素、H2Oの範囲から選択される、条項50に記載の光学コンポーネント。
52. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の少なくとも2%を構成する、条項47~51の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
52. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の少なくとも10%を構成する、条項47~51の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
53. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の30%~70%を構成する、条項47~51の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
54. 第2のガスが、モル分率でガス混合物の40%~60%を構成する、条項47~51の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
55. 少なくとも1つの第1のガスがキセノンから成り、及び少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、50%以上のモル分率を構成する、条項47に記載の光学コンポーネント。
56. 少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の80%以上を構成するヘリウムから成る、条項55に記載の光学コンポーネント。
57. 少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の90%以上を構成するヘリウムから成る、条項55に記載の光学コンポーネント。
58. 少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、20%以上のモル分率を構成する、条項47に記載の光学コンポーネント。
59. 少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、それぞれ、モル分率でガス混合物の50%±10%及び
60. 少なくとも1つの第1のガスがアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、少なくとも1つの第2のガスが、10%以上のモル分率を構成する、条項47に記載の光学コンポーネント。
61. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の70%以下を構成するアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の30%以上を構成するヘリウムから成る、条項60に記載の光学コンポーネント。
62. 少なくとも1つの第1のガスが、モル分率でガス混合物の90%以下を構成するアルゴンから成り、少なくとも1つの第2のガスが、モル分率でガス混合物の10%以上を構成するヘリウムから成る、条項60に記載の光学コンポーネント。
63. HC-PCFが、単一リングHC-PCFである、条項47~62の何れか一項に記載の光学コンポーネント。
64. 広帯域放射出力を発生させるように構成された放射源配置用の光学コンポーネントを構成する方法であって、方法が、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)、及びHC-PCFを充填する第1のガスを含むガス混合物を選択することと、
ガス混合物内に存在するべきヘリウムの最適モル分率を決定することであって、ヘリウムの最適モル分率が、
ガス混合物の熱伝導率を向上させること、
ガス混合物の熱拡散率を向上させること、又は
所望の熱伝達機構を選択すること、
のうちの1つ又は複数に基づく、決定することと、
を含む、方法。
65. 所望の熱伝達機構を選択するために、第1のガスに関して、重い分子量を有するガス又はガス混合物を選択することをさらに含む、条項64に記載の方法。
66. 少なくとも1つの第1のガスの分子量が、ヘリウムの分子量よりも少なくとも10倍重い、条項65に記載の方法。
67. ヘリウムのモル分率が決定されている間に、ガス混合物の各構成要素ガスの分圧が実質的に維持される、条項65又は66に記載の方法。
Claims (15)
- 広帯域光源デバイスの光学コンポーネントであって、前記光学コンポーネントが、ポンプ放射の受け取り時に広帯域放射を発生させ、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、
前記HC-PCFを充填するガス混合物であって、前記ガス混合物が、前記広帯域放射の前記発生のための少なくとも1つの第1のガスと、前記ガス混合物の熱コンディショニング及び/又は前記ガス混合物内の音波の制振のための少なくとも1つの第2のガスとの混合物を含み、前記第2のガスがヘリウムを含むか又はヘリウムから成る、ガス混合物と、
を含む、光学コンポーネント。 - 前記少なくとも1つの第1のガスが、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数を含むか、又はクリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンのうちの1つ若しくは複数から成る、請求項1に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第2のガスが、1つ又は複数の分子ガスをさらに含む、請求項1に記載の光学コンポーネント。
- 前記1つ又は複数の分子ガスが、窒素(N2)、酸素(O2)、H2Oのうちの1つ又は複数から選択される、請求項3に記載の光学コンポーネント。
- 前記第2のガスが、モル分率で前記ガス混合物の少なくとも10%を構成する、請求項1に記載の光学コンポーネント。
- 請求項1の前記光学コンポーネントを含み、及び前記ポンプ放射を発生させるためのポンプ放射源をさらに含む、広帯域光源デバイス。
- 請求項6に記載の前記広帯域光源デバイスを含む、メトロロジデバイス。
- 前記少なくとも1つの第1のガスがキセノンから成り、及び前記少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、前記少なくとも1つの第2のガスが、50%以上のモル分率を構成する、請求項1に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第2のガスが、モル分率で前記ガス混合物の80%以上を構成するヘリウムから成る、請求項8に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、及び前記少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、前記少なくとも1つの第2のガスが、20%以上のモル分率を構成する、請求項1に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第1のガスがクリプトンから成り、及び前記少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、それぞれ、モル分率で前記ガス混合物の50%±10%及び
- 前記少なくとも1つの第1のガスがアルゴンから成り、及び前記少なくとも1つの第2のガスがヘリウムから成り、前記少なくとも1つの第2のガスが、10%以上のモル分率を構成する、請求項11に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第1のガスが、モル分率で前記ガス混合物の70%以下を構成するアルゴンから成り、及び前記少なくとも1つの第2のガスが、モル分率で前記ガス混合物の30%以上を構成するヘリウムから成る、請求項12に記載の光学コンポーネント。
- 前記少なくとも1つの第1のガスが、モル分率で前記ガス混合物の90%以下を構成するアルゴンから成り、前記少なくとも1つの第2のガスが、モル分率で前記ガス混合物の10%以上を構成するヘリウムから成る、請求項12に記載の光学コンポーネント。
- 広帯域放射を発生させるための放射源配置のための光学コンポーネントを構成する方法であって、前記方法が、
中空コアフォトニック結晶ファイバ(HC-PCF)と、前記広帯域放射を発生させるための第1のガス及びヘリウムを含む第2のガスを含む、前記HC-PCFを充填するガス混合物とを選択することと、
前記ガス混合物内に存在するべきヘリウムの最適モル分率を決定することであって、ヘリウムの前記最適モル分率が、
前記ガス混合物の熱伝導率を向上させること、
前記ガス混合物の熱拡散率を向上させること、又は
所望の熱伝達機構を選択すること、
のうちの1つ又は複数に基づく、決定することと、
を含む、方法。
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