KR101077276B1 - A device for modulating a laser - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 변조장치에 관한 것으로, 진공 챔버, 상기 진공 챔버로 입사된 레이저가 진행하는 경로를 형성하는 입사 광학계, 상기 입사 광학계로부터 레이저가 조사되면 표면에서 플라즈마가 발생하여 선택적으로 상기 레이저를 반사시키는 두 개의 플라즈마 거울 및 상기 플라즈마 거울에 조사되는 레이저의 집속도를 제어할 수 있도록 상기 플라즈마 거울의 위치를 조절하는 구동유닛을 구비하는 광조절계 그리고, 상기 광조절계에서 반사된 레이저가 상기 진공 챔버 외측으로 진행하는 경로를 형성하는 반사 광학계를 포함하는 레이저 변조장치에 의해 달성될 수 있다.The present invention relates to a laser modulator, comprising: a vacuum chamber, an incident optical system forming a path through which the laser incident into the vacuum chamber proceeds, and when a laser is irradiated from the incident optical system, plasma is generated on a surface to selectively reflect the laser. A light control system having two plasma mirrors for controlling the position of the plasma mirror to control the focusing speed of the laser beam irradiated to the plasma mirror, and a laser reflected from the light control system outside the vacuum chamber. It can be achieved by a laser modulator comprising a reflective optical system for forming a path to proceed.
본 발명에 의할 경우, 플라즈마 거울의 위치를 조절하여 조사되는 레이저의 집속도를 연속적으로 조절하는 것이 가능한 바, 최적의 집속도에서 최적의 상태로 레이저를 변조할 수 있다. 또한, 플라즈마 거울의 위치를 미세하게 조절하면서 레이저를 조사하는 것이 가능한 바, 하나의 플라즈마 거울을 이용하여 진행할 수 있는 공정 회수가 증가하는 바, 원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to continuously adjust the focusing speed of the irradiated laser by adjusting the position of the plasma mirror, it is possible to modulate the laser to the optimal state at the optimum focusing speed. In addition, since it is possible to irradiate a laser while finely adjusting the position of the plasma mirror, the number of processes that can be progressed using one plasma mirror is increased, thereby reducing the cost.
Description
본 발명은 레이저 변조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마 거울을 이용하여 레이저를 변조하는 레이저 변조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser modulator, and more particularly, to a laser modulator for modulating a laser using a plasma mirror.
일반적인 극초단 고출력 레이저 시스템에서 레이저 펄스의 시간적 모양은 에너지가 증폭되는 동안 가우시안(Gaussian) 형태에서 많이 벗어나게 된다. 그리고, 시간 영역 내에서 주펄스(main pulse) 주위에 증폭된 자발방출(Amplified Spontaneous Emission; ASE)로부터 발생된 선행 펄스와 페데스탈(Pedestal)이 존재하게 된다. In a typical ultra-high power laser system, the temporal shape of the laser pulses deviates much from the Gaussian shape during energy amplification. In the time domain, there is a preceding pulse and a pedestal generated from an Amplified Spontaneous Emission (ASE) around the main pulse.
이러한 형태의 레이저 펄스는 타겟(target)들과의 상호작용에 의해 다양한 이차선원(secondary source)을 발생시키는데, 이러한 이차선원의 특성은 시간적으로 먼저 입사하는 선행펄스와 페데스탈의 세기에 의해 크게 좌우된다.This type of laser pulse generates various secondary sources by interaction with targets, and the characteristics of these secondary sources are largely influenced by the intensity of the preceding pulse and pedestal which are first incident in time. .
최근에는, 1020 W/cm2 이상의 높은 첨두 출력을 갖는 레이저 시스템이 개발되고 있고, 일반적으로 선행 펄스/페데스탈의 주 펄스에 대한 세기 대조비가 10-6∼10-7임을 고려할 경우, 선행펄스/pedestal은 1014W/cm2 이상의 상당히 높은 출력을 갖게 된다. 이 경우 시간적으로 앞선 선행 펄스 및 페데스탈만으로도 타켓과의 상호작용에 의해 플라즈마를 형성할 수 있다. 따라서, 주펄스가 도달되었을 때는 타겟 자체가 이미 다른 환경을 갖게 되어 여러 가지 이차선원의 발생 특성이 향상되는 것을 제한하는 요소로 작용하는 것이다.Recently, 10 20 W / cm 2 A laser system having a high peak output power has been developed, and considering that the intensity contrast ratio of the preceding pulse / pedestal to the main pulse is generally 10 −6 to 10 −7 , the leading pulse / pedestal is 10 14 W / cm 2 or more. It will have a fairly high output. In this case, only the preceding pulse and pedestal leading in time can form the plasma by interaction with the target. Therefore, when the main pulse is reached, the target itself already has a different environment, which acts as a limiting factor for improving the generation characteristics of various secondary sources.
따라서, 선행펄스/페데스탈에 대한 주펄스의 세기 대조비를 증가시킬 수 있도록 플라즈마 거울을 이용하여 여러 가지 이차 선원의 발생 특성을 향상시키는 실험이 수행되고 있다.Therefore, experiments have been performed to improve the generation characteristics of various secondary sources using a plasma mirror so as to increase the intensity contrast ratio of the main pulse to the preceding pulse / pedestal.
구체적으로, 고출력 펨토초 레이저 펄스가 레이저 파장에 투명한 거울에 입사하면, 시간적으로 거울 표면에 먼저 도달하는 선행펄스와 페데스탈은 거울을 투과하게 된다. 그리고, 주펄스의 앞단이 거울의 표면에 도달하게 되는데, 이때 주펄스는 에너지가 높고 펄스폭이 짧기 때문에 거울 표면의 손상 한계(damage threshold)를 넘어서게 된다. 이 과정에서, 거울의 표면은 상기 주펄스에 의해 이온화가 되면서 플라즈마가 발생하는데, 플라즈마 내의 전자 밀도가 입사 레이저 파장에 해당하는 임계 밀도를 넘어서게 되면, 주펄스의 나머지 부분은 거울 표면의 플라즈마에 의해 반사된다. 즉, 대부분의 선행펄스와 페데스탈은 거울을 투과하고, 주펄스의 앞단에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 나머지 주펄스 영역은 반사가 이루어지는 바, 선행펄스/페데스탈에 대한 주펄스의 세기 대조비를 극적으로 향상시키는 것이 가능하다.Specifically, when a high power femtosecond laser pulse is incident on a mirror that is transparent to the laser wavelength, the preceding pulse and pedestal that first reach the mirror surface in time pass through the mirror. In addition, the front end of the main pulse reaches the surface of the mirror, where the main pulse has a high energy and a short pulse width, thus exceeding the damage threshold of the mirror surface. In this process, the surface of the mirror is ionized by the main pulse to generate a plasma. When the electron density in the plasma exceeds the critical density corresponding to the incident laser wavelength, the rest of the main pulse is generated by the plasma of the mirror surface. Reflected. That is, most of the preceding pulses and the pedestal pass through the mirror, and the remaining main pulse region is reflected by the plasma generated by the front end of the main pulse, which dramatically improves the intensity contrast ratio of the main pulse to the preceding pulse / pedestal. It is possible to let.
다만, 이와 같이 플라즈마 거울을 이용하는 경우, 상기 플라즈마 거울로 입사되는 레이저의 집속도에 따라, 플라즈마 거울로부터 반사되는 레이저의 반사율 및 선행펄스/페데스탈에 대한 주펄스의 세기 대조비가 상이하게 달라질 수 있다. 따라서, 최대 반사율 및 최대 세기 대조비를 갖는 레이저로 변조하기 위해서는 집속도를 조절할 필요가 있었으나, 이를 제어하는 것이 복잡하여 상당히 많은 시간이 소요되는 문제가 발생하였다.However, in the case of using the plasma mirror in this way, the reflectance of the laser reflected from the plasma mirror and the intensity contrast ratio of the main pulse to the preceding pulse / pedestal may vary according to the focusing speed of the laser incident to the plasma mirror. Therefore, in order to modulate with a laser having the maximum reflectance and the maximum intensity contrast ratio, it is necessary to adjust the focusing speed, but it is complicated to control it, which causes a considerable time-consuming problem.
한편, 플라즈마 거울은 소정 부위로 레이저가 조사되어 플라즈마가 형성되면, 동일한 위치에 레이저를 조사하여 동일한 결과를 얻는 것이 곤란하다. 따라서 반복적으로 레이저 변조 공정을 수행하고자 하는 경우 플라즈마 거울의 위치를 변경하거나 교체하여야 한다. 종래의 경우 플라즈마 거울의 위치 변경 또는 교체하는 것이 용이하지 않았다.On the other hand, if a plasma mirror is irradiated to a predetermined site and a plasma is formed, it is difficult to obtain the same result by irradiating a laser to the same position. Therefore, if the laser modulation process is to be repeatedly performed, the position of the plasma mirror should be changed or replaced. In the conventional case, it was not easy to change or replace the position of the plasma mirror.
본 발명에서는 상기와 같은 문제를 해결할 수 있도록, 플라즈마 거울에 조사되는 레이저의 집속도를 용이하게 제어할 수 있는 레이저 변조장치를 제공하기 위함이다.In the present invention, to solve the above problems, it is to provide a laser modulation device that can easily control the focusing speed of the laser irradiated to the plasma mirror.
그리고, 플라즈마 거울에 레이저가 조사되는 위치를 용이하게 변경시킬 수 있는 레이저 변조장치를 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a laser modulator capable of easily changing a position at which a laser is irradiated to a plasma mirror.
전술한 본 발명의 목적은, 진공 챔버, 상기 진공 챔버로 입사된 레이저가 진행하는 경로를 형성하는 입사 광학계, 상기 입사 광학계로부터 레이저가 조사되면 표면에서 플라즈마를 발생하여 선택적으로 상기 레이저를 반사시키는 두 개의 플라즈마 거울 및 상기 플라즈마 거울에 조사되는 레이저의 집속도를 제어할 수 있도록 상기 플라즈마 거울의 위치를 조절하는 구동유닛을 구비하는 광조절계 그리고, 상기 광조절계에서 반사된 레이저가 상기 진공 챔버 외측으로 진행하는 경로를 형성하는 반사 광학계를 포함하는 레이저 변조장치에 의해 달성될 수 있다.The above object of the present invention is to provide a vacuum chamber, an incident optical system forming a path through which the laser incident to the vacuum chamber proceeds, and generating a plasma from the surface when the laser is irradiated from the incident optical system to selectively reflect the laser. Light control system having two plasma mirrors and a driving unit for adjusting the position of the plasma mirror to control the focusing speed of the laser irradiated to the plasma mirror, and the laser reflected from the light control system travels outside the vacuum chamber It can be achieved by a laser modulator comprising a reflective optical system to form a path.
여기서, 상기 입사 광학계로부터 조사되는 레이저가 상기 각각의 플라즈마 거울에 순차적으로 반사되어 상기 반사 광학계로 진행할 수 있도록, 상기 각각의 플라즈마 거울은 서로 다른 방향으로 비스듬히 기울어진 상태로 마주하도록 설치될 수 있다.Here, each of the plasma mirrors may be installed to face each other in an inclined direction in different directions so that the laser irradiated from the incident optical system may be sequentially reflected to the respective plasma mirrors and proceed to the reflective optical system.
한편, 상기 입사 광학계는 레이저가 진행 방향을 따라 집광되면서 광조절계 로 입사되도록 구성되고, 상기 구동유닛은 상기 입사 광학계로부터 레이저가 조사되는 경로를 따라 상기 플라즈마 거울을 이동시켜 상기 플라즈마 거울에 조사되는 레이저의 집속도를 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the incident optical system is configured to be incident to the light control system while the laser is focused along the traveling direction, the driving unit is a laser irradiated to the plasma mirror by moving the plasma mirror along the path from which the laser is irradiated from the incident optical system It is preferable to be configured to control the collecting speed of.
따라서, 상기 구동유닛은, 상기 플라즈마 거울의 위치를 이동시킬 수 있는 수평 스테이지를 포함하여 구성될 수 있다.Therefore, the driving unit may be configured to include a horizontal stage that can move the position of the plasma mirror.
나아가, 상기 입사 광학계로부터 조사되는 레이저의 초점이 상기 두 개의 플라즈마 거울 사이에 위치할 수 있도록, 상기 구동 유닛은 상기 플라즈마 거울 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.Furthermore, the driving unit is preferably configured to adjust the distance between the plasma mirrors so that the focus of the laser irradiated from the incident optical system can be located between the two plasma mirrors.
이때, 상기 구동유닛은 상기 각 플라즈마 거울을 각각의 표면 방향을 따라 슬라이딩 시킬 수 있는 액추에이터를 구비하여, 상기 액추에이터를 이용하여 상기 플라즈마 거울 사이의 간격을 조절할 수 있다.In this case, the driving unit may include an actuator capable of sliding the respective plasma mirrors along their respective surface directions, thereby adjusting the distance between the plasma mirrors using the actuators.
한편, 상기 반사 광학계는 상기 두 개의 플라즈마 거울을 중심으로 상기 입사 광학계와 대칭을 이루도록 구성될 수 있다.The reflective optical system may be configured to be symmetrical with the incident optical system around the two plasma mirrors.
이때, 상기 반사 광학계는 위치조절이 가능하게 설치되어, 상기 플라즈마 거울의 위치가 변경되더라도 상기 변경된 플라즈마 거울의 위치를 중심으로 상기 입사 광학계와 대칭적으로 구성될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the reflective optical system is installed to be able to adjust the position, and even if the position of the plasma mirror is preferably configured to be configured symmetrically with the incident optical system with respect to the position of the changed plasma mirror.
구체적으로, 상기 입사 광학계는 상기 진공 챔버 내부로 레이저가 진입하는 진입부, 상기 진입한 레이저를 집광시키는 제1 포물거울, 그리고 상기 제1 포물거울로부터 반사되는 레이저를 상기 플라즈마 거울로 반사하는 제1 반사거울을 포함하여 구성되고, 상기 반사 광학계는 상기 플라즈마 거울로부터 반사되는 레이저가 조사되는 제2 반사거울, 상기 제2 반사거울로부터 반사된 레이저를 평행광으로 전환시키는 제2 포물거울, 상기 제2 포물거울로부터 반사되는 레이저를 상기 진공 챔버 외측으로 배출하는 출구부, 그리고, 상기 제2 반사거울, 제2 포물거울 및 출구부의 위치를 일제히 조절할 수 있는 이송유닛을 포함하여 구성될 수 있다.In detail, the incident optical system may include: an entrance part through which the laser enters into the vacuum chamber, a first parabolic mirror for condensing the laser beam, and a first laser beam reflecting the laser beam reflected from the first parabolic mirror to the plasma mirror; And a reflection mirror, wherein the reflection optical system includes: a second reflection mirror to which the laser reflected from the plasma mirror is irradiated; a second parabolic mirror to convert the laser reflected from the second reflection mirror into parallel light; It may be configured to include an outlet for discharging the laser reflected from the parabolic mirror to the outside of the vacuum chamber, and a transfer unit for adjusting the position of the second reflective mirror, the second parabolic mirror and the outlet.
여기서, 상기 진입부로 입사되는 레이저 광원의 위치 또는 출구부로부터 조사되는 타켓의 위치에 따라 높이 조절이 가능하도록, 상기 진입부 및 출구부는 페리프를 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.Here, the entry part and the exit part may be configured using a riff so that height can be adjusted according to the position of the laser light source incident on the entry part or the target irradiated from the exit part.
이때, 상기 페리스코프는 두 개의 거울로 구성되며, 상기 레이저는 상기 페리스코프를 지나면서 편광 특성이 변경되도록 구성될 수 있다.In this case, the periscope is composed of two mirrors, and the laser may be configured to change polarization characteristics while passing through the periscope.
한편, 상기 구동유닛은 상기 레이저에 의해 조사되는 상기 플라즈마 거울의 위치를 선택적으로 변경할 수 있도록, 상기 레이저가 조사되는 상기 플라즈마 거울의 표면 방향으로 상기 플라즈마 거울을 이동시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the driving unit is preferably configured to move the plasma mirror in the direction of the surface of the plasma mirror to which the laser is irradiated, so as to selectively change the position of the plasma mirror irradiated by the laser.
예를 들어, 상기 구동유닛은 상기 플라즈마 거울의 수직 위치를 변경시킬 수 있는 수직 스테이지 또는 상기 플라즈마 거울을 상기 거울의 표면 방향을 따라 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 엑추에이터를 더 포함하여 구성될 수 있다.For example, the driving unit may further include a vertical stage capable of changing the vertical position of the plasma mirror or an actuator capable of moving the plasma mirror in a horizontal direction along the surface direction of the mirror.
나아가, 상기 플라즈마 거울은 상기 진공 챔버 내측에 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 이때, 상기 플라즈마 거울은 자력을 이용하여 상기 진공 챔버의 내측에 착탈이 이루어지도록 구성되며, 상기 진공 챔버 내측의 기 설정된 세 지점으로 상기 플라즈마 거울의 대응되는 세 지점이 일괄적으로 부착되어, 상기 플라즈마 거울 의 부착과 동시에 정렬이 이루어지는 것이 바람직하다.Furthermore, the plasma mirror may be detachably installed inside the vacuum chamber. In this case, the plasma mirror is configured to be detached from the inside of the vacuum chamber by using a magnetic force, and three corresponding points of the plasma mirror are collectively attached to three preset points inside the vacuum chamber, and the plasma It is desirable that the alignment takes place simultaneously with the attachment of the mirror.
본 발명에 의할 경우, 플라즈마 거울의 위치를 조절하여 조사되는 레이저의 집속도를 연속적으로 조절하는 것이 가능한 바, 최적의 집속도에서 최적의 상태로 레이저를 변조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to continuously adjust the focusing speed of the irradiated laser by adjusting the position of the plasma mirror, it is possible to modulate the laser to the optimal state at the optimum focusing speed.
또한, 플라즈마 거울의 위치를 미세하게 조절하면서 레이저를 조사하는 것이 가능한 바, 하나의 플라즈마 거울을 이용하여 진행할 수 있는 공정 회수가 증가하는 바, 원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, since it is possible to irradiate a laser while finely adjusting the position of the plasma mirror, the number of processes that can be progressed using one plasma mirror is increased, thereby reducing the cost.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 변조장치에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a laser modulator according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 변조장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 세부적인 구성을 도시한 평면도이다.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a laser modulation apparatus according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing a detailed configuration of FIG.
본 발명에 따른 레이저 변조장치는 펄스 압축기(pulse compressor)(미도시)와 타켓 챔버(target chamber)(미도시)사이에 위치하도록 설치할 수 있다. 이때, 레이저 변조장치는 펄스 압축기를 통과한 펨토초 레이저 펄스를 변조한 후 타겟 챔버로 입사시키도록 구성될 수 있다.The laser modulator according to the present invention may be installed to be located between a pulse compressor (not shown) and a target chamber (not shown). In this case, the laser modulator may be configured to modulate the femtosecond laser pulse passing through the pulse compressor and then enter the target chamber.
본 발명에 따른 레이저 변조장치는 내측이 진공 처리되는 진공챔버(10), 진공챔버(10)로 입사되는 레이저의 진행 경로를 형성하는 입사 광학계(100), 입사 광학계(100)에서 조사되는 레이저의 광 특성을 조절하는 광 조절계(200), 그리고, 광 조절계(200)에서 반사되는 레이저가 진공챔버(10) 외측의 타겟 챔버로 진행할 수 있도록 경로를 형성하는 반사 광학계(300)를 포함하여 구성될 수 있다.The laser modulator according to the present invention includes a
상기 진공챔버(10)는 레이저 변조장치의 외관을 형성하며 내측으로는 각종 광학계를 구성하는 광학 기기들이 설치될 수 있다. 본 실시예에서 진공챔버(10)의 크기는 가로, 세로, 높이가 각각 대략 1600m, 1260mm, 679mm을 이루도록 구성하였다.The
한편, 입사 광학계(100)는 진공챔버(10) 내측으로 입사되는 레이저의 진행경로를 형성한다. 그리고, 레이저가 진행하는 방향을 기준으로, 외측으로부터 레이저가 진입하는 진입부(110), 진입부(110)로부터 진행하는 레이저를 집광시키는 제1 포물거울(120), 그리고 제1 포물거울(120)로부터 반사되는 레이저를 상기 광 조절계(200)로 방향을 전환시키는 제1 반사거울(130)이 순차적으로 배치될 수 있다.On the other hand, the incident
여기서, 상기 진입부(110)는 펄스 압축기와 진공 튜브(미도시) 로 연결되어, 펄스 압축기를 통과한 후의 레이저가 진공 튜브를 통하여 진공챔버(10) 내측으로 입사하도록 구성될 수 있다. 이때, 진입부(110)는 페리스코프를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 진공 튜브를 통하여 입사하는 레이저는 페리스코프 외측에 구비되는 반사거울(5)에 의해 경로가 변경되면서, 페리스코프로 구성되는 진입부(110)를 통과하면서 진공챔버(10) 내측으로 입사할 수 있다.Here, the
이때, 페리스코프(110)는 두 개의 반사경으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 지면으로부터 236mm의 높이에서 진행하던 레이저를 366mm의 높이로 전환하여 입사되도록 구성하였다. 다만, 페리스코프의 특성상, 외부의 레이저 광원(본 실시 예의 경우 펄스 압축기)의 높이에 따라 각 반사경의 높이를 용이하게 조절할 수 있다. At this time, the
한편, 본 실시예에서는 레이저가 페리스코프(110)를 통과하면서 레이저 편광특성이 변경되도록 구성하는 것이 가능하다. 일반적으로 플라즈마 거울에서 반사되는 레이저는 레이저의 편광에 따라 반사율 및 세기 대조비가 달라질 수 있다. 즉, P 편광된 레이저는 공명흡수(resonant absorption) 때문에 S 편광된 레이저에 비해서 반사율 및 세기대조비가 현저히 떨어지는 것으로 알려진다. 따라서, 본 실시예의 페리스코프(110)는 외측에서 입사되는 레이저의 편광 특성을 P편광에서 S편광으로 변경시킬 수 있도록 두 개의 반사경을 배치할 수 있다. 도 1의 (x, y, z) 좌표를 이용하여 설명하면, 진입부의 페리스코프는 법선벡터가 (0, -1, 1)를 갖도록 경사 설치되는 제1 반사경과 (-1, 0, -1)의 법선벡터를 갖도록 설치되는 제 2반사경을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 진공튜브를 통해 -x 방향으로 진행하던 레이저는 외측의 반사거울(5)에 의해 +y 방향으로 반사되고, 진입부(110)의 페리스코프에 진입하여 제1 반사경에 의해 +z방향으로 반사된 후, 제2 반사경에 의해 -x방향으로 반사되면서 진공챔버(10) 내측으로 진입할 수 있다. 이와 같은 진입부(110)의 구성은 외부로부터 입사되는 레이저의 진행방향을 유지하면서, 높이를 변경시키고, 편광 방향을 변경시킬 수 있다.On the other hand, in this embodiment, it is possible to configure the laser polarization characteristics are changed while the laser passes through the periscope (110). In general, the reflectance and intensity contrast ratio of the laser reflected by the plasma mirror may vary depending on the polarization of the laser. That is, P-polarized lasers are known to have significantly lower reflectance and intensity contrast ratios than S-polarized lasers due to resonant absorption. Therefore, the
그리고, 제1 포물거울(120)은 비축 포물 거울로 구성되어 상기 진입부(110)를 통해 입사되는 레이저를 집광시킨다. 본 실시예의 제1 포물거울(120)은 1200mm의 유효 초점거리(effective focal length)를 갖는 거울을 사용하며, 비축 각도가 20°를 형성하도록 구성할 수 있다. 따라서, 상기 진입부(110)에서 평행광으로 진입한 레이저는 제1 포물거울(120)에 의해 집속되면서 진공챔버(10) 내측 방향으로 반사될 수 있다.In addition, the first
그리고, 제1 반사거울(130)은 제1 포물거울(120)로부터 600mm 정도 떨어진 위치에서 레이저를 반사시켜 진행방향을 변경할 수 있도록 설치될 수 있다. 이 경우, 동일 평면상에서 레이저의 진행 경로를 적절하게 설계하여, 진공챔버(10)의 규모를 효과적으로 줄일 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1 반사거울(130)은 접는 거울(folding mirror)를 이용하여 구성하였고, 상기 제1 반사거울(130)로부터 반사되는 경로가 제1 반사거울(130)로 입사되는 경로와 23.3°를 이루면서 상기 광 조절계(200)로 입사될 수 있도록 설치할 수 있다.In addition, the
광 조절계(200)는 두 개의 플라즈마 거울(210)을 구비하여 구성된다. 그리고, 각 플라즈마 거울(210)은 입사 광학계(100)로부터 조사되는 레이저에 의해 플라즈마가 발생하여, 상기 플라즈마에 의해 레이저를 선택적으로 반사할 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이 선행펄스 및 페데스탈에 대한 주펄스의 세기 대조비를 향상시킬 수 있는 바, 이후 이차선원의 발생 특성을 향상시킬 수도 있도록 레이저의 광특성을 조절할 수 있다.The
광 조절계(200)는 입사 광학계(100)로부터 조사되는 레이저가 두 개의 플라즈마 거울(210)에 순차적으로 반사되어 반사 광학계(300)로 진행하는 경로를 형성한다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 플라즈마 거울(210)은 서로 다른 방향으로 비스듬하게 기울어진 상태로 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.The
본 실시예의 광 조절계(200)는 레이저가 진행하는 방향으로 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b)이 배치되며, 상기 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b) 사이의 각도는 93.3°를 이루도록 설계하였다. 따라서, 진입부(110)에서 -x축 방향으로 진입하는 레이저는 제1 포물거울(120) 및 제1 반사거울(130)을 거쳐 제1 플라즈마 거울(210a)에서 반사되어 +y축 방향으로 제2 플라즈마 거울(210b)로 입사될 수 있다. In the
한편, 본 발명에 따른 레이저 변조장치의 광 조절계(200)는 플라즈마 거울(210)의 위치를 조절할 수 있는 구동유닛(220)을 구비하여, 상기 플라즈마 거울(210) 표면에 입사하는 레이저의 에너지 집속도를 연속적으로 조절하도록 구성할 수 있다. 광 조절계(200)에 의해 변조되는 레이저의 변조 특성 및 반사율은 플라즈마 거울에 입사되는 에너지의 집속도에 따라 현저하게 달라지는 바, 본 실시예에 의할 경우 레이저의 집속도를 연속적으로 조절하여 최적의 레이저 변조 조건을 선택할 수 있다.On the other hand, the
레이저의 에너지 집속도는 단위 면적 당 에너지 크기로 정의할 수 있다. 따라서, 플라즈마 거울(210)에 입사되는 레이저의 집속도는 거울 표면에 맺히는 레이저의 빔사이즈에 의해 결정된다. 여기서, 레이저는 입사 광학계(100)로부터 기 설정된 유효 초점 거리로 집속되면서 광 조절계(200)로 입사되는 것을 고려할 때, 레이저가 입사되는 경로를 따라 제1 플라즈마 거울(210a)의 위치를 조절하여 상기 집속도를 조절하는 것이 가능하다.The energy focusing speed of a laser can be defined as the amount of energy per unit area. Therefore, the focusing speed of the laser incident on the
본 발명에 따른 구동유닛(220)은 상기 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b) 의 위치를 이동시킬 수 있는 수평 스테이지(222)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 수평 스테이지(222)라 함은, 레이저 진행 경로가 형성하는 수평면 상의 위치를 제어하는 스테이지를 의미할 수 있다.The driving
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1 플라즈마 거울(210a)로 입사되는 레이저의 경로는 x축 및 y축으로부터 소정 각도 기울어진다. 따라서, 본 실시예의 수평 스테이지(222)는 상기 플라즈마 거울(210)의 하측에서 2축 위치조절이 가능하도록 형성되며, 상기 레이저의 입사경로를 따라 플라즈마 거울(210)의 위치를 이동시키면서 집속도를 연속적으로 제어할 수 있다. 즉, 높이 또는 회전 등의 구동이 없이 2축 방향의 구동만으로, 플라즈마 거울에 조사되는 레이저 집속도를 용이하게 제어하는 것이 가능하다.As shown in FIG. 2, in this embodiment, the path of the laser incident on the
이때, 각각의 플라즈마 거울(210)을 개별적으로 이동시킬 수 있도록 두 개의 수평 스테이지를 이용하여 구성하는 것도 가능하나, 두 플라즈마 거울의 위치를 일제히 이동시킬 수 있도록 구성하는 것이 구동 및 정렬에 있어 용이하다. At this time, it is also possible to configure by using two horizontal stages to move each
또한, 제1 반사거울(130)로부터 입사되는 레이저의 경로가 -x와 평행하게 설계되는 경우, 상기 수평 스테이지(222)를 1축 위치조절만이 가능하도록 설계하는 것도 가능하다.In addition, when the path of the laser incident from the
한편, 본 발명과 같이 레이저가 두 개의 플라즈마 거울(210)에 의해 순차적으로 반사되는 경우, 상기 레이저는 각각의 플라즈마 거울(210)에 동일한 집속도로 입사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 빔 프로파일이 개선되어 공간적인 분포가 양호한 레이저를 획득하는 것이 용이하기 때문이다.On the other hand, when the laser is sequentially reflected by the two plasma mirrors 210 as in the present invention, the laser is preferably incident on each
이를 위해, 본 발명에서는 제1 포물거울(120)에 의한 레이저의 초점(f)이 두 플라즈마 거울 사이의 중심에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 레이저의 단면의 지름은 초점을 중심으로 대칭을 이루는 바, 제1, 2 포물거울(120, 320)에 동일한 크기의 단면으로 조사되는 것이 가능하다.To this end, in the present invention, it is preferable to configure the focal point f of the laser by the first
다만, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 거울(210)은 레이저의 입사 경로를 따라 위치가 변경될 수 있다. 이때, 레이저는 제1 포물거울(120)에 의해 기 설정된 유효 초점거리로 집속되므로, 제1 플라즈마 거울(210a)의 위치에 따라 제1 플라즈마 거울(210a)로부터 초점까지의 거리가 다르게 형성된다. 따라서, 플라즈마 거울(210)의 위치가 변경되더라도 두 개의 플라즈마 거울(210) 사이에 레이저의 초점이 위치할 수 있도록, 구동유닛(220)은 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b) 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. (다만, 이때 제1, 제2 플라즈마 거울 사이의 간격이라 함은 레이저의 진행 경로 중 제1, 제2 플라즈마 거울 사이의 경로 간격을 의미하며, 상기 제1, 제2 플라즈마 거울의 중심이라 함은 제1, 제2 플라즈마 거울 사이의 레이저 진행 경로의 가운데 지점을 의미한다.)However, as described above, the position of the
본 실시예에서는 각각의 플라즈마 거울(210)에 설치되는 엑추에이터(224)를 이용하여 상기 각 플라즈마 거울(210)의 간격을 조절할 수 있다. 이때, 상기 엑추에이터(224)는 제1, 제2 플라즈마 거울이 형성하는 사이각을 유지하면서 상기 플라즈마 거울(210) 사이의 간격을 조절하도록 구성할 수 있다.In this embodiment, the distance between the plasma mirrors 210 may be adjusted by using the
도 3은 도 2의 광조절계의 측면을 도시한 측면도이고, 도 4는 도 2의 광조절 계의 수평 단면을 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 광 조절계(200)의 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.3 is a side view showing the side of the light control system of Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view showing a horizontal cross-section of the light control system of FIG. Hereinafter, the configuration of the
도 3에 도시된 바와 같이, 광 조절계(200)는 진공챔버(10) 내측에 고정 설치되는 고정 폴(230), 플라즈마 거울(210), 그리고 상기 고정 폴(230)에 결합되어 상기 플라즈마 거울(210)의 위치를 조절하는 구동유닛(220)으로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
이때, 구동유닛(220)은 고정 폴(230)에 결합된 상태를 유지하는 프레임부(220a)와, 플라즈마 거울 교체시 플라즈마 거울(210)과 함께 프레임부(220a)로부터 분리될 수 있도록 설치되는 착탈부(220b)를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the driving
이때, 프레임부(220a)는 상기 고정폴(230)을 따라 승강하는 수직 스테이지(221)와 결합되어 z축 방향으로 위치조절이 가능한 바, 진공챔버(10) 내측에서 플라즈마 거울(210)의 수직위치를 제어할 수 있다.At this time, the
한편, 착탈부(220b)는 프레임부(220a)에 착탈 가능하게 설치되며, 플라즈마 거울(210)의 수평 방향 위치를 조절할 수 있도록 구성된다. 구체적으로, x축, y축 방향으로 플라즈마 거울(210)의 수평 위치를 조절할 수 있도록, x축 구동자(222a) 및 y축 구동자(222b)를 포함하는 수평 스테이지(222)를 구비할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 레이저의 경로를 따라 플라즈마 거울(210)의 위치를 2축 방향으로 조절하여, 거울에 조사되는 집속도를 조절하는 것이 가능하다.Meanwhile, the
한편, 수평 스테이지(222)의 하측으로는 플라즈마 거울(210)을 소정 각도 회동시킬 수 있는 고니어미터(223)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서 플라즈마 거울(210) 또는 입사 광학계(100) 일부 광학소자의 설치 오차에 의하여 레이저의 진 행 경로가 어긋나게 형성되는 경우, 상기 고니어미터(223)를 소정 각도 회동시키면서 이를 보정하는 것이 가능하다.The lower side of the
나아가, 수평 스테이지(222) 하측으로 두 개의 플라즈마 거울(210)이 각각 연결되며, 이는 고니어미터(223) 하측에 설치되는 두 개의 엑추에이터(224)에 의해 연결될 수 있다. 이때, 액추에이터(224)는 도 4에 도시된 바와 같이, 각 플라즈마 거울(210)의 표면 방향으로 설치되어, 플라즈마 거울(210)을 각 거울의 표면 방향으로 슬라이딩 시킬 수 있다. 따라서, 두 개의 플라즈마 거울(210)이 이루는 사이각을 유지한 상태로 두 플라즈마 거울(210) 사이의 거리를 조절하는 것이 가능하다.Furthermore, two plasma mirrors 210 are respectively connected to the lower side of the
한편, 전술한 바와 같이 착탈부(220b)는 프레임부(220a)로부터 선택적으로 착탈 가능하게 설치된다. 이는, 하나의 플라즈마 거울을 이용하여 레이저를 변조할 수 있는 횟수가 유한한 바, 주기적으로 플라즈마 거울을 교체하기 위함이다.On the other hand, as described above, the
이때, 본 실시예에서는 착탈부(220b)와 프레임부(220a)의 각 결합면(220c) 상에 서로 대응되는 위치에 세 개의 지점을 각각 형성할 수 있다. 그리고, 각 결합면(220c)의 세 지점은 서로 대응되는 위치의 지점과 자력에 의해 결합이 이루어지도록 구성될 수 있다. 따라서, 플라즈마 거울(210) 부착시, 별도의 정렬 단계 없이 결합면의 세 지점에서 일괄적으로 부착되면서 위치가 결정될 수 있다.In this embodiment, three points may be formed at positions corresponding to each other on the coupling surfaces 220c of the
한편, 반사 광학계(300)는 전술한 광 조절계(200)로부터 반사되는 레이저가 진공챔버(10) 외측으로 진행하는 경로를 형성할 수 있다. 이때, 반사 광학계(300)는 상기 플라즈마 거울(210)을 중심으로 입사 광학계(100)와 대칭을 이루도록 구성 될 수 있다. 구체적으로, 레이저의 진행 방향으로 반사 광학계(300)의 구성을 구체적으로 설명하면, 광 조절계(200)로부터 레이저가 조사되는 제2 반사거울(330), 상기 제2 반사거울(330)로부터 반사된 레이저를 평행광으로 전환시키는 제2 포물거울(320), 상기 제2 포물거울로(320)부터 반사되는 레이저를 상기 진공챔버(10) 외측으로 배출하는 출구부(310)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제2 반사거울(330) 및 제2 포물거울(320)은 입사 광학계(100)의 제1 반사거울(130) 및 제1 포물거울(120)과 대응되는 크기 및 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 출구부(310) 또한 전술한 진입부(110)와 대응되도록 페리스코프 및 반사경으로 구성될 수 있다.On the other hand, the reflective
따라서, 상기 광 조절계(200)를 통과한 레이저는 상기 입사 광학계(100)의 광 경로와 대칭으로 형성되는 반사 광학계(300)의 광 경로를 통과하여 진공챔버(10) 외측으로 배출될 수 있다. 이때, 제2 포물거울(320)에 의해 레이저는 제1 포물거울(120)에 의해 집속되기 이전의 단면 지름을 갖는 평행광으로 전환된 후 외측으로 배출될 수 있다. 그리고, 일반적으로 이차선원 발생을 위해 사용되는 레이저의 편광은 P편광을 사용하는 바, 입사 광학계(100)의 진입부(110)에서 P편광으로부터 S편광으로 전환되어 진공챔버(10) 내측을 진행하던 레이저는 상기 출구부(310)의 페리스코프에 의해 다시 P편광으로 전환되어 이차선원 발생을 위한 타겟 챔버로 진행하는 것이 가능하다.Therefore, the laser beam passing through the
다만, 이러한 광 경로를 구성하기 위해서는 플라즈마 거울(210)이 구동유닛(220)에 의해 이동하는 경우에도, 반사 광학계(300)가 두 플라즈마 거울(210)을 중심으로 입사 광학계(100)와 대칭으로 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 플라즈마 거울(210)의 위치가 변경됨에 따라, 상기 반사 광학계(300)의 각 광학소자들이 입사 광학계(100)의 광학소자와 대칭을 형성할 수 있도록, 제2 반사거울(330), 제2 포물거울(320) 및 출구부(310)의 위치를 조절하는 이송유닛(미도시)을 더 포함하는 것이 바람직하다.However, in order to configure such an optical path, even when the
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사 광학계(100)와 반사 광학계(300)는 소정의 x축을 중심으로 대칭을 형성하는 바, 플라즈마 거울(210)의 위치가 x축, y축 방향으로 변경되더라도, 상기 이송유닛은 y축 일축으로만 반사 광학계의 광학소자의 위치를 조절하여 대칭을 이루도록 구성할 수 있다. 구체적으로, 플라즈마 거울(210)의 위치가 변경되어 초점 위치가 y축 방향으로 a만큼 변경되면, 반사 광학계(300)의 이송유닛은 반사 광학계(300)의 각 광학소자의 위치를 y축 방향으로 2a만큼 이동하는 것으로 대칭되는 광경로를 유지할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 2, the incident
이하에서는, 본 실시예에 따른 레이저 변조장치를 이용한 실험예를 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, an experimental example using the laser modulator according to the present embodiment will be described in detail.
일 예로서, 본 실시예에서는 에너지가 2 J이고, 펄스폭은 35 fs이며, 진공챔버(10)에 유입되기 이전의 단면 지름이 70mm인 레이저를 사용할 수 있다. 이때, 제1 플라즈마 거울(210)에 입사되는 레이저 집속도 E와 제1 플라즈마 거울(210)의 레이저 지름 d사이에는 다음과 같은 식이 만족된다.As an example, in this embodiment, a laser having an energy of 2 J, a pulse width of 35 fs, and a cross section diameter of 70 mm before entering the
(단위 J/cm2 ) (Unit J / cm 2 )
즉, 레이저의 단면 지름은 d는 에 비례할 수 있다. 예를 들어, 50J/cm2 와 200J/cm2의 에너지 집속도를 갖기 위해서는, 제1 플라즈마 거울(210a) 표면위에 집속되는 레이저의 단면 지름은 각각 2.26mm와 1.12mm이다.In other words, the cross-sectional diameter of the laser is d Can be proportional to For example, in order to have the energy house rate of 50J / cm 2 and 200J / cm 2, the first plasma mirror (210a) cross-section diameter of the laser that is focused on the surface is 2.26mm and 1.12mm, respectively.
이때, 단면의 지름은 상기 제1 포물 거울(120)로부터 레이저의 경로를 따라 초점의 위치까지 선형적으로 감소하는 바, 광 조절계(200)의 수평 스테이지(222)를 이용하여 상기 제1 플라즈마 거울(210a)의 위치를 레이저의 입사경로를 따라 조절하면서 집속도를 조절할 수 있다.In this case, the diameter of the cross section decreases linearly from the first
한편, 상기와 두 가지 예의 경우 레이저가 닿는 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b)의 두 지점 사이의 거리 L은 다음 식으로 근사될 수 있다.Meanwhile, in the above two examples, the distance L between two points of the first and second plasma mirrors 210a and 210b to which the laser touches may be approximated by the following equation.
(단위 mm) (Unit mm)
이로부터 거리 L은 에 비례함을 알 수 있다. 실험 결과, 50J/cm2 와 200J/cm2의 에너지 집속도에서 두 플라즈마 거울(210) 사이의 거리는 각각 53.11mm, 26.56mm인 것으로 측정되었다.From this distance L It can be seen that it is proportional to. The experimental results, the distance between the two plasma-
이처럼, 제1 플라즈마 거울(210a)에 집속되는 레이저의 집속도를 변경하기 위해서는 상기 플라즈마 거울에 집속도를 조절할 수 있도록, 구동유닛(220)의 수평 스테이지(222)를 이용하여 제어한다. 그리고, 이와 동시에 상기 레이저의 초점 위치가 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b)의 중심에 위치할 수 있도록 상기 각 플라즈마 거울(210)의 엑추에이터(224)를 이용하여 상기 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b) 사이의 간격을 조절한다.As such, in order to change the focusing speed of the laser focused on the
도 6에서는 50J/cm2의 집속도를 갖는 상태에서 200J/cm2의 집속도를 갖도록 플라즈마 거울의 위치를 조절하는 내용을 개략적으로 도시하고 있다. 일반적으로 플라즈마 거울(210)을 이용하는 레이저 변조에 있어서, 반사율이 최대가 되고, 세기 대조비가 최대가 되는 레이저 에너지의 집속도는 일반적으로 50J/cm2 내지 200J/cm2 사이에 존재하는 것으로 여겨지는 바, 본 실험예에서는 50J/cm2의 집속도에서 200J/cm2의 집속도로 범위내에서 구동하도록 실험을 진행하였다.Figure 6 schematically shows the contents position the mirror so as to have a plasma home rate of 200J / cm 2 in a state in which the home rate of 50J / cm 2. In general, according to the laser modulation using a
50J/cm2의 집속도를 갖도록 위치가 설정된 상태에서 두 플라즈마 거울(210) 사이의 거리는 전술한 바와 같이 53.11mm이다. 이에 비해, 200J/cm2의 집속도를 갖는 경우 두 플라즈마 거울(210) 사이의 거리는 26.56mm에 해당하는 바, 두 액추에이터(224)를 거울 표면 방향으로 각각 18.1mm 만큼씩 이동시켜 두 플라즈마 거울(210) 사이의 간격을 제어한다. (단, 이 경우 50J/cm2의 집속도를 갖도록 설정된 위치에서 제1, 제2 플라즈마 거울에 레이저가 조사되는 부분과 동일한 지점에 레이저가 조사되도록 제어하는 경우에 해당한다.)The distance between the two plasma mirrors 210 in the state where the position is set to have a collecting speed of 50 J / cm 2 is 53.11 mm as described above. On the contrary, in the case of having a focusing speed of 200 J / cm 2 , the distance between the two plasma mirrors 210 corresponds to 26.56 mm, and the two
한편, 200J/cm2의 집속도를 갖기 위해 이동해야 하는 위치 좌표를 계산한 후 수평 스테이지(222)를 이용하여 제1, 제2 플라즈마 거울(210a, 210b)의 위치를 조절한다. 본 실험예의 경우, 각각 x축 방향으로 -0.72mm 만큼, y축 방향으로 -12.5mm만큼 이동하여 제1 플라즈마 거울(210a)상에 200J/cm2의 집속도로 레이저가 조사되도록 제어할 수 있다.On the other hand, after calculating the position coordinates to move to have a 200J / cm 2 of the collecting speed, the position of the first and second plasma mirrors (210a, 210b) is adjusted using the
나아가, 상기와 같이 플라즈마 거울(210)의 위치가 변경됨에 따라 반사 광학계(300)의 위치 또한 전술한 바와 같이 이송유닛에 의해 조절되어야 한다. 이때, 레이저의 초점의 위치는 50J/cm2의 위치에 비하여 y축 방향으로 -12.5mm만큼 이동하였는바, 이송유닛은 반사 광학계의 각 광학소자의 위치를 -25mm만큼 y축 방향으로 이동시켜 광경로를 보정하는 것이 바람직하다.Furthermore, as the position of the
도 7은 50J/cm2의 집속도를 갖는 위치를 기준으로, 각 집속도에 따른 수평 스테이지의 x 구동자, y 구동자, 이송 유닛의 움직임을 나타낸 그래프이다. 이와 같이, 본 실시예에 의할 경우, 상기 수평 스테이지(222), 엑추에이터(224) 및 이송유닛을 상기 변위에 따라 조절하면서 제1 플라즈마 거울(210a)에 입사되는 레이저의 집속도를 연속적으로 제어하는 것이 가능하다.FIG. 7 is a graph showing the movements of the x driver, the y driver, and the transfer unit of the horizontal stage with respect to each collecting speed with respect to a position having a collecting speed of 50 J / cm 2 . As described above, in the present embodiment, the
다만, 도 7에서는 50J/cm2 내지 200J/cm2 의 범위내에서 레이저의 집속도를 조절하는 것을 도시하고 있으나 이는 특정 구간의 집속도에 대한 각 구성요소의 변위값을 나타낸 것으로, 전술한 본 실시예의 레이저 변조장치는 각 구성요소를 제어 하여 30J/cm2 내지 1000J/cm2 범위까지 레이저의 집속도 조절이 가능함을 밝혀둔다.However, FIG. 7 illustrates adjusting the laser focusing speed within a range of 50J / cm 2 to 200J / cm 2 , but shows a displacement value of each component with respect to the focusing speed of a specific section. The laser modulator of the embodiment is to control the components to be able to control the laser's focusing speed from 30J / cm 2 to 1000J / cm 2 range.
한편, 본 실시예에서는 제1, 제2 플라즈마 거울의 위치를 제어하는데 있어, 제1, 제2 플라즈마 거울의 수평 방향 위치를 일괄적으로 제어하는 수평 스테이지 및 각 플라즈마 거울을 표면 방향으로 슬라이딩 시키는 두 개의 액추에이터를 이용하였다. 다만, 이는 일예에 불과할 뿐 본 발명이 상기 위치 제어를 위한 구성에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 제1 제2 플라즈마 거울이 개별적인 수평 스테이지에 설치되도록 구성하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the present embodiment, in controlling the positions of the first and second plasma mirrors, a horizontal stage for collectively controlling the horizontal positions of the first and second plasma mirrors and two for sliding each plasma mirror in the surface direction. Two actuators were used. However, this is only an example, and the present invention is not limited to the configuration for the position control. In addition to this, the first second plasma mirror may be configured to be installed on a separate horizontal stage.
다만, 본 실시예와 같이 각 플라즈마 거울을 표면 방향으로 이동시킬 수 있는 엑추에이터를 구비하는 경우, 하나의 플라즈마 거울을 이용하여 보다 많은 레이저 변조 공정을 진행할 수 있는 장점을 갖는다. 전술한 바와 같이, 플라즈마 거울을 이용하여 동일한 변조 효과를 보기 위해서는, 각각의 샷마다 플라즈마 거울의 서로 다른 위치에 레이저를 조사해야 한다.However, in the case of having an actuator capable of moving each plasma mirror in the surface direction as in the present embodiment, there is an advantage that more laser modulation processes can be performed using one plasma mirror. As described above, in order to see the same modulation effect using the plasma mirror, the laser must be irradiated at different positions of the plasma mirror for each shot.
따라서, 본 실시예에 의할 경우, 상기 수평 스테이지(222)를 고정시킨 상태에서 상기 엑추에이터(224)만을 구동시키는 경우, 광 경로를 동일하게 유지한 상태에서 플라즈마 거울(210)로 레이저가 조사되는 위치를 순차적으로 변경시키는 바, 하나의 플라즈마 거울(210)을 효과적으로 사용하는 것이 가능하다.Therefore, according to the present embodiment, when only the
나아가, 구동유닛(220)의 수직 스테이지(221)를 이용하여 하나의 플라즈마 거울(210)을 이용한 샷 회수를 증가시키는 것 또한 가능하다. 상기 수직 스테이지(221)로 플라즈마 거울(210)의 위치를 변경하는 경우도, 레이저의 광경로는 유지 한 상태로 플라즈마 거울(210)로 레이저가 조사되는 위치를 수직 방향으로 변경시킬 수 있기 때문이다.Furthermore, it is also possible to increase the number of shots using one
도 8은 본 실시예를 이용하여 에너지 집속도에 따른 최대 가능한 샷의 회수를 도시한 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예를 이용하여 수평 스테이지를 고정시킨 상태에서 상기 엑추에이터 및 수직 스테이지를 조절하여 공정을 수행하는 경우 100J/cm2 이상의 집속도에서는 1000회에 해당하는 공정을 진행하는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 플라즈마 거울을 이용하여 잦은 교체 없이 효율적인 실험 진행이 가능하다.8 is a graph showing the maximum possible number of shots according to the energy focusing speed using the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the case where the process is performed by adjusting the actuator and the vertical stage while the horizontal stage is fixed using the present embodiment, a process corresponding to 1000 times is performed at a collecting speed of 100 J / cm 2 or more. It is possible to. Therefore, using one plasma mirror, efficient experiment progress is possible without frequent replacement.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 변조장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도,1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a laser modulator according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 세부적인 구성을 도시한 평면도,2 is a plan view showing the detailed configuration of FIG.
도 3은 도 2의 광조절계의 측면을 도시한 측면도이고, 도 4는 도 2의 광조절계의 수평 단면을 도시한 단면도이다.3 is a side view showing the side of the light control system of Figure 2, Figure 4 is a cross-sectional view showing a horizontal cross-section of the light control system of FIG.
도 5는 본 실시예를 이용한 실험예에서 레이저 집속도에 따른 레이저 단면 지름 및 두 플라즈마 거울사이의 간격을 도시한 그래프,5 is a graph showing the laser cross-sectional diameter and the distance between two plasma mirrors according to the laser focusing speed in the experimental example using the present embodiment,
도 6은 본 실험예에 따른 광학소자의 위치 조절 내용을 도시한 개략도,6 is a schematic view showing the position adjustment of the optical element according to the present experimental example,
도 7은 본 실험예에서 레이저 집속도에 따른 각 광학소자의 위치 조절 내용을 도시한 그래프, 그리고,7 is a graph showing the position adjustment of each optical element according to the laser focusing speed in the present experimental example, and
도 8은 본 실시예를 이용하여 레이저 집속도에 따른 최대 가능한 샷의 회수를 도시한 그래프이다. 8 is a graph showing the maximum possible number of shots according to the laser focusing speed using the present embodiment.
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