WO2016207042A1 - Verstärkeranordnung - Google Patents

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WO2016207042A1
WO2016207042A1 PCT/EP2016/063724 EP2016063724W WO2016207042A1 WO 2016207042 A1 WO2016207042 A1 WO 2016207042A1 EP 2016063724 W EP2016063724 W EP 2016063724W WO 2016207042 A1 WO2016207042 A1 WO 2016207042A1
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WO
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laser radiation
beam splitter
polarization
amplifier
optical modulator
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Rainer Flaig
Sven-Silvius SCHAD
Alexander Killi
Christian Stolzenburg
Dominik Bauer
Aleksander BUDNICKI
Florian Jansen
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Trumpf Laser GmbH
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Trumpf Laser GmbH
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    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
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    • H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2325—Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers
    • H01S3/2341—Four pass amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to an amplifier arrangement, an EUV radiation generating device having such an amplifier arrangement, a laser processing machine with such an amplifier arrangement and a method for operating the amplifier arrangement.
  • a hybrid fiber MOPA Master Oscillator Power Amplifier
  • the multi-pass amplifier is an amplifier with a thin, disc-shaped amplifier medium, which amplifies the power of the laser radiation pre-amplified by the fiber amplifier stages.
  • Amplifier has an optical arrangement which generates a multiple incidence of the pulsed laser radiation on the disc-shaped amplifier medium.
  • No. 8,995,052 B1 describes a multi-stage solid-state MOPA which has a mode-locked laser for generating a pulse train. The pulses are fed to a fast electro-optical shutter, the
  • the electro-optical shutter has polarization-rotating elements, polarization beam splitter and a Pockels cell that can be operated either with high-frequency pulses with fixed short or long pulse durations.
  • the electro-optical shutter is followed by a multipass amplifier.
  • the electro-optical shutter selects every N th pulse of the pulse train and supplies the selected pulses to the multipass amplifier.
  • the multipass amplifier sends amplified seed pulses back to the electro-optical shutter and the shutter rejects or transmits the amplified pulses depending on whether the duration of the RF pulses is short or long.
  • the transmitted amplified pulses are fed to a further optical amplifier.
  • Multipass disk laser amplifiers are supplied to the seed pulse of a Yb-doped fiber oscillator.
  • the fiber oscillator is protected from feedback by means of three Faraday solenoids.
  • a driver laser arrangement for an EUV radiation generating device has become known, for example, from US 2009/0095925 A1.
  • the driver laser arrangement described has a beam source for generating pulsed laser radiation and one or more optical amplifiers
  • the beam source of the pulsed laser radiation Amplification of the pulsed laser radiation.
  • Driver laser arrangement is used to generate so-called seed pulses, which are amplified in the or in the optical amplifiers to high laser powers of several kW, possibly of 10 kW or more.
  • the laser radiation amplified by the driver laser arrangement is transmitted via a beam guiding device
  • Focusing device supplied, which focuses the laser radiation and the laser beam in a target area. In the target area becomes a target material
  • an amplifier arrangement which can be used, for example, for such a driver laser arrangement and which has an optical amplifier for amplifying pulsed laser radiation and a reflective element to which a portion of the laser radiation emerging from the optical amplifier optical amplifier is reflected back.
  • the amplifier arrangement has an optical isolator arranged in the beam path of the laser radiation, which has a polarizer device for the
  • Phase shift device has. At least the polarizer means of the optical isolator is positioned at a location where the laser radiation has a laser power of more than 500W.
  • the object of the invention is to provide amplifier arrangements which enable increased signal amplification and / or improved isolation against back reflections, for example for laser material processing or for the generation of EUV radiation.
  • the invention is also based on the object to provide an EUV radiation generating device with such an amplifier arrangement and a laser processing machine with such an amplifier arrangement.
  • an amplifier arrangement comprising: an optical amplifier for amplifying pulsed laser radiation, a first retroreflector and a second
  • Retroreflector wherein the amplifier is arranged in a beam away the laser radiation between the first retroreflector and the second retroreflector, wherein in the beam path between the first retroreflector and the amplifier, a polarization beam splitter is arranged, the laser radiation having a first polarization state along the beam path between the passing both retroreflectors and couples the laser radiation with a second polarization state of the beam path between the two retroreflectors, and wherein in the beam path between the polarization beam splitter and the second retroreflector, preferably between the amplifier and the second retroreflector, a phase shifting device for generating a fixed phase shift is arranged to laser radiation having the first polarization state in laser radiation with the second
  • the laser media in the form of
  • Amplifier arrangement is the optical amplifier between two retroreflectors (typically in the form of two end mirrors). Due to the predetermined phase shift of the phase shift device, which generates a rotation of the (linear) polarization state of the coupled via the polarization beam splitter in the beam path between the two retroreflectors laser radiation in a double pass, the beam away between the polarization beam splitter and the second retroreflector in which the optical amplifier is arranged to be traversed four times before the amplified laser radiation leaves the beam path between the two retroreflectors via the polarization beam splitter. In this way, the number of passes of the laser radiation through the optical amplifier with respect to those described above
  • Amplifier arrangements are increased. This results in an increased
  • the phase shifting device is typically for generating a
  • Phase shift of A / 4 formed in the propagation of the laser radiation from the polarization beam splitter to the second retroreflector taking into account any polarization rotation of the amplifier or the amplifier medium and possibly further in the beam path between the polarization beam splitter and the second retroreflector are.
  • the laser radiation is converted into circularly polarized laser radiation.
  • Laser radiation which has passed through the phase shift device is reflected back at the second retroreflector and passes through the phase shift device a second time, the circularly polarized laser radiation in linearly polarized laser radiation with a second, perpendicular to the first
  • Phase shift device for example in the form of a ⁇ / 4 plate is oriented correctly. If the optical amplifier to be operated with linearly polarized laser radiation, it is convenient to arrange the phase-shifting device between the optical amplifier and the second retroreflector. It goes without saying that the phase shifting device is not necessarily designed as a single optical component must, but if necessary, the phase shift of ⁇ / 4 or of a total of h / 2 (in a double pass) can be divided into two or more optical components. This is the case in particular if, in addition to the phase shifting device, further optical elements are present in the beam path between the two
  • Retroreflektoren are arranged, which also cause a (fixed) phase shift of the laser radiation, such as disc-shaped laser-active media for amplifying the laser radiation, etc.
  • a phase shift of the laser radiation such as disc-shaped laser-active media for amplifying the laser radiation, etc.
  • Retroreflector are arranged so that the polarization beam splitter can be realized as a single device that produces a fixed phase shift of ⁇ / 4 and a total of K / 2 (at double pass).
  • the polarization beam splitter is typically a
  • Polarization beam splitter comprising a beam splitter surface e.g. in the form of a coating, is reflected at the laser radiation with a first (linear) polarization state and at the laser radiation with a second (linear)
  • Polarization state which is aligned perpendicular to the first (linear) polarization state, is transmitted, or vice versa.
  • the described first polarization state may be a
  • Polarization state act in which the field strength vector of the laser radiation is perpendicular to an incident plane, which contains the beam incidence direction and the surface normal of the surface of the polarization beam splitter (s-polarization).
  • the second polarization state described above is in this case a polarization state in which the field strength vector of the laser radiation is parallel to the plane of incidence (p polarization).
  • the first polarization state may be p-polarization and the second polarization state may be s-polarization.
  • the polarization beam splitter can match the laser radiation with the first
  • Amplifier let pass by the laser radiation is deflected or reflected at the beam splitter surface, while laser radiation with the second
  • the amplifier arrangement additionally comprises a seed laser device for generating the pulsed laser radiation and an optical modulator for generating an adjustable phase shift or an adjustable deflection angle of the laser radiation, which is arranged between the seed laser device and the polarization beam splitter.
  • the optical modulator can be operated in at least two operating states, which differ from one another in the phase shift or in the deflection angle.
  • the optical modulator together with further optical components, eg polarization beam splitters, serves to separate the beam away from the laser radiation generated by the seed laser device from the beam path of the laser radiation amplified by the optical amplifier or to decouple the amplified laser radiation from the amplifier arrangement ,
  • the optical modulator can be designed for this purpose to set a polarization state of the laser radiation and be formed for example as an electro-optical modulator.
  • modulator can also be designed to generate an adjustable deflection angle of the laser radiation, as is the case for example in an acousto-optic modulator.
  • Optical modulators which influence the laser radiation in other ways and which make it possible to generate a separation of the beam paths between the amplified and the laser radiation to be amplified of the seed laser device, can be used in the case of the invention
  • Amplifier arrangement are used.
  • the optical modulator for example in the form of an electro-optical modulator
  • the state of polarization of the pulsed laser radiation generated by the seed laser device can be altered in order to selectively couple laser radiation into the beam path between the two retroreflectors or to guide it to the beam trap.
  • the optical modulator can be operated for this purpose as a switch and be switched between two operating states: In a first operating state of the optical modulator typically generates a
  • Phase shift of h / 2 in a second operating state, the optical modulator does not produce a phase shift.
  • the operating state of the optical modulator can be determined whether linearly polarized laser radiation is coupled into the beam path between the two retroreflectors or directed to the beam trap.
  • Polarization beam splitter is arranged.
  • An arrangement with two or more beam splitter surfaces arranged one behind the other in the beam in order to produce an optical function that can be generated with a single beam splitter surface is referred to as a polarization beam splitter in the context of this application.
  • the polarization beam splitter is typically formed, laser radiation of the seed laser device, the second after passing through the optical modulator
  • Polarization state to couple into the beam path between the retroreflectors.
  • a beam trap can be dispensed with.
  • the amplifier arrangement additionally comprises a further polarization beam splitter, wherein the optical modulator, typically in the form of an electro-optical modulator, is arranged in a beam path between the polarisatton beam splitter and the further polarization beam splitter, wherein the further polarization Beam splitter transmits laser radiation having the first polarization state of the seed laser device to the optical modulator and wherein the further polarization beam splitter laser radiation with the second
  • Polarization state out of the beam path between the polarization beam splitter and the other polarization beam splitter decouples.
  • the laser radiation of the seed laser source is coupled in this case via the further polarization beam splitter, with a lateral coupling is advantageous.
  • the coupling-in direction of the laser radiation of the seed laser source typically does not coincide with the outcoupling direction, along which the laser radiation from the beam away between the polarization beam splitter and the other
  • Polarization beam splitter is coupled out.
  • the coupling-in direction of the seed laser radiation and the outcoupling direction or the propagation direction of the amplified laser radiation can in particular run perpendicular to one another. If the optical modulator does not produce any phase shift of the laser radiation, the laser radiation coupled to the polarization beam splitter, which has the second polarization state, arrives at the further polarization beam splitter and is decoupled therefrom in the outcoupling direction.
  • the further polarization beam splitter which has the second polarization state
  • Laser radiation propagates to a (further) beam trap.
  • the laser radiation propagating in opposition to the coupled-out laser radiation is typically laser radiation amplified in the amplifier arrangement, which is reflected on an object, for example on a diaphragm or on a workpiece, if the amplifier arrangement in a beam source
  • the amplifier arrangement is used in an EUV radiation generating device, it may be in the Object to act a target material of the EUV radiation generating device.
  • the further polarization beam splitter typically has a beam splitter surface which reflects s-polarized back-reflected laser radiation, which runs counter to the propagation direction of the decoupled amplified laser radiation, to the further beam trap and transmits p-polarized back-reflected laser radiation, or vice versa.
  • Modulator can be used as an optical isolator to prevent the entry of amplified, back-reflected laser radiation into the beam path between the two
  • the back-reflected laser radiation is typically polarized, but may also be unpolarized and therefore have radiation components in two mutually perpendicular polarization states.
  • Back-reflected unpolarized laser radiation having the first polarization state is passed from the further polarization beam splitter to the further beam trap.
  • the laser radiation having the second polarization state transmitted by the further polarization beam splitter is converted by the optical modulator into laser radiation having the first polarization state if the optical modulator is operated in a (first) operating state which produces a phase shift of K / 2.
  • the back-reflected laser radiation having the first polarization state that has passed through the optical modulator is passed to the beam trap at the polarization beam splitter. In this way, the entire is reflected back
  • the optical isolator described here is advantageous since it also withstands high laser powers in the kW range or possibly in the multi-kW range. It is understood that the optical isolator described here also in a
  • Amplifier arrangement can be used, which has no phase shift direction and no first retroreflector, so that the beam path between the polarization beam splitter and the (second) retroreflector is traversed only twice.
  • Such an amplifier arrangement is described below.
  • the phase shifting device is a ⁇ / 4 Plate.
  • a phase shifting device typically consists of a plate-shaped, birefringent material which has a thickness which causes a phase shift of the laser radiation by ⁇ / 4, where ⁇ denotes the wavelength of the laser radiation.
  • ⁇ denotes the wavelength of the laser radiation.
  • the phase shift device for generating a ⁇ / 4 phase shift can also be realized in other ways than by a plate of a birefringent material, for example by the use of a refiective phase-shifting optics.
  • the optical modulator is between a first operating state for feeding the laser radiation from the seed laser device to the polarization beam splitter and a second
  • the switching between the first and the second operating state can be carried out in the manner described above.
  • the deflection angle of the laser radiation differs in the two operating states, so that a coupling-in direction of the laser radiation deviates from a coupling-out direction. Since with an acousto-optical modulator, a deflection takes place at an angle other than 0 ° due to diffraction effects, which as a rule only occurs with
  • the acousto-optic modulator in an operating condition has a deflection angle of 0 °, i. E. is inactive.
  • the acousto-optical modulator generates a deflection angle of 0 °, by the absolute value generated during the deflection
  • Modulators may typically be based on the provision of additional optical signals
  • Components for separating the injected from the seed laser device and the decoupled from the amplifier arrangement amplified laser radiation are dispensed with.
  • a further aspect of the invention relates to an amplifier arrangement, comprising: a seed laser device for generating pulsed laser radiation, an optical amplifier for amplifying the pulsed laser radiation in the beam path is arranged between a retroreflector and a polarization beam splitter, and an optical modulator for generating an adjustable
  • Polarization beam splitter is arranged, wherein the polarization beam splitter
  • Laser radiation having the first polarization state which is opposite to that at the further polarization beam splitter from the beam path between the
  • Polarization beam splitter and the further polarization beam splitter propagated laser radiation propagated to supply a further beam trap.
  • the advantage of the invention according to the second aspect of the invention differs from the further described embodiment of the amplifier arrangement according to the first aspect, in which an optical isolator is realized, only in that there is only one retroreflector and that no phase shift device is present, so that the optical amplifier is only passed through twice.
  • Such an amplifier arrangement can be used, for example, if the overall amplification is already sufficiently large, so that the optical amplifier does not have to be traversed more than twice.
  • the optical isolation is possible, as in the case of the amplifier arrangement described above, inter alia by the fact that the seed laser device couples the pulsed laser radiation in a coupling-in direction into the further polarizer device, which differs from the outcoupling direction or the propagation direction of the amplified laser radiation.
  • the optical amplifier comprises at least one multipass amplifier.
  • a multipass amplifier is understood to mean an amplifier in which the laser-active medium is more typical As a solid medium, it is run through several times.
  • the multipass amplifier typically has at least one, typically a plurality of deflection mirrors to reflect the laser radiation back to the laser active medium.
  • Such a multipass amplifier may optionally also have an end mirror to realize a double pass through the multipass amplifier.
  • optical amplifier with at least one multipass amplifier typically leads to a comparatively long beam path of the laser radiation within the optical amplifier and thus to a
  • Coupling of the pulsed laser radiation must be switched from a first operating state to a second operating state and for the switching of the optical modulator a non-negligible switching time is needed.
  • the duration of the laser radiation in the optical amplifier should be longer than the sum of the pulse duration of a pulse of the pulsed laser radiation and twice the switching time of the optical modulator.
  • the M u lti p ss strength at least one
  • a laser disk disk-shaped laser-active medium
  • the path of the laser radiation through a laser disk as the amplifier medium is short, so that a laser disk is typically run through several times in order to generate sufficient amplification of the laser radiation.
  • the multiple passage leads to a comparatively long duration of the laser radiation through the multipass amplifier, which, for example, in the
  • the laser radiation can, for example, cover more than approximately 60 m of beam path in the case of a 32-fold passage through the laser disks, which corresponds to a running time of approximately 200 ns, so that a sufficient period of time is available for the double switching of the optical modulator.
  • the optical modulator is an electro-optical Modulator, in particular a Pockels cell, or an acousto-optical modulator,
  • an electro-optical modulator preferably a Pockels cell
  • the Pockels cell may optionally itself comprise a further phase shift device which produces a constant phase shift of, for example, ⁇ / 2 or ⁇ / 4 and which is e.g. may be formed in the form of a plane plate made of a birefringent material.
  • a further phase shift device which produces a constant phase shift of, for example, ⁇ / 2 or ⁇ / 4 and which is e.g. may be formed in the form of a plane plate made of a birefringent material.
  • Phase shift of ⁇ / 2 generated without for this purpose a control signal or a (high) voltage must be applied to the Pockels cell.
  • the electro-optical modulator can be operated with a smaller (high) voltage, since only one adjustable
  • Phase shift of - ⁇ / 4 or + ⁇ / 4 must be generated. It is understood that a different division between the constant and the adjustable phase shift of the electro-optical modulator are possible, which have a phase shift of K / 2 between the two operating states result.
  • the use of a ⁇ / 2 plate in the electro-optic modulator is particularly favorable in the case where the first operating state of the optical modulator represents the ground state, i. when the optical modulator is operated significantly longer in the first operating state than in the second operating state.
  • the optical modulator can compensate for the effect of the further phase shifter, i. generate a fixed phase shift opposite, same phase shift, so that when passing through the laser beam through the optical modulator no
  • the amplifier arrangement additionally comprises at least one further optical amplifier for amplifying the latter
  • the further amplifier may likewise be a multipass amplifier, for example a disk laser amplifier, whose Disk-shaped laser medium is repeated several times. But it is also possible that the further optical amplifier is formed in another way and, for example, has a rod-shaped laser medium.
  • the amplifier arrangement additionally comprises a further optical modulator for selecting pulses of the pulsed laser radiation of the seed laser device to be amplified.
  • Modulator which may be formed, for example, as an electro-optical or as an acousto-optical modulator, makes it possible to selectively select individual pulses in a seed laser device which generates pulses with a high repetition rate and supply them to the optical amplifier for amplification.
  • the non-selected pulses can be supplied to a beam trap, for example. If the seed laser device generates polarized laser radiation, it is advantageous to connect the pulses via a further electro-optical modulator in combination with another
  • Polarization beam splitter to select or redirect to the beam trap.
  • a further optical modulator in the form of an acousto-optic modulator, a selection of pulses can be made.
  • the amplifier arrangement in this case serves as a so-called driver laser arrangement for the EUV radiation generating device, which in addition to the amplifier arrangement typically has a beam guiding device for guiding the amplified laser radiation to a focusing device.
  • the focusing device focuses the amplified laser radiation on a target area at which a target material is introduced. The target material goes to the
  • Amplifier arrangement not common in the first amplifier of an amplifier chain of eg two or three linear amplifiers, as in driver laser arrangements for EUV light sources, but in the beam path between two of the amplifiers, wherein the coupling takes place in the reverse direction, ie counter to the propagation direction of the laser radiation emerging from the amplifier arrangement.
  • the amplifier or amplifiers arranged in the beam path before coupling in this case, due to the retroreflectors or at least twice, if necessary
  • the / the other amplifier (s) in the beam away from the laser radiation after the coupling of the seed laser radiation is / are arranged, however, are only once pass through, along the propagation direction emerging from the amplifier arrangement or
  • a further aspect of the invention relates to a laser processing machine which has a power consumption as described above.
  • Laser processing machine uses the amplifier arrangement as a beam source and typically has a beam guiding device to guide the laser radiation from the amplifier arrangement to the workpiece.
  • Laser processing machine also typically includes a
  • Control device for controlling actuators for generating a
  • Work piece at a desired location for example, cutting or welding to edit.
  • Another aspect of the invention relates to a method for operating a
  • Laser radiation is coupled out of the beam path between the retroreflectors or from the beam path between the retroreflector and the polarization beam splitter, in a first operating state in which laser radiation is converted with the first polarization state into laser radiation having the second polarization state, and operating the optical modulator during a second period, in which pulsed laser radiation from the beam path between the retroreflectors or between the polarization beam splitter and the
  • Retroreflector is coupled, in a second operating state, in the beam path between the polarization beam splitter and the other
  • Polarization beam splitter a polarization state of the laser radiation is maintained, or vice versa.
  • the optical modulator which is typically an electro-optic modulator in this case, is operated in the first mode when no laser radiation is emitted from the beam path between the two
  • Retroreflektoren or between the polarization beam splitter and the retroreflector is coupled out.
  • an optical isolator is formed by the polarization beam splitter, the further polarization beam splitter and the optical modulator, which prevents the entry of back-reflected laser radiation into the optical amplifier (see above).
  • the second operating state of the optical modulator is only used to remove the laser radiation from the other
  • Disconnect polarization beam splitter so that the second period typically not significantly greater than the pulse duration of a decoupled pulse
  • Laser radiation is. If a respective pulse of the pulsed laser radiation
  • Fig. 1 a, b are schematic representations of an embodiment of a
  • Laser processing machine with an amplifier arrangement with a electro-optical modulator in a first and in a second
  • Fig. 3a, b are schematic representations of an embodiment of a
  • Amplifier arrangement with an acousto-optic modulator in a first and in a second operating state
  • Fig. 4a, b are schematic representations of another embodiment of a
  • FIG. 1 a, b show an exemplary structure of an amplifier arrangement 1, which is integrated in a laser processing machine 30 and which has an optical
  • the seed laser device 4 can be used, for example, to generate pulsed laser radiation with powers in the range of approximately 50 W to 100
  • the seed laser device 4 can optionally superimpose the laser radiation of several beam sources spatially, in polarization and / or in the wavelength ) optical amplifier one
  • Focusing device for the amplified laser radiation 3 and on the representation of drives for generating a relative movement between the workpiece W and the laser radiation 3 and of other components of the
  • the optical amplifier 2 is arranged in the beam path 6 between a first retroreflector 7a and a second retroreflector 7b, each of which is illustrated by way of example as a plane mirror.
  • a polarization beam splitter 8 is arranged in the example shown and in the beam path 6 between the optical amplifier 2 and the second retroreflector 7b is a phase shifting device, for example in the form of a ⁇ / 4- Plate 9 arranged.
  • Amplifier 2 are arranged, provided that the optical amplifier 2 for the
  • Amplification of circularly polarized laser radiation 3 is designed.
  • the polarization beam splitter 8 has a beam splitter surface 8a, which may be formed, for example, in the form of a (thin) polarization-selective coating.
  • the beam splitter surface 8a reflects laser radiation 3, which has a first (linear) polarization state s, which is referred to below as s-polarization and in which the field strength vector of the laser radiation 3 is aligned perpendicular to the plane of the drawing.
  • the beam division surface 8a of the polarization beam splitter 8 transmits laser radiation 3, which has a second (linear) polarization state p, which is referred to below as p-polarization and in which the field strength vector of the laser radiation 3 lies in the plane of the drawing.
  • a Strahlteiier Chemistry 10a of another polarization beam splitter 10 is formed, which is arranged between the seed laser device 4 and an optical modulator 11, which is formed in the example shown as a Pockels cell.
  • the amplifier arrangement 1 additionally has a beam trap 12, which is arranged with respect to the polarization beam splitter 8, more precisely with respect to its beam dividing surface 8a, so that it absorbs s-polarized laser radiation 3 having the first polarization state s and passing through the optical modulator 11 has, so that it is reflected at the Strahlteiier arrangements 8a of the polarization beam splitter 8.
  • the amplifier arrangement 1 also has a further beam trap 13, which with respect to the Strahlteiier Chemistry 10 a of the further polarization beam splitter 10 such is arranged, that this laser radiation 3 intercepts, which emanates from the seed laser device 4 and the second polarization direction p, so that it is transmitted from the beam splitter surface 10a of the weathered polarization Strahlteiiers 10.
  • Beam splitter surface 10a is at an angle of, for example, 45 ° to
  • Propagation direction of the laser radiation 3 (in the example shown from right to left) aligned, which is transmitted to the beam guiding device 31 and the amplifier assembly 1 leaves (see Fig. 1 b).
  • Back-reflected laser radiation 3 ' which has the first state of polarization s and which opposes the
  • Propagation direction of the laser radiation 3 (in the example shown from left to right) runs, is reflected by the beam splitter surface 10a of the further polarization Strahlteiiers 10 and directed to the other beam trap 13.
  • the beam splitter surface 10a may be favorable to use at an angle deviating from 45.degree
  • Fig. 1a shows the amplifier arrangement 1 in a first operating state B1 of the optical modulator 1 1, in which this one Phase shift of A / 2 generated, while in Fig. 1 b, the optical modulator 11 is shown in a second operating state B2, in which this generates no phase shift.
  • the pulsed laser radiation 3 emitted by the seed laser device 4 is unpolarized and impinges on the beam splitter surface 10a of the further polarization beam divider 10, at which laser radiation 3 with the second polarization state p is transmitted to the further beam trap 13.
  • Polarization state s is reflected at the beam splitter surface 10a of the other polarization Strahlteiiers 10 and passes through the optical modulator 1 first
  • the optical modulator 11 in FIG. 1 a is in the first operating state B 1, in which it has a phase shift of
  • the laser radiation 3 with the second polarization state p is transmitted by the polarization beam splitter 8 and enters the beam path 6 between the two retroreflectors 7a, 7b.
  • the beam path 6 between the retroreflectors 7a, 7b, in which the optical amplifier 2 is arranged, is traversed a total of four times in the example shown, before the
  • Laser radiation 3 is coupled via the polarization beam splitter 8, as will be described in detail below.
  • the p-polarized laser radiation 3 transmitted by the polarization beam splitter 8 passes through the optical amplifier 2 for the first time and strikes the suitably oriented ⁇ / 4 plate 9, at which the p-polarized laser radiation 3 is converted into circularly polarized laser radiation 3 which is incident on the second retroreflector 7b and reflected therein, thus completing the first pass through the optical amplifier 2.
  • the laser radiation 3 reflected at the second retroreflector 7b which is also shown by a solid line in FIGS. 1a, b, passes through the beam path 6 through the optical amplifier 2 in the opposite direction a second time.
  • the laser radiation 3 first passes through the suitably oriented ⁇ / 4 plate 9 a second time, whereby the circular polarization state of the laser radiation 3 is converted into the first (linear) polarization state s.
  • the laser radiation 3 strikes the optical amplifier 2 on the polarization beam splitter 8, at the
  • Beam splitter surface 8a is deflected to the first retroreflector 7a.
  • the laser radiation 3 is reflected back into itself and passes through the optical amplifier 2 or the beam away 6 between the two retroreflectors 7a, 7b for a third time.
  • the laser radiation 3 reflected by the first retroreflector 7a is first deflected at the polarization beam splitter 8 and then passes through the optical amplifier 2 before it again encounters the ⁇ / 4 plate 9 at which the first polarization state s of the Laser radiation 3 is converted into a circular polarization state.
  • Retroreflector 7b reflected laser radiation 3 again passes through the ⁇ / 4 plate 9, so that it is p-polarized and passes through the optical amplifier 2 a fourth time.
  • the incident on the polarization beam splitter 8 laser radiation 3 with the second polarization state P is transmitted from the beam splitter surface 8a and from the beam path 6 between the two retroreflectors 7a, 7b
  • the laser beam 3 for the duration which the laser radiation 3 requires for passing through the optical modulator 11 is shifted from the first operating state B1 shown in FIG in Fig. 1 b shown second
  • Polarization state p is transmitted from the beam splitter surface 10 a of the further polarization beam splitter 10 in the direction of the beam guiding device 31.
  • the beam guiding device 31 is traversed only once.
  • the amplifier arrangement 1 can have one or, if appropriate, a plurality of further optical amplifiers, which are arranged in the beam path after the further polarization beam splitter 10 and are passed through by the laser radiation 3 only once.
  • Amplifier 2 which is arranged between the two retroreflectors 7a, 7b, despite the use of a low seed power of the seed laser device 4, a high total gain of the amplifier arrangement 1 can be achieved.
  • laser radiation 3 ' (see Fig. 1 a), which undesirably on an object, for example on the workpiece W, a diaphragm or on a target Materiaf an EUV Radiation generating device (see below) is reflected back into the optical amplifier 2 are reflected back and there possibly a significant, unwanted power extraction in
  • Modulator 1 1 used as an optical isolator.
  • the optical modulator 1 1 is for the suppression of the back-reflected laser radiation 3 ', which is shown in Fig. 1a by a dotted line, operated in the first operating state B1, in which the optical modulator 1 1 generates a phase shift of K / 2.
  • the optical modulator 1 1 is for the suppression of the back-reflected laser radiation 3 ', which is shown in Fig. 1a by a dotted line, operated in the first operating state B1, in which the optical modulator 1 1 generates a phase shift of K / 2.
  • back-reflected laser radiation 3 ' is typically wholly or partially polarized, but may also be unpolarized and first encounters the other polarization beam splitter 10, on which that portion of the back-reflected laser radiation 3', which has the first polarization state s, to the further beam trap thirteenth is diverted.
  • the proportion of the back-reflected laser radiation 3 'with the second polarization state p passes through the optical modulator 1 1 and is in
  • optical modulator 1 1 is in the first operating state B1
  • this or the arrangement shown in Fig. 1 a, b allows optical isolation, which protects the optical amplifier 2 against back-reflected laser radiation 3 '.
  • the optical modulator 11 is typically operated for a comparatively long period T1 in the first operating state B1 shown in FIG. 1a and only during the coupling out of the pulsed laser radiation 3 from the beam path 6 between the retroreflectors 7a, 7b in the second operating state B2
  • the period of time T2 in which the electro-optical modulator 11 is operated in the second operating state B2 is typically only slightly greater than the pulse duration of an amplified laser pulse of the laser radiation.
  • the pulses of the pulsed laser radiation 3 generated by the seed laser device 4 are generated in a time-coordinated manner
  • Amplifier assembly 1 is designed in total such that during the second period T2 no back-reflected laser radiation 3 'arrives at the optical modulator 1 1.
  • the temporal synchronization of the generation of the pulsed laser radiation 3 of the seed laser source 4 with the circuit of the optical modulator 1 between the two operating states B1, B2 can be performed by means of a (not shown) Control device done. Since the optical modulator 1 1 is operated significantly longer in the first operating state B1 than in the second operating state B2, it is favorable if the optical modulator 1 1, in the example shown, the Pockels cell, a
  • Phase shift device which generates a constant phase shift of K / 2. In this way, it is only necessary during the time period T2 to apply a high voltage signal to the Pockels cell in order to connect to it
  • the positions of the seed laser device 4 and the beam guiding device 31 in the beam path 6a can be reversed.
  • the operating conditions B1, B2 of the electro-optical modulator 1 are suitably adapted.
  • Fig. 2 shows very schematically an EUV radiation generating device 20, which has an amplifier arrangement 1, which differs from the amplifier arrangement 1 shown in connection with Fig. 1 a, b in that they instead of two retroreflectors 7a, 7b, only a retroreflector 7, which at the location of the second retroreflector 7b of Fig. 1 a. b shown
  • Amplifier arrangement 1 is arranged.
  • the power amplifier 1 shown in FIG. 2 furthermore differs from the amplifier arrangement of FIG. 1 a, b in that it does not have a ⁇ / 4 plate, so that the beam path 6 between the
  • Polarization beam splitter 8 and the retroreflector 7 of the laser radiation 3 is traversed only twice.
  • the operation of the amplifier arrangement 1 of Fig. 3 is carried out in the manner described in connection with Fig. 1 a, b.
  • the optical amplifier 2 has a first and second multipass amplifier 2a, 2b, each having a laser disk 14 as a gain medium or as a laser-active medium, which is pumped by means of pump radiation, not shown.
  • the laser radiation 3 is reflected by means of deflecting mirrors 15 several times to the respective laser disk 14, so that it is repeatedly traversed by the laser radiation 3, before this respective multipass disk laser amplifiers 2a, 2b leaves.
  • 2 has an (optional) further optical amplifier 5, which is traversed only once by the laser radiation 3 amplified in the optical amplifier 2.
  • the further optical amplifier 5 can also be designed as a multipass amplifier, for example as a multipass disk laser amplifier. It is understood that, as an alternative to the example shown in FIG. 2, the optical amplifier 2 may have more or less than two amplifier stages, which may be in the form of a multipass amplifier 2a, 2b, for example.
  • the further amplifier 5 may also have one, two or more amplifier stages.
  • the laser radiation 3 generated and amplified by the amplifier arrangement 1 is guided via a beam guiding device 21, not shown, to a focusing device 22, which can be transmissive and / or reflective.
  • Focusing device 22 serves to the laser beam 3 generated by the seed laser device 4 and amplified by the optical amplifiers 2, 5 at a
  • Focus target area on which a target material 23 is introduced Upon irradiation with the pulsed laser radiation 3, the target material 23 changes into a plasma state and emits EUV radiation, which is focused by means of a collector mirror 24.
  • the collector mirror 24 has an opening for the passage of the laser radiation 3.
  • a portion of the amplified laser radiation 3 is reflected back to the amplifier assembly 1 on the target material 23, similar to those discussed above
  • the amplifier arrangement 1 shown in FIG. 2 has a further (optional) optical modulator 16 which is arranged between the seed laser device 4 and the second polarization beam splitter 10.
  • the further optical modulator 16 can be used to select individual pulses 17 from the pulsed laser radiation 3 generated by the seed laser device 4 or the pulse sequence generated by the seed laser device 4 in order to amplify them in the amplifier arrangement 1.
  • the further optical modulator 16 may be, for example, an electronic optical modulator or to act an acousto-optic modulator.
  • the pulses not selected for amplification by the further optical modulator 16 are fed to a further beam trap (not shown) or (in the case of a polarized seed laser device 4) to the further beam trap 13.
  • the power unit north ng 1 shown in FIG. 2 may alternatively be designed in the manner described in connection with FIGS. 1a, b and passed through four times.
  • the optical amplifier 2 may be formed in the amplifier device 1 shown in Figs. 1a, b, such as the optical amplifier 2 shown in Fig. 2, and may have one, two or more multipass amplifiers 2a, 2b, for example can be designed as a multipass disk laser amplifier.
  • the amplifier arrangement 1 shown in Fig. 1a, b may comprise one or more further optical amplifiers, which are only passed through once.
  • the power amplifier 1 shown in FIGS. 1 a, b can likewise have a further optical modulator 16 for selecting pulses 17 of the seed laser device 4.
  • Fig. 3a, b and in Fig. 4a, b two further examples of amplifier arrangements 1 are described, which differ substantially from the amplifier arrangement 1 shown in Fig. 1a, b substantially in that these instead of the electro-optical modulator 1 1 have an acousto-optic modulator 1 1 a.
  • the acousto-optical modulator 11a is between a first operating state B1 for feeding the laser radiation 3 from the seed laser device 4 to the polarization beam splitter 8 and a second operating state B2 for coupling the amplified laser radiation 3 away from the beam 6a between the seed - Switched laser device 4 and the polarization beam splitter 8, wherein the decoupled laser radiation 3 in the example shown, a further optical amplifier 5 is supplied. It is understood that the decoupled laser radiation 5 does not necessarily have to be further strengthened.
  • the acousto-optic modulator 1 1 a which may for example be in the form of a Bragg cell, generates a first deflection angle ⁇ 1 of the laser radiation 3 of 0 °, ie the acousto-optic modulator 1 1 a is inactive in the first operating state B1 and does not deflect the laser radiation 3.
  • the laser radiation 3 is supplied to the polarization beam splitter 8, enters the beam path 6 between the two retroreflectors 7a, 7b and is amplified. Since the further optical amplifier 5 at a second deflection angle ⁇ 2 to the line of sight between the seed laser device 4 and the
  • Polarization beam splitter 8 is arranged, is reflected on a component back-reflected laser radiation 3 'of the acousto-optic modulator 11a in the first
  • Operating state B1 is not guided to the polarization beam splitter 8, but leaves it without deflection and is absorbed by a beam trap 12.
  • the acousto-optic modulator 11 a thus serves in the first operating state B1 as an optical isolator, i. to avoid the coupling of back-reflected
  • the generated by the seed laser device 4 laser radiation 3 is generated in the example shown with the second polarization state p, so that the provision of a beam trap for absorbing laser radiation 3 with the first
  • Polarization state s on a first retroreflector 7a opposite side of the polarization beam splitter 8 can be omitted.
  • a seed laser device 4 can be provided which generates, for example, unpolarized laser radiation 3.
  • a (further) beam trap can be provided in order to receive the laser radiation 3 with the first polarization direction s
  • FIG. 3b shows the acousto-optic modulator 1a in the second operating state B2, in which the latter deflects the amplified laser radiation 3 at a second deflection angle ⁇ 2 of, for example, 1 ° to the further optical amplifier 5.
  • the second operating state B2 is assumed only during a comparatively short period of time T2 in order to decouple a pulse of the amplified laser radiation 3 from the amplifier arrangement 1, while the acousto-optical modulator 11a is comparatively long in the first operating state B1, ie inactive, is operated.
  • the amplifier arrangement 1 shown in FIG. 4 a, b differs from the amplifier arrangement 1 shown in FIGS. 3 a, 3 essentially in that the
  • the acousto-optic modulator 11a is active in the first operating state B1 shown in FIG. 4a and deflects the laser radiation 3 of the seed laser device 4 below a first one
  • Deflection angle ⁇ 1 for example, from about 1 °, so that the laser radiation 3 is guided to the polarization beam splitter 8. At the same time it is reflected back
  • the amplified laser radiation 3 passes through the acousto-optical modulator 11 without deflection and is coupled out of the amplifier arrangement 1 via the further optical amplifier 5.
  • the absolute power loss in the acousto-optic modulator 1 1 a is smaller than in the amplifier structure shown in FIGS. 3 a, b.
  • the isolation from the back-reflected laser radiation 3 ' is typically lower than in the amplifier arrangement 1 shown in Fig.
  • stator arrangement 1 shown in FIGS. 4 a, b is therefore particularly advantageous in the case where laser radiation 3 'with little back-reflection is to be expected.
  • Amplifier arrangements 1 do not necessarily need two retroreflectors 7a, 7b, but optionally, as in Fig. 2, only a single retroreflector 7 may have.
  • the amplifier arrangements 1 shown in Figs. 3a, b and 4a, b can also be used in laser processing machines 30, in EUV radiation generating devices 20, or in other applications requiring high laser power.

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Abstract

Eine Verstärkeranordnung (1), umfassend: einen optischen Verstärker (2) zur Verstärkung von Laserstrahlung (3), einen ersten Retrorefiektor (7a) und einen zweiten Retrorefiektor (7b), wobei der Verstärker (2) in einem Strahlweg (6) der Laserstrahlung (3) zwischen dem ersten Retrorefiektor (7a) und dem zweiten Retrorefiektor (7b) angeordnet ist, wobei im Strahl weg (6) zwischen dem ersten Retrorefiektor (7a) und dem Verstärker (3) ein Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, der Laserstrahlung (3) mit einem ersten Polarisationszustand (s) entlang des Strahlwegs (6) zwischen den beiden Retroreflektoren (7a, 7b) passieren lässt und der Laserstrahlung (3) mit einem zweiten Polarisationszustand (p) aus dem Strahlweg (6) zwischen den beiden Retroreflektoren (7a, 7b) auskoppelt, und wobei im Strahlweg (6) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem zweiten Retrorefiektor (7b) eine Phasenschtebe-Einrichtung (9) zur Erzeugung einer festen Phasenverschiebung (λ/4) zur Umwandlung von Laserstrahlung (3) mit dem ersten Polarisationszustand (s) in Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) und umgekehrt angeordnet ist, eine Seed-Lasereinrichtung (4) zur Erzeugung der Laserstrahlung (3), sowie einen optischen Modulator (11) der zur Erzeugung einer einstellbaren Phasenverschiebung (λ/2, 0) der Laserstrahlung (3) oder eines einstellbaren Ablenkwinkels der Laserstrahlung (3) ausgebildet ist und der zwischen der Seed-Lasereinrichtung (4) und dem Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, wobei der Polarisations-Strahlteiler (8) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3) der Seed- Lasereinrichtung (4), die nach dem Durchlaufen des optischen Modulators (11) den zweiten Polarisationszustand (p) aufweist, in den Strahlweg (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) einzukoppeln, und wobei zum Schutz des optischen Verstärkers (2) vor an einem Objekt (W) rückreflektierter, verstärkter Laserstrahlung (3') entweder der optische Modulator (11, 11a) ausgebildet ist, in einem ersten Betriebszustand (B1), in dem keine gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) ausgekoppelt wird, Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) in Laserstrahlung (3) mit dem ersten Polarisationszustand (s) umzuwandeln und über den Polarisations- Strahlteiler (8) zu einer Strahlfalle (12) zu leiten, oder in dem ersten Betriebszustand (B1 ) die rückreflektierte Laserstrahlung (3') zu einer Strahlfalle (12, 13) abzulenken.

Description

Verstärkeranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung, eine EUV- Strahlungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Verstärkeranordnung, eine Laserbearbeitungsmaschine mit einer solchen Verstärkeranordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Verstärkeranordnung.
Aus der US 8,508,844 B2 ist eine hybride Faser-MOPA(„Master-Osztllator-Power- Amplifier")-Anordnung bekannt geworden, welche mehrere in Reihe geschaltete Faser- Verstärker-Stufen mit einer abschließenden Leistungsverstärker-Stufe in Form eines Multipass-Verstärkers aufweist. Der Master-Oszillator ist ausgebildet, einen gepulsten Laserstrahl zu erzeugen. Bei dem Multipass-Verstärker handelt es sich um einen Verstärker mit einem dünnen, scheibenförmigen Verstärkermedium, welches eine Leistungsverstärkung der von den Faser- Verstärker-Stufen vorverstärkten Laserstrahiung vornimmt. Der Multipass-Verstärker weist eine optische Anordnung auf, welche einen mehrfachen Einfall der gepulsten Laserstrahlung auf das scheibenförmige Verstärkermedium erzeugt.
In der US 8,995,052 B1 ist ein mehrstufiger Festkörper-MOPA beschrieben, der einen modengekoppelten Laser zur Erzeugung einer Pulsfolge aufweist. Die Pulse werden einem schnellen elektro-optischen Shutter zugeführt, der
polarisationsdrehende Elemente, Polarisations-Strahlteiler und eine Pockelszelle aufweist, die wahlweise mit Hochfrequenz-Pulsen mit fest vorgegebenen kurzen oder langen Pulsdauern betrieben werden kann. Dem elektro-optischen Shutter ist ein Multipass-Verstärker nachgeschaltet. Der elektro-optische Shutter selektiert jeden N- ten Puls der Pulsfolge und führt die selektierten Pulse dem Multipass-Verstärker zu. Der Multipass-Verstärker schickt verstärkte Seed-Pulse zu dem elektro-optischen Shutter zurück und der Shutter verwirft oder transmittiert die verstärkten Pulse in Abhängigkeit davon, ob die Dauer der Hochfrequenz-Pulse kurz oder lang ist. Die transmittierten verstärkten Pulse werden einem weiteren optischen Verstärker zugeführt.
Der Artikel„Regenerative thin disk amplifier with combined gain spectra producing 500 μϋ sub 200 fs pulses" von U. Buenting et al., Optics Express, Vol. 17, No. 10, 2009, pp. 8046-8050, beschreibt einen regenerativen Verstärker mit einem
Multipass-Scheibenlaserverstärker, dem Seed-Pulse eines Yb-dotierten Faser- Oszillators zugeführt werden. Der Faser-Oszillator wird mit Hilfe von drei Faradaylsolatoren vor Rückkopplungen geschützt.
In dem Artikel„1 .1 kW average Output power from a thin-disk multipass amplifier for ultrashort laser pulses" von Jan-Philipp Negel et al., Optics Letters, Vol. 38, No. 24, 2013, pp. 5442-5445 ist eine Verstärkeranordnung beschrieben, der einen Multipass- Verstärker mit einer Laserscheibe aufweist» die mehrfach durchlaufen wird. Die Ve rstä rke ra no rd n u ng weist zusätzlich einen Retroreflektor und eine λ/4-Platte auf, um einen doppelten Durchlauf der Laserstrahlung durch den Multipass-Verstärker zu realisieren.
Eine Treiberlaseranordnung für eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung ist beispielsweise aus der US 2009/0095925 A1 bekannt geworden. Die dort
beschriebene Treiberlaseranordnung weist eine Strahlquelle zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung und einen oder mehrere optische Verstärker zur
Verstärkung der gepulsten Laserstrahlung auf. Die Strahlquelle der
Treiberlaseranordnung dient zur Erzeugung von so genannten Seed-Pulsen, die in dem bzw. in den optischen Verstärkern auf hohe Laserleistungen von mehreren kW, ggf. von 10 kW oder darüber verstärkt werden. Die von der Treiberlaseranordnung verstärkte Laserstrahlung wird über eine Strahlführungseinrichtung einer
Fokussiereinrichtung zugeführt, welche die Laserstrahlung bzw. den Laserstrahl in einem Zielbereich fokussiert. In dem Zielbereich wird ein Target-Material
bereitgestellt, welches bei der Bestrahlung mit dem Laserstrahl in einen Plasma- Zustand übergeht und hierbei EUV-Strahlung emittiert.
Aus der WO 2015/082004 A1 ist eine Verstärkeranordnung bekannt geworden, die beispielsweise für eine solche Treiberlaseranordnung verwendet werden kann und die einen optischen Verstärker zur Verstärkung von gepulster Laserstrahlung sowie ein reflektierendes Element aufweist, an dem ein Anteil der aus dem optischen Verstärker austretenden Laserstrahlung zum optischen Verstärker zurück reflektiert wird. Die Verstärkeranordnung weist einen im Strahlweg der Laserstrahlung angeordneten optischen Isolator auf, der eine Polarisator-Einrichtung zur
Unterdrückung einer Polarisationskomponente der Laserstrahlung und eine zwischen der Polarisator-Einrichtung und dem reflektierenden Element angeordnete
Phasenschiebe-Einrichtung aufweist. Zumindest die Polarisator-Einrichtung des optischen Isolators ist an einem Ort positioniert, an dem die Laserstrahlung eine Laserleistung von mehr als 500 W aufweist.
Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verstärkeranordnungen bereitzustellen, welche eine erhöhte Ge sa mtverstä rk u n g und/oder eine verbesserte Isolation gegen Rückreflexe ermöglichen, beispielsweise für die Lasermaterialbearbeitung oder für die Erzeugung von EUV-Strahlung. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Verstärkeranordnung sowie eine Laserbearbeitungsmaschine mit einer solchen Verstärkeranordnung bereitzustellen. Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch eine Verstärkeranordnung gelöst, die folgendes umfasst: einen optischen Verstärker zur Verstärkung von gepulster Laserstrahlung, einen ersten Retroreflektor und einen zweiten
Retroreflektor, wobei der Verstärker in einem Strahl weg der Laserstrahlung zwischen dem ersten Retroreflektor und dem zweiten Retroreflektor angeordnet ist, wobei im Strahlweg zwischen dem ersten Retroreflektor und dem Verstärker ein Polarisations- Strahlteiler angeordnet ist, der Laserstrahlung mit einem ersten Polarisationszustand entlang des Strahlwegs zwischen den beiden Retroreflektoren passieren lässt und der Laserstrahlung mit einem zweiten Polarisationszustand aus dem Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren auskoppelt, und wobei im Strahl weg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem zweiten Retroreflektor, bevorzugt zwischen dem Verstärker und dem zweiten Retroreflektor, eine Phasenschiebe-Einrichtung zur Erzeugung einer festen Phasenverschiebung angeordnet ist, um Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand in Laserstrahlung mit dem zweiten
Polarisationszustand umzuwandeln und umgekehrt, wenn die Laserstrahlung vom Polarisations-Strahlteiler zu dem zweiten Retroreflektor und zurück propagiert.
Insbesondere bei optischen Verstärkern, die Lasermedien in Form von
Laserscheiben aufweisen, ist es für die Erzeugung von hohen Laserleistungen vorteilhaft, wenn diese von der zu verstärkenden Laserstrahlung mehrfach
durchlaufen werden, da der Strahlweg, den die Laserstrahlung in der Laserscheibe zurücklegt, vergleichsweise gering ist. Bei der hier beschriebenen
Verstärkeranordnung wird der optische Verstärker zwischen zwei Retroreflektoren (typischer Weise in Form von zwei Endspiegeln) angeordnet. Durch die vorgegebene Phasenverschiebung der Phasenschiebe-Einrichtung, die bei doppeltem Durchlauf eine Drehung des (linearen) Polarisationszustands der über den Polarisations- Strahlteiler in den Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren eingekoppelten Laserstrahlung erzeugt, kann der Strahl weg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem zweiten Retroreflektor, in dem der optische Verstärker angeordnet ist, vier Mal durchlaufen werden, bevor die verstärkte Laserstrahlung den Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren über den Polarisations-Strahlteiler verlässt. Auf diese Weise kann die Anzahl der Durchgänge der Laserstrahlung durch den optischen Verstärker gegenüber den weiter oben beschriebenen
Verstärkeranordnungen erhöht werden. Hieraus resultiert eine erhöhte
Gesamtverstärkung bzw. bei gleicher Gesamtverstärkung kann die Leistung einer Seed-Lasereinrichtung reduziert werden, welche die gepulste, zu verstärkende Laserstrahlung erzeugt.
Die Phasenschiebe-Einrichtung ist typischer Weise zur Erzeugung einer
Phasenverschiebung von A/4 bei der Propagation der Laserstrahlung von dem Polarisations-Strahlteiler zu dem zweiten Retroreflektor ausgebildet, wobei auch eine ggf. erfolgende Polarisationsdrehung des Verstärkers bzw. des Verstärkermediums sowie ggf. weiterer im Strahlweg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem zweiten Retroreflektor berücksichtigt sind. Trifft linear polarisierte Laserstrahlung auf eine λ/4-Phasenschiebeeinrichtung mit einem ersten oder zweiten (linearen)
Polarisationszustand auf die Phasenschiebe-Einrichtung, wird die Laserstrahlung in zirkulär polarisierte Laserstrahlung umgewandelt. Die zirkulär polarisierte
Laserstrahlung, welche die Phasenschiebe-Einrichtung durchlaufen hat, wird an dem zweiten Retroreflektor zurück reflektiert und durchläuft die Phasenschiebe- Einrichtung ein zweites Mal, wobei die zirkulär polarisierte Laserstrahlung in linear polarisierte Laserstrahlung mit einem zweiten, zum ersten senkrechten
Polarisationszustand umgewandelt werden kann, wenn die
Phasenschiebeeinrichtung, z.B. in Form einer λ/4-Platte, richtig orientiert ist. Soll der optische Verstärker mit linear polarisierter Laserstrahlung betrieben werden, ist es günstig, die Phasenschiebe-Einrichtung zwischen dem optischen Verstärker und dem zweiten Retroreflektor anzuordnen. Es versteht sich, dass die Phasenschiebe- Einrichtung nicht zwingend als ein einzelnes optisches Bauelement ausgebildet sein muss, sondern ggf. die Phasenverschiebung von λ/4 bzw. von insgesamt h/2 (bei doppeltem Durchlauf) auf zwei oder mehr optische Bauelemente aufgeteilt werden kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn zusätzlich zur Phasenschiebeeinrichtung noch weitere optische Elemente im Strahlengang zwischen den beiden
Retroreflektoren angeordnet sind, die ebenfalls eine (feste) Phasenverschiebung der Laserstrahlung bewirken, beispielsweise scheibenförmige laseraktive Medien zur Verstärkung der Laserstrahlung etc. Nachfolgend wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass keine polarisationsbeeinflussenden optischen Elemente im Strahlengang zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem zweiten
Retroreflektor angeordnet sind, so dass der Polarisations-Strahlteiler als ein einziges Bauelement realisiert werden kann, das eine feste Phasenverschiebung von λ/4 bzw. von insgesamt K/2 (bei doppeltem Durchlauf) erzeugt.
Bei dem Polarisations-Strahlteiler handelt es sich typischer Weise um einen
Polarisations-Strahlteiler, der eine Strahlteilerfläche z.B. in Form einer Beschichtung aufweist, an der Laserstrahlung mit einem ersten (linearen) Polarisationszustand reflektiert wird und an der Laserstrahlung mit einem zweiten (linearen)
Polarisationszustand, der senkrecht zum ersten (linearen) Polarisationszustand ausgerichtet ist, transmittiert wird, oder umgekehrt. Bei dem weiter oben
beschriebenen ersten Polarisationszustand kann es sich um einen
Polarisationszustand handeln, bei dem der Feld stärke vektor der Laserstrahlung senkrecht zu einer Einfalls-Ebene verläuft, welche die Strahleinfallsrichtung und die Flächennormale der Oberfläche des Polarisations-Strahlteilers enthält (s- Polarisation). Bei dem weiter oben beschriebenen zweiten Polarisationszustand handelt es sich in diesem Fall um einen Polarisationszustand, bei welcher der Feldstärkevektor der Laserstrahlung parallel zur Einfalls-Ebene verläuft (p- Polarisation). Alternativ kann es sich bei dem ersten Polarisationszustand um p- Polarisation und bei dem zweiten Polarisationszustand um s-Polarisation handeln. Der Polarisations-Strahlteiler kann die Laserstrahlung mit dem ersten
Polarisationszustand (s oder p) zwischen dem ersten Retroreflektor und dem
Verstärker passieren lassen, indem die Laserstrahlung an der Strahlteilerfläche umgelenkt bzw. reflektiert wird, während Laserstrahlung mit dem zweiten
Polarisationszustand (p oder s) ausgekoppelt wird, indem diese von der Strahlteilerfläche transmittiert wird, oder umgekehrt. Fertigungstechnisch ist es typischer Weise günstig, wenn die Strahlteilerfläche so ausgelegt wird, dass sie s- polarisierte Laserstrahlung reflektiert und p-polarisierte Laserstrahlung transmittiert. Bei einer Ausführungsform weist die Verstärkeranordnung zusätzlich eine Seed- Lasereinrichtung zur Erzeugung der gepulsten Laserstrahlung sowie einen optischen Modulator zur Erzeugung einer einstellbaren Phasenverschiebung oder eines einstellbaren Ablenkwinkels der Laserstrahlung auf, der zwischen der Seed- Lasereinrichtung und dem Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist. Der optische Modulator kann in mindestens zwei Betriebszuständen betrieben werden, die sich in der Phasenverschiebung oder im Ablenkwinkel voneinander unterscheiden. Der optische Modulator dient ggf. gemeinsam mit weiteren optischen Bauelementen, z.B. Polarisations-Strahlteilern, dazu, den Strahl weg der von der Seed-Lasereinrichtung erzeugten Laserstrahlung vom Strahlweg der von dem optischen Verstärker verstärkten Laserstrahlung zu trennen bzw. die verstärkte Laserstrahlung aus der Verstärkeranordnung auszukoppeln. Der optische Modulator kann zu diesem Zweck ausgebildet sein, einen Polarisationszustand der Laserstrahlung einzustellen und beispielsweise als elektro-optischer Modulator ausgebildet sein. Der optische
Modulator kann aber auch ausgebildet sein, einen einstellbaren Ablenkwinkel der Laserstrahlung zu erzeugen, wie dies beispielsweise bei einem akusto-optischen Modulator der Fall ist. Auch optische Modulatoren, welche die Laserstrahlung auf andere Weise beeinflussen und die es ermöglichen, eine Trennung der Strahlwege zwischen der verstärkten und der zu verstärkenden Laserstrahlung der Seed- Lasereinrichtung zu erzeugen, können bei der erfindungsgemäßen
Verstärkeranordnung zum Einsatz kommen.
Bei einer Weiterbildung ist der Polarisations-Strahlteiler ausgebildet, Laserstrahlung der Seed-Lasereinrichtung , die nach dem Durchlaufen des optischen Modulators den zweiten Polarisationszustand aufweist, in den Strahlweg zwischen den
Retroreflektoren einzukoppeln und bevorzugt Laserstrahlung der Seed- Lasereinrichtung, die nach dem Durchlaufen des optischen Modulators den ersten Polarisationszustand aufweist, zu einer Strahlfalle zu leiten.
Durch den optischen Modulator z.B. in Form eines elektro-optischen Modulators kann der Potarisationszustand der von der Seed-Lasereinrichtung erzeugten, gepulsten Laserstrahlung verändert werden, um wahlweise Laserstrahlung in den Strahl weg zwischen den beiden Retroreflektoren einzukoppeln oder zu der Strahlfalle zu leiten. Der optische Modulator kann zu diesem Zweck als Schalter betrieben werden und zwischen zwei Betriebszuständen umgeschaltet werden: In einem ersten Betriebszustand erzeugt der optische Modulator typischer Weise eine
Phasenverschiebung von h/2, in einem zweiten Betriebszustand erzeugt der optische Modulator keine Phasenverschiebung. Durch den Betriebszustand des optischen Modulators kann festgelegt werden, ob linear polarisierte Laserstrahlung in den Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren eingekoppelt oder zu der Strahlfalle geleitet wird.
Es versteht sich, dass ggf. die Führung der Laserstrahlung mit dem ersten
Polarisationszustand zu der Strahlfalle an einer weiteren Strahlteilerfläche
vorgenommen werden kann, die zwischen dem optischen Modulator und dem
Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist. Auch eine Anordnung mit zwei oder mehr Strahlteilerflächen, die im Strahl weg hintereinander angeordnet sind, um eine optische Funktion zu erzeugen, die mit einer einzigen Strahlteilerfläche erzeugt werden kann, wird im Sinne dieser Anmeldung als ein Polarisations-Strahlteiler bezeichnet.
Auch bei der Verwendung eines akusto-optischen Modulators ist der Polarisations- Strahlteiler typischer Weise ausgebildet, Laserstrahlung der Seed-Lasereinrichtung, die nach dem Durchlaufen des optischen Modulators den zweiten
Polarisationszustand aufweist, in den Strahlweg zwischen den Retroreflektoren einzukoppeln. In diesem Fall kann insbesondere bei der Verwendung einer Seed- Lasereinrichtung, welche Laserstrahlung mit dem zweiten Polarisationszustand erzeugt, auf eine Strahlfalle verzichtet werden. Durch eine geeignete zeitliche Umschaltung zwischen den Betriebszuständen des elektro-optischen oder des akusto-optischen Modulators kann verhindert werden, dass zu der
Verstärkeranordnung zurück reflektierte Laserstrahlung in den Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren eingekoppelt und dort unerwünschter Weise verstärkt wird, wie nachfolgend zunächst für den elektro-optischen Modulator näher beschrieben wird. Bei einer Weiterbildung umfasst die Verstärkeranordnung zusätzlich einen weiteren Polarisations-Strahlteiler, wobei der optische Modulator, typischer Weise in Form eines elektro-optischen Modulators, in einem Strahlweg zwischen dem Polarisattons- Strahlteiler und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist, wobei der weitere Polarisations-Strahlteiler Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand von der Seed-Lasereinrichtung zu dem optischen Modulator durchlässt und wobei der weitere Polarisations-Strahlteiler Laserstrahlung mit dem zweiten
Polarisationszustand aus dem Strahl weg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler auskoppelt.
Die Laserstrahlung der Seed-Laserquelle wird in diesem Fall über den weiteren Polarisations-Strahlteiler eingekoppelt, wobei eine seitliche Einkopplung vorteilhaft ist. Die Einkoppelrichtung der Laserstrahlung der Seed-Laserquelle stimmt typischer Weise nicht mit der Auskoppelrichtung überein, entlang derer die Laserstrahlung aus dem Strahl weg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem weiteren
Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelt wird. Die Einkoppelrichtung der Seed- Laserstrahlung und die Auskoppelrichtung bzw. die Propagationsrichtung der verstärkten Laserstrahlung können insbesondere senkrecht zueinander verlaufen. Sofern der optische Modulator keine Phasenverschiebung der Laserstrahlung erzeugt, gelangt die an dem Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelte Laserstrahlung, die den zweiten Polarisationszustand aufweist, zu dem weiteren Polarisations- Strahlteiler und wird an diesem in Auskoppelrichtung ausgekoppelt. Bei einer weiteren Weiterbildung führt der weitere Polarisations-Strahlteiler
{rückreflektierte) Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand, die entgegen gesetzt zu der an dem weiteren Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelten
Laserstrahlung propagiert, einer (weiteren) Strahlfalle zu. Bei der entgegengesetzt zur ausgekoppelten Laserstrahlung propagierenden Laserstrahlung handelt es sich typischer Weise um in der Verstärkeranordnung verstärkte Laserstrahlung, die an einem Objekt, beispielsweise an einer Blende oder an einem Werkstück, reflektiert wird, sofern die Verstärkeranordnung in einer Strahlquelle einer
Laserbearbeitungsmaschine verwendet wird. Sofern die Verstärkeranordnung in einer EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung verwendet wird, kann es sich bei dem Objekt um ein Target-Material der EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung handeln. Der weitere Polarisations-Strahlteiler weist zu diesem Zweck typischer Weise eine Strahlteilerfläche auf, die s-polarisierte rückreflektierte Laserstrahlung, die entgegen der Propagationsrichtung der ausgekoppelten verstärkten Laserstrahlung verläuft, zu der weiteren Strahlfalle reflektiert und p-polarisierte rückreflektierte Laserstrahlung transmittiert, oder umgekehrt.
Bei dieser Weiterbildung kann die Kombination aus Polarisations-Strahlteiler, weiterem Polarisations-Strahlteiler und dazwischen angeordnetem optischen
Modulator als optischer Isolator verwendet werden, um den Eintritt von verstärkter, rückreflektierter Laserstrahlung in den Strahlweg zwischen den beiden
Retroreflektoren zu verhindern. Die rückreflektierte Laserstrahlung ist typischerweise polarisiert, kann aber auch unpolarisiert sein und daher Strahlungsanteile in zwei zueinander senkrechten Polarisationszuständen aufweisen. Zurückreflektierte unpolarisierte Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand wird von dem weiteren Polarisations-Strahlteiler zu der weiteren Strahlfalle geleitet. Die von dem weiteren Polarisations-Strahlteiler durchgelassene Laserstrahlung mit dem zweiten Polarisationszustand wird von dem optischen Modulator in Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand umgewandelt, sofern der optische Modulator in einem (ersten) Betriebszustand betrieben wird, der eine Phasenverschiebung von K/2 erzeugt. Die rückreflektierte Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand, die den optischen Modulator durchlaufen hat, wird an dem Polarisations-Strahlteiler zu der Strahlfalle geleitet. Auf diese Weise wird die gesamte rückreflektierte
Laserstrahlung zu den Strahlfallen gelenkt, so dass deren unerwünschte
Einkopplung in den Strahlweg zwischen den beiden Retroreflektoren vermieden werden kann. Der hier beschriebene optische Isolator ist vorteilhaft, da dieser auch hohen Laserleistungen im kW-Bereich oder ggf. im Multi-kW-Bereich standhält. Es versteht sich, dass der hier beschriebene optische Isolator auch bei einer
Verstärkeranordnung eingesetzt werden kann, die keine Phasenschiebe-Etnrichtung und keinen ersten Retroreflektor aufweist, so dass der Strahl weg zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem (zweiten) Retroreflektor nur zwei Mal durchlaufen wird. Eine solche Verstärkeranordnung ist weiter unten beschrieben.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Phasenschiebe-Einrichtung eine λ/4- Platte. Eine solche Phasenschiebe-Einrichtung besteht typischer Weise aus einem plattenförmigen, doppelbrechenden Material, welches eine Dicke aufweist, die eine Phasenverschiebung der Laserstrahlung um λ/4 bewirkt, wobei λ die Wellenlänge der Laserstrahlung bezeichnet. Es versteht sich, dass die Phasenschiebe-Einrichtung zur Erzeugung einer λ/4-Phasenverschiebung auch auf andere Weise als durch eine Platte aus einem doppelbrechenden Material realisiert werden kann, beispielsweise durch die Verwendung einer refiektiven phasenschiebenden Optik.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der optische Modulator zwischen einem ersten Betriebszustand zur Zuführung der Laserstrahlung von der Seed- Lasereinrichtung zu dem Poiarisations-Strahlteiler und einem zweiten
Betriebszustand zur Auskopplung der verstärkten Laserstrahlung aus dem Strahlweg zwischen der Seed-Lasereinrichtung und dem Poiarisations-Strahlteiler umschaltbar. Bei dem elektro-optischen Modulator kann das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand auf die weiter oben beschriebene Weise erfolgen. Bei einem akusto-optischen Modulator unterscheidet sich der Ablenkwinkel der Laserstrahlung in den beiden Betriebszuständen, so dass eine Einkoppelrichtung der Laserstrahlung von einer Auskoppelrichtung abweicht. Da bei einem akusto- optischen Modulator eine Ablenkung unter einem von 0° verschiedenen Winkel aufgrund von Beugungseffekten erfolgt, was in der Regel lediglich mit
Leistungsverlusten möglich ist, ist es günstig, wenn der akusto-optische Modulator in einem Betriebszustand einen Ablenkwinkel von 0° aufweist, d.h. inaktiv ist.
Insbesondere ist es günstig, wenn der akusto-optische Modulator in dem zweiten Betriebszustand, in dem die verstärkte Laserstrahlung ausgekoppelt wird, einen Ablenkwinkel von 0° erzeugt, um den bei der Ablenkung erzeugten absoluten
Leistungsverlust zu reduzieren. Bei der Verwendung eines akusto-optischen
Modulators kann typischer Weise auf das Vorsehen von weiteren optischen
Bauteilen zur Trennung der von der Seed-Lasereinrichtung eingekoppelten und der aus der Verstärkeranordnung ausgekoppelten verstärkten Laserstrahlung verzichtet werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung, umfassend: eine Seed-Lasereinrichtung zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung, einen optischen Verstärker zur Verstärkung der gepulsten Laserstrahlung, der im Strahlengang zwischen einem Retroreflektor und einem Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist, sowie einen optischen Modulator zur Erzeugung einer einstellbaren
Phasenverschiebung der Laserstrahlung, wobei der optische Modulator im
Strahlengang zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und einem weiteren
Polarisations-Strahlteiler angeordnet ist, wobei der Polarisations-Strahlteiler
Laserstrahlung mit einem ersten Polarisationszustand zu einer Strahlfalle lenkt und Laserstrahlung mit einem zweiten Polarisationszustand in den Strahlengang zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem Retroreflektor einkoppelt, wobei der weitere Polarisations-Strahlteiler Laserstrahlung der Seed-Lasereinrichtung mit dem ersten Polarisationszustand zu dem optischen Modulator durchlässt und (verstärkte) Laserstrahlung mit dem zweiten Polarisationszustand aus dem Strahlengang zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler auskoppelt, und wobei der weitere Polarisations-Strahlteiler ausgebildet ist,
Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand, die entgegen gesetzt zu der an dem weiteren Polarisations-Strahlteiler aus dem Strahlengang zwischen dem
Polarisations-Strahlteiler und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelten Laserstrahlung propagiert, einer weiteren Strahlfalle zuzuführen.
Die Ve rstä r ke ra n o rd n u ng gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung unterscheidet sich von der weiter oben beschriebenen Weiterbildung der Verstärkeranordnung gemäß dem ersten Aspekt, bei welcher ein optischer Isolator realisiert ist, lediglich dadurch, dass nur ein Retroreflektor vorhanden ist und dass keine Phasenschiebe- Einrichtung vorhanden ist, so dass der optische Verstärker nur zwei Mal durchlaufen wird. Eine solche Verstärkeranordnung kann beispielsweise eingesetzt werden, wenn die Gesamtverstärkung bereits ausreichend groß ist, so dass der optische Verstärker nicht mehr als zwei Mal durchlaufen werden muss. Die optische Isolation wird wie bei der oben beschriebenen Verstärkeranordnung unter anderem dadurch möglich, dass die Seed-Lasereinrichtung die gepulste Laserstrahlung in einer Einkoppelrichtung in die weitere Polarisator-Einrichtung einkoppelt, die sich von der Auskoppelrichtung bzw. der Propagationsrichtung der verstärkten Laserstrahlung unterscheidet.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der optische Verstärker mindestens einen Multipass- Verstärker. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einem Multipass- Verstärker ein Verstärker verstanden, bei dem das laseraktive Medium, typischer Weise ein Festkörper-Medium, mehrfach durchlaufen wird. Um einen solchen mehrfachen Durchlauf zu realisieren, weist der Multipass-Verstärker typischer Weise mindestens einen, in der Regel eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln auf, um die Laserstrahlung zu dem laseraktiven Medium zurück zu reflektieren. Ein solcher Multipass-Verstärker kann ggf. auch einen Endspiegel aufweisen, um einen doppelten Durchlauf durch den Multipass-Verstärker zu realisieren.
Die Verwendung eines optischen Verstärkers mit mindestens einem Multipass- Verstärker führt typischer Weise zu einem vergleichsweise langen Strahlweg der Laserstrahlung innerhalb des optischen Verstärkers und somit zu einer
vergleichsweise langen Laufzeit zwischen der Einkopplung und der Auskopplung der gepulsten Laserstrahlung. Eine solche vergleichsweise lange Laufzeit der
Laserstrahlung ist günstig, da der optische Modulator typischer Weise für die
Auskopplung der gepulsten Laserstrahlung von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand umgeschaltet werden muss und für die Umschaltung des optischen Modulators eine nicht zu vernachlässigende Schaltzeit benötigt wird. Allgemein gilt, dass die Laufzeit der Laserstrahlung in dem optischen Verstärker länger sein sollte als die Summe aus der Pulsdauer eines Pulses der gepulsten Laserstrahlung und der doppelten Schaltzeit des optischen Modulators.
Bei einer Weiterbildung weist der M u Iti pa ss- Ve rstä rke r mindestens ein
scheibenförmiges laseraktives Medium (eine Laserscheibe) auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist der Laufweg der Laserstrahlung durch eine Laserscheibe als Verstärkermedium kurz, so dass eine Laserscheibe typischer Weise mehrfach durchlaufen wird, um eine ausreichende Verstärkung der Laserstrahlung zu erzeugen. Der mehrfache Durchgang führt zu einer vergleichsweise großen Laufzeit der Laserstrahlung durch den Multipass-Verstärker, die beispielsweise in der
Größenordnung von ca. 100 ns bis ca. 1 ps liegen kann. Die Laserstrahlung kann beispielsweise bei einem 32-fachen Durchgang durch die Laserscheiben mehr als ca. 60 m Strahlweg zurücklegen, was einer Laufzeit von ca. 200 ns entspricht, so dass eine ausreichende Zeitspanne für die zweifache Umschaltung des optischen Modulators zur Verfügung steht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der optische Modulator ein elektro-optischer Modulator, insbesondere eine Pockelszelle, oder ein akusto-optischer Modulator, Die Verwendung eines elektro-optischen Modulators, bevorzugt einer Pockelszelle, hat sich als günstig erwiesen, da diese sehr geringe Schaltzeiten und geringe
Leistungsverluste aufweist, was für die vorliegende Anwendung günstig ist, wie weiter oben beschrieben wurde. Der elektro-optische Modulator bzw. die
Pockelszelle kann ggf. selbst eine weitere Phasenschiebe-Einrichtung aufweisen, die eine konstante Phasenverschiebung von beispielsweise λ/2 oder λ/4 erzeugt und die z.B. in Form einer Planplatte aus einem doppelbrechenden Material gebildet sein kann. Bei der Verwendung einer λ/2- Platte kann der elektro-optische Modulator in dem ersten Betriebszustand betrieben werden, in dem dieser die
Phasenverschiebung von λ/2 erzeugt, ohne dass zu diesem Zweck ein Steuersignal bzw. eine (Hoch-)Spannung an die Pockelszelle angelegt werden muss. Bei der Verwendung einer λ/4-Platte kann der elektro-optische Modulator mit einer kleineren (Hoch-)Spannung betrieben werden, da lediglich eine einstellbare
Phasenverschiebung von - λ/4 bzw. +λ/4 erzeugt werden muss. Es versteht sich, dass auch eine andere Aufteilung zwischen der konstanten und der einstellbaren Phasenverschiebung des elektro-optischen Modulators möglich sind, die eine Phasenverschiebung von K/2 zwischen den beiden Betriebszuständen zur Folge haben. Die Verwendung einer λ/2-Platte in dem elektro-optischen Modulator ist insbesondere für den Fall günstig, dass der erste Betriebszustand des optischen Modulators den Grundzustand darstellt, d.h. wenn der optische Modulator deutlich länger im ersten Betriebszustand betrieben wird als im zweiten Betriebszustand. In dem zweiten Betriebszustand kann der optische Modulator die Wirkung der weiteren Phasenschiebe-Einrichtung kompensieren, d.h. eine der festen Phasenverschiebung entgegen gesetzte, gleich große Phasenverschiebung erzeugen, so dass beim Durchlauf der Laserstrahlung durch den optischen Modulator keine
Phasenverschiebung auftritt.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Verstärkeranordnung zusätzlich mindestens einen weiteren optischen Verstärker zur Verstärkung der aus dem
Strahl weg zwischen den Retroreflektoren oder zwischen dem Retroreflektor und dem Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelten verstärkten Laserstrahlung. Bei dem weiteren Verstärker kann es sich ebenfalls um einen Multipass- Verstärker, beispielsweise um einen Scheibenlaser-Verstärker, handeln, dessen scheibenförmiges Lasermedium mehrfach durchlaufen wird. Es ist aber auch möglich, dass der weitere optische Verstärker auf andere Weise ausgebildet ist und beispielsweise ein stabförmiges Lasermedium aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Verstärkeranordnung zusätzlich einen weiteren optischen Modulator zur Auswahl von zu verstärkenden Pulsen der gepulsten Laserstrahlung der Seed-Lasereinrichtung. Der weitere optische
Modulator, der z.B als elektro-optischer oder als akusto-optischer Modulator ausgebildet sein kann, ermöglicht es, bei einer Seed-Lasereinrichtung, die Pulse mit einer hohen Repetitionsrate erzeugt, gezielt einzelne Pulse zu selektieren und diese zur Verstärkung dem optischen Verstärker zuzuführen. Die nicht ausgewählten Pulse können beispielsweise einer Strahlfalle zugeführt werden. Erzeugt die Seed- Lasereinrichtung polarisierte Laserstrahlung, ist es vorteilhaft, die Pulse über einen weiteren elektro-optischen Modulator in Kombination mit einem weiteren
Polarisations-Strahlteiler auszuwählen bzw. zur Strahlfalle umzulenken. Auch durch einen weiteren optischen Modulator in Form eines akusto-optischen Modulators kann eine Auswahl von Pulsen erfolgen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine EUV-Strahlungserzeugungs- Vorrichtung, welche eine Verstärkeranordnung aufweist, wie sie weiter oben beschrieben ist. Die Verstärkeranordnung dient in diesem Fall als so genannte Treiberlaseranordung für die EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung, die zusätzlich zu der Verstärkeranordnung typischer Weise eine Strahlführungseinrichtung zur Führung der verstärkten Laserstrahlung zu einer Fokussiereinrichtung aufweist. Die Fokussiereinrichtung fokussiert die verstärkte Laserstrahlung an einem Zielbereich, an dem ein Target- Material eingebracht ist. Das Target-Material geht bei der
Bestrahlung mit dem Laserstrahl in einen Plasma-Zustand über und emittiert hierbei EUV-Strahlung, die beispielsweise mittels eines Kollektorspiegels fokussiert werden kann.
Die Einkopplung der Seed-Laserstrahlung erfolgt bei der hier beschriebenen
Verstärkeranordnung nicht wie bei Treiberlaseranordnungen für EUV-Lichtquellen sonst üblich in den ersten Verstärker einer Verstärkerkette von z.B. zwei oder drei linearen Verstärkern, sondern in den Strahlengang zwischen zwei der Verstärker, wobei die Einkopplung in Rückwärtsrichtung erfolgt, d.h. entgegen der Propagationsrichtung der aus der Verstärkeranordnung austretenden Laserstrahlung. Der bzw. die im Strahlengang vor Einkopplung angeordneten Verstärker werden in diesem Fall aufgrund des bzw. der Retroreflektoren mindestens zwei Mal, ggf.
mindestens vier Mal durchlaufen. Der/die weiteren Verstärker, der/die im Strahl weg der Laserstrahlung nach der Einkopplung der Seed-Laserstrahlung ggf. angeordnet ist/sind, werden hingegen lediglich ein einziges Mal durchlaufen, und zwar entlang der Propagationsrichtung der aus der Verstärkeranordnung austretenden bzw.
ausgekoppelten Laserstrahlung. Die Position, an der die Seed-Laserstrahlung in die Verstärkerkette eingekoppelt wird, hängt davon ab, welche Gesamtverstärkung mit der Verstärkerkette realisiert werden soll. Die gesamte Verstärkerkette bzw. die Verstärkeranordnung kann entweder im Grundmode-Betrieb oder im Multi-Mode- Betrieb betrieben werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine, welche eine Ve rstä rke ra no rd n u ng aufweist, wie sie weiter oben beschrieben ist. Die
Laserbearbeitungsmaschine nutzt die Verstärkeranordnung als Strahlquelle und weist typischer Weise eine Strahlführungseinrichtung auf, um die Laserstrahlung von der Verstärkeranordnung zu dem Werkstück zu führen. Die
Laserbearbeitungsmaschine umfasst zudem typischer Weise eine
Steuerungseinrichtung zur Steuerung von Aktuatoren zur Erzeugung einer
Relativbewegung zwischen der Laserstrahlung und dem Werkstück, um das
Werkstück an einer gewünschten Stelle beispielsweise schneidend oder schweißend zu bearbeiten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Verstärkeranordnung wie weiter oben beschrieben, umfassend: Betreiben des optischen Modulators während eines ersten Zeitraums, in dem keine gepulste
Laserstrahlung aus dem Strahlengang zwischen den Retroreflektoren oder aus dem Strahlengang zwischen dem Retroreflektor und dem Polarisations-Strahlteiler ausgekoppelt wird, in einem ersten Betriebszustand, in dem Laserstrahlung mit dem ersten Polarisationszustand in Laserstrahlung mit dem zweiten Polarisationszustand umgewandelt wird, sowie Betreiben des optischen Modulators während eines zweiten Zeitraums, in dem gepulste Laserstrahlung aus dem Strahlengang zwischen den Retroreflektoren oder zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem
Retroreflektor ausgekoppelt wird, in einem zweiten Betriebszustand, in dem im Strahlengang zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem weiteren
Polarisations-Strahlteiler ein Polarisationszustand der Laserstrahlung erhalten bleibt, oder umgekehrt.
Der optische Modulator, bei dem es sich in diesem Fall typischer Weise um eine elektro-optischen Modulator handelt, wird in dem ersten Betriebszustand betrieben, wenn keine Laserstrahlung aus dem Strahlengang zwischen den beiden
Retroreflektoren bzw. zwischen dem Polarisations-Strahlteiler und dem Retroreflektor ausgekoppelt wird. In dem ersten Betriebszustand wird durch den Polarisations- Strahlteiler, den weiteren Polarisations-Strahlteiler und den optischen Modulator ein optischer Isolator gebildet, der den Eintritt von rückreflektierter Laserstrahlung in den optischen Verstärker verhindert (s.o.). Der zweite Betriebszustand des optischen Modulators wird nur verwendet, um die Laserstrahlung aus dem weiteren
Polarisations-Strahlteiler auszukoppeln, so dass der zweite Zeitraum typischer Weise nicht wesentlich größer als die Pulsdauer eines ausgekoppelten Pulses der
Laserstrahlung ist. Wenn ein jeweiliger Puls der gepulsten Laserstrahlung
ausgekoppelt wurde, spätestens aber unmittelbar bevor die zurück reflektierte
Laserstrahlung an dem optischen Modulator eintrifft, wird der optische Modulator vom zweiten in den ersten Betriebszustand umgeschaltet, um als optischer Isolator zu wirken.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen;
Fig. 1 a, b schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer
Laserbearbeitungsmaschine mit einer Verstärkeranordnung mit einem elektro-optischen Modulator in einem ersten bzw. in einem zweiten
Betriebszustand
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer EUV-
Strahfungserzeugungsvorrichtung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Verstärkeranordnung mit einem elektro-optischen Modulator,
Fig. 3a, b schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer
Verstärkeranordnung mit einem akusto-optischen Modulator in einem ersten bzw. in einem zweiten Betriebszustand, und
Fig. 4a, b schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels einer
Verstärke ranordnung mit einem akusto-optischen Modulator. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.
funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 a, b zeigen einen beispielhaften Aufbau einer Verstärkeranordnung 1 , welche in eine Laserbearbeitungsmaschine 30 integriert ist und welche einen optischen
Verstärker 2 zur Verstärkung von Laserstrahlung 3 aufweist, die von einer Seed- Lasereinrichtung 4 (auch„Front End" genannt) erzeugt wird. Die Seed- Lasereinrichtung 4 kann beispielsweise zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung mit Leistungen im Bereich von ca. 50 W bis 100 W oder darüber ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Seed-Lasereinrichtung 4 gegebenenfalls die Laserstrahlung mehrerer Strahlquellen räumlich, in der Polarisation und/oder in der Wellenlänge überlagern. Die von der Verstärkeranordnung 1 verstärkte Laserstrahlung 3 wird ggf. über einen weiteren (nicht gezeigten) optischen Verstärker einer
Strahlführungseinrichtung 31 der Laserbearbeitungsmaschine 30 zugeführt, welche die verstärkte Laserstrahlung 3 auf ein Werkstück W richtet, um dieses z.B.
schneidend oder schweißend zu bearbeiten. Auf die Darstellung einer
Fokussiereinrichtung für die verstärkte Laserstrahlung 3 sowie auf die Darstellung von Antrieben zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück W und der Laserstrahlung 3 sowie von weiteren Bauteilen der
Laserbearbeitungsmaschine 30 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Bei der Verstärkeranordnung 1 ist der optische Verstärker 2 im Strahlweg 6 zwischen einem ersten Retroreflektor 7a und einem zweiten Retroreflektor 7b angeordnet, die jeweils beispielhaft als Planspiegel dargestellt sind. Im Strahlweg 6 zwischen dem ersten Retroreflektor 7a und dem optischen Verstärker 2 ist im gezeigten Beispiel ein Polarisations-Strahlteiler 8 angeordnet und im Strahlweg 6 zwischen dem optischen Verstärker 2 und dem zweiten Retroreflektor 7b ist eine Phasenschiebe-Einrichtung z.B in Form einer λ/4-Platte 9 angeordnet. Alternativ könnte eine λ/4-Platte 9 auch im Strahlengang 6 zwischen dem Polarisations-Strahlteiler 8 und dem optischen
Verstärker 2 angeordnet werden, sofern der optische Verstärker 2 für die
Verstärkung von zirkulär polarisierter Laserstrahlung 3 ausgelegt ist.
Der Polarisations-Strahlteiler 8 weist eine Strahlteilerfläche 8a auf, die beispielsweise in Form einer (dünnen) polarisationsselektiven Beschichtung ausgebildet sein kann. Die Strahlteilerfläche 8a reflektiert Laserstrahlung 3, die einen ersten (linearen) Polarisationszustand s aufweist, der nachfolgend als s-Polarisation bezeichnet wird und bei dem der Feldstärkevektor der Laserstrahlung 3 senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet ist. Die Strahlteiierfläche 8a des Polarisations-Strahlteilers 8 transmittiert Laserstrahlung 3, die einen zweiten (linearen) Polarisationszustand p aufweist, der nachfolgend als p-Polarisation bezeichnet wird und bei dem der Feldstärkevektor der Laserstrahlung 3 in der Zeichenebene liegt.
Analog ist auch eine Strahlteiierfläche 10a eines weiteren Polarisations-Strahlteilers 10 ausgebildet, welcher zwischen der Seed-Lasereinrichtung 4 und einem optischen Modulator 11 angeordnet ist, der im gezeigten Beispiel als Pockelszelle ausgebildet ist. Die Verstärkeranordnung 1 weist zusätzlich eine Strahlfalle 12 auf, die bezüglich des Polarisations-Strahlteilers 8, genauer gesagt bezüglich dessen Strahlteiierfläche 8a, so angeordnet ist, dass diese s-polarisierte Laserstrahlung 3 auffängt, die den ersten Polarisationszustand s aufweist und den optischen Modulator 11 durchlaufen hat, so dass diese an der Strahlteiierfläche 8a des Polarisations-Strahlteilers 8 reflektiert wird.
Die Verstärkeranordnung 1 weist auch eine weitere Strahlfalle 13 auf, die bezüglich der Strahlteiierfläche 10a des weiteren Polarisations-Strahlteilers 10 derart angeordnet ist, dass diese Laserstrahlung 3 auffängt, welche von der Seed- Lasereinrichtung 4 ausgeht und die zweite Polarisationsrichtung p aufweist, so dass diese von der Strahlteilerfläche 10a des wetteren Polarisations-Strahlteiiers 10 transmittiert wird. Der weitere Polarisations-Strahlteiler 10 bzw. dessen
Strahlteilerfläche 10a ist unter einem Winkel von beispielsweise 45° zur
Propagationsrichtung der Laserstrahlung 3 (im gezeigten Beispiel von rechts nach links) ausgerichtet, die zu der Strahlführungseinrichtung 31 durchgelassen wird und die Verstärkeranordnung 1 verlässt (vgl. Fig. 1 b). Rückreflektierte Laserstrahlung 3', die den ersten Potarisationszustand s aufweist und die entgegen der
Propagationsrichtung der Laserstrahlung 3 (im gezeigten Beispiel von links nach rechts) verläuft, wird von der Strahlteilerfläche 10a des weiteren Polarisations- Strahlteiiers 10 reflektiert und zu der weiteren Strahlfalle 13 gelenkt. Abhängig von der Beschaffenheit der polarisationsselektiven Beschichtung kann es günstig sein, die Strahlteilerfläche 10a unter einem von 45° abweichenden Winkel zur
Propagationsrichtung der Laserstrahlung 3 auszurichten.
Nachfolgend wird anhand von Fig. 1 a, b die zeitliche Abfolge bei der Verstärkung der gepulsten Laserstrahlung 3 in der Verstärkeranordnung 1 beschrieben, wobei Fig. 1 a die Verstärkeranordnung 1 in einem ersten Betriebszustand B1 des optischen Modulators 1 1 zeigt, in welcher dieser eine Phasenverschiebung von A/2 erzeugt, während in Fig. 1 b der optische Modulator 11 in einem zweiten Betriebszustand B2 dargestellt ist, in dem dieser keine Phasenverschiebung erzeugt.
Die gepulste Laserstrahlung 3, die von der Seed-Lasereinrichtung 4 emittiert wird, ist im gezeigten Beispiel unpolarisiert und trifft auf die Strahlteilerfläche 10a des weiteren Polarisations-Strahlteiiers 10, an der Laserstrahlung 3 mit dem zweiten Polarisationszustand p zu der weiteren Strahlfalle 13 transmittiert wird. Der Anteil der Laserstrahlung 3 der Seed-Lasereinrichtung 4, welcher den ersten
Polarisationszustand s aufweist, wird an der Strahlteilerfläche 10a des weiteren Polarisations-Strahlteiiers 10 reflektiert und durchläuft den optischen Modulator 1 1 .
Wie weiter oben beschrieben wurde, ist der optische Modulator 11 in Fig. 1 a im ersten Betriebszustand B1 , in dem dieser eine Phasenverschiebung der
Laserstrahlung 3 um K/2 bewirkt, so eingestellt, dass die von dem weiteren Polarisations-Strahlteiler 10 reflektierte Laserstrahlung 3, die den ersten Polarisationszustand s aufweist, nach dem Durchlaufen des optischen Modulators 1 1 den zweiten Polarisationszustand p aufweist. Die Laserstrahlung 3 mit dem zweiten Polarisationszustand p wird von dem Polarisations-Strahlteiler 8 transmittiert und tritt in den Strahlweg 6 zwischen den beiden Retroreflektoren 7a, 7b ein. Der Strahlweg 6 zwischen den Retroreflektoren 7a, 7b, in dem der optische Verstärker 2 angeordnet ist, wird im gezeigten Beispiel insgesamt vier Mal durchlaufen, bevor die
Laserstrahlung 3 über den Polarisations-Strahlteiler 8 ausgekoppelt wird, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben wird.
Die von dem Polarisations-Strahlteiler 8 transmittierte, p-polarisierte Laserstrahlung 3 durchläuft den optischen Verstärker 2 ein erstes Mal und trifft auf die geeignet orientierte λ/4-Platte 9, an welcher die p-polarisierte Laserstrahlung 3 in zirkulär polarisierte Laserstrahlung 3 umgewandelt wird, die auf den zweiten Retroreflektor 7b trifft und an diesem in sich selbst reflektiert wird, womit der erste Durchlauf durch den optischen Verstärker 2 abgeschlossen ist. Die an dem zweiten Retroreflektor 7b reflektierte Laserstrahlung 3, die in Fig. 1 a, b ebenfalls mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, durchläuft den Strahlweg 6 durch den optischen Verstärker 2 in umgekehrter Richtung ein zweites Mal. Die Laserstrahlung 3 durchläuft bei dem zweiten Durchlauf zunächst ein zweites Mal die geeignet orientierte λ/4- Platte 9, wodurch der zirkuläre Polarisationszustand der Laserstrahlung 3 in den ersten (linearen) Polarisationszustand s übergeführt wird. Die Laserstrahlung 3 trifft nach dem optischen Verstärker 2 auf den Polarisations-Strahlteiler 8, an dessen
Strahlteilerfläche 8a sie zu dem ersten Retroreflektor 7a umgelenkt wird. An dem ersten Retroreflektor 7a wird die Laserstrahlung 3 in sich zurück reflektiert und durchläuft den optischen Verstärker 2 bzw. den Strahl weg 6 zwischen den beiden Retroreflektoren 7a, 7b ein drittes Mal.
Bei dem dritten Durchlauf wird die von dem ersten Retroreflektor 7a reflektierte Laserstrahlung 3 an dem Polarisations-Strahlteiler 8 zunächst umgelenkt und durchläuft danach den optischen Verstärker 2, bevor diese erneut auf die λ/4-Platte 9 trifft, an welcher der erste Polarisationszustand s der Laserstrahlung 3 in einen Zirkularen Polarisationszustand umgewandelt wird. Die an dem zweiten
Retroreflektor 7b reflektierte Laserstrahlung 3 durchläuft erneut die λ/4- Platte 9, so dass diese p-polarisiert wird und den optischen Verstärker 2 ein viertes Mal durchläuft. Die auf den Polarisations-Strahlteiler 8 auftreffende Laserstrahlung 3 mit dem zweiten Polarisationszustand p wird von der Strahlteilerfläche 8a transmittiert und aus dem Strahlengang 6 zwischen den beiden Retroreflektoren 7a, 7b
ausgekoppelt.
Kurz bevor die aus dem Strahlweg 6 ausgekoppelte Laserstrahlung 3 auf den optischen Modulator 1 1 auftrifft, wird dieser für die Dauer, welche die Laserstrahlung 3 für das Durchlaufen des optischen Modulators 1 1 benötigt, von dem in Fig. 1a gezeigten ersten Betriebszustand B1 in den in Fig. 1 b gezeigten zweiten
Betriebszustand B2 umgeschaltet, in dem dieser keine Phasenverschiebung erzeugt, d.h. der zweite Polarisationszustand p der Laserstrahlung 3 bleibt im Strahlengang 6a zwischen dem Polarisations-Strahlteiler 8 und dem weiteren Polarisations- Strahlteiler 10 erhalten. Die Laserstrahlung 3, welche den zweiten
Polarisationszustand p aufweist, wird von der Strahlteilerfläche 10a des weiteren Polarisations-Strahlteilers 10 in Richtung auf die Strahlführungseinrichtung 31 transmittiert. Die Strahlführungseinrichtung 31 wird nur ein einziges Mal durchlaufen. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Verstärkeranordnung 1 einen oder ggf, mehrere weitere optische Verstärker aufweisen, die im Strahlweg nach dem weiteren Polarisations-Strahlteiler 10 angeordnet sind und von der Laserstrahlung 3 nur ein einziges Mal durchlaufen werden.
Aufgrund des vierfachen Durchlaufs der Laserstrahlung durch den optischen
Verstärker 2, der zwischen den beiden Retroreflektoren 7a, 7b angeordnet ist, kann trotz der Verwendung einer geringen Seed-Leistung der Seed-Lasereinrichtung 4 eine hohe Gesamtverstärkung der Verstärkeranordnung 1 erreicht werden. Bei der in Fig. 1 a,b, gezeigten Verstärkeranordnung 1 kann Laserstrahlung 3' (vgl. Fig. 1 a), die unerwünschter Weise an einem Objekt, beispielsweise an dem Werkstück W, einer Blende oder an einem Target-Materiaf einer EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung (s.u.) zurück reflektiert wird, in den optischen Verstärker 2 zurück reflektiert werden und dort ggf. eine erhebliche, unerwünschte Leistungsextraktion in
Rückwärtsrichtung erzeugen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Kombination aus dem Polarisations- Strahlteiler 8, dem weiteren Polarisations-Strahlteiler 10 und dem optischen
Modulator 1 1 als optischer Isolator verwendet. Der optische Modulator 1 1 wird für die Unterdrückung der rückreflektierten Laserstrahlung 3', die in Fig. 1 a durch eine gepunktete Linie dargestellt ist, in dem ersten Betriebszustand B1 betrieben, in dem der optische Modulator 1 1 eine Phasenverschiebung von K/2 erzeugt. Die
rückreflektierte Laserstrahlung 3' ist typischer Weise ganz oder teilweise polarisiert, kann aber auch unpolarisiert sein und trifft zunächst auf den weiteren Polarisations- Strahlteiler 10, an dem derjenige Anteil der rückreflektierten Laserstrahlung 3', welcher den ersten Polarisationszustand s aufweist, zu der weiteren Strahlfalle 13 umgelenkt wird. Der Anteil der rückreflektierten Laserstrahlung 3' mit dem zweiten Polarisationszustand p durchläuft den optischen Modulator 1 1 und wird in
rückreflektierte Laserstrahlung 3' mit dem ersten Polarisationszustand s übergeführt, die auf den Polarisations-Strahlteiler 8 trifft und an dessen Strahlteilerfläche 8a zu der Strahlfalle 12 umgelenkt wird.
Sofern der optische Modulator 1 1 sich im ersten Betriebszustand B1 befindet, ermöglicht dieser bzw. die in Fig. 1 a, b gezeigte Anordnung eine optische Isolation, welche den optischen Verstärker 2 vor rückreflektierter Laserstrahlung 3' schützt. Der optische Modulator 1 1 wird typischer Weise über einen vergleichsweise großen Zeitraum T1 in dem ersten, in Fig. 1 a gezeigten Betriebszustand B1 betrieben und nur während der Auskopplung der gepulsten Laserstrahlung 3 aus dem Strahlweg 6 zwischen den Retroreflektoren 7a, 7b in dem zweiten Betriebszustand B2
umgeschaltet. Der Zeitraum T2, in dem der elektro-optische Modulator 1 1 in dem zweiten Betriebszustand B2 betrieben wird, ist typischer Weise nur geringfügig größer als die Pulsdauer eines verstärkten Laserpulses der Laserstrahlung.
Es versteht sich, dass die von der Seed-Lasereinrichtung 4 erzeugten Pulse der gepulsten Laserstrahlung 3 zeitlich so abgestimmt erzeugt werden bzw. die
Verstärkeranordnung 1 insgesamt derart ausgelegt wird, dass während der zweiten Zeitdauer T2 keine rückreflektierte Laserstrahlung 3' bei dem optischen Modulator 1 1 eintrifft. Die zeitliche Synchronisation der Erzeugung der gepulsten Laserstrahlung 3 der Seed-Laserquelle 4 mit der Schaltung des optischen Modulators 1 zwischen den beiden Betriebszuständen B1 , B2 kann mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung erfolgen. Da der optische Modulator 1 1 deutlich länger im ersten Betriebszustand B1 als im zweiten Betriebszustand B2 betrieben wird, ist es günstig, wenn der optische Modulator 1 1 , im gezeigten Beispiel die Pockelszelle, eine
Phasenschiebe-Einrichtung aufweist, die eine konstante Phasenverschiebung von K/2 erzeugt. Auf diese Weise ist es lediglich während der Zeitdauer T2 erforderlich, ein Hochspannungs-Signal an die Pockelszelle anzulegen, um mit dieser eine
Phasenverschiebung von K/2 zu erzeugen, so dass der optische Modulator 1 1 insgesamt keine Auswirkung auf den Polarisationszustand der Laserstrahlung 3 aufweist, was dem zweiten Betriebszustand B2 entspricht. Es versteht sich, dass die Ausrichtung der Strahlteilerflächen 8a, 10a ersten Polarisations-Strahlteilers 8 und des zweiten Polarisations-Strahlteilers 10 zum Strahlweg 6, 6b vom hier
beschriebenen Beispiel abweichen können. Auch können die Positionen der Seed- Lasereinrichtung 4 und der Strahlführungseinrichtung 31 im Strahlweg 6a vertauscht werden. In diesem Fall sind die Betriebszustände B1 , B2 des elektro-optischen Modulators 1 geeignet anzupassen.
Fig. 2 zeigt stark schematisch eine EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung 20, welche eine Verstärkeranordnung 1 aufweist, die sich von der im Zusammenhang mit Fig. 1 a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 dadurch unterscheidet, dass diese an Stelle von zwei Retroreflektoren 7a, 7b lediglich einen Retroreflektor 7 aufweist, der am Ort des zweiten Retroreflektors 7b der in Fig. 1 a. b gezeigten
Verstärkeranordnung 1 angeordnet ist. Die in Fig. 2 gezeigte Ve rst rke rano rd n u ng 1 unterscheidet sich weiterhin dadurch von der Verstärkeranordnung von Fig. 1 a, b, dass diese keine λ/4-Platte aufweist, so dass der Strahlweg 6 zwischen dem
Polarisations-Strahlteiler 8 und dem Retroreflektor 7 von der Laserstrahlung 3 nur zwei Mal durchlaufen wird. Der Betrieb der Verstärkeranordnung 1 von Fig. 3 erfolgt auf die im Zusammenhang mit Fig. 1 a, b beschriebene Weise.
Bei der Verstärkeranordnung 1 von Fig. 2 weist der optische Verstärker 2 einen ersten und zweiten Multipass- Verstärker 2a, 2b auf, die jeweils eine Laserscheibe 14 als Verstärkungsmedium bzw. als laseraktives Medium aufweisen, das mit Hilfe von nicht gezeigter Pumpstrahlung gepumpt wird. Die Laserstrahlung 3 wird mit Hilfe von Umlenkspiegeln 15 mehrmals zu der jeweiligen Laserscheibe 14 reflektiert, so dass diese von der Laserstrahlung 3 mehrfach durchlaufen wird, bevor diese den jeweiligen Multipass-Scheibenlaserverstärker 2a, 2b verlässt. Die in Fig. 2 gezeigte Ve rstä rkera no rd n u ng 1 weist einen (optionalen) weiteren optischen Verstärker 5 auf, welcher von der in dem optischen Verstärker 2 verstärkten Laserstrahlung 3 nur ein einziges Mal durchlaufen wird. Der weitere optische Verstärker 5 kann ebenfalls als Multipass- Verstärker, beispielsweise als Multipass-Scheibenlaserverstärker, ausgebildet sein. Es versteht sich, dass alternativ zu dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel der optische Verstärker 2 mehr oder weniger als zwei Verstärkerstufen aufweisen kann, die beispielsweise in Form eines Multipass- Verstärkers 2a, 2b ausgebildet sind. Auch der weitere Verstärker 5 kann eine, zwei oder mehr Verstärkerstufen aufweisen.
Die von der Verstärkeranordnung 1 erzeugte und verstärkte Laserstrahlung 3 wird bei der in Fig. 2 gezeigten EUV-Strahlungserzeugungseinrichtung 20 über eine nicht näher dargestellte Strahlführungseinrichtung 21 zu einer Fokussiereinrichtung 22 geführt, die transmissiv und/oder reflektiv ausgebildet sein kann. Die
Fokussiereinrichtung 22 dient dazu, die von der Seed-Lasereinrichtung 4 erzeugte und von den optischen Verstärkern 2, 5 verstärkte Laserstrahlung 3 an einem
Zielbereich zu fokussieren, an dem ein Target-Material 23 eingebracht ist. Das Target-Material 23 geht bei der Bestrahlung mit der gepulsten Laserstrahlung 3 in einen Plasma-Zustand über und emittiert hierbei EUV-Strahlung, die mittels eines Kollektorspiegels 24 fokussiert wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel weist der Kollektorspiegel 24 eine Öffnung zum Durchtritt der Laserstrahlung 3 auf. An dem Target- Material 23 wird typischer Weise ein Anteil der verstärkten Laserstrahlung 3 zu der Verstärkeranordnung 1 zurück reflektiert, der auf die weiter oben
beschriebene Weise am Eintritt in den optischen Verstärker 2 gehindert werden kann.
Die in Fig. 2 gezeigte Verstärkeranordnung 1 weist einen weiteren (optionalen) optischen Modulator 16 auf, der zwischen der Seed-Lasereinrichtung 4 und dem zweiten Polarisations-Strahlteiler 10 angeordnet ist. Der weitere optische Modulator 16 kann dazu dienen, einzelne Pulse 17 aus der von der Seed-Lasereinrichtung 4 erzeugten gepulsten Laserstrahlung 3 bzw. der von dieser erzeugten Pulsfolge auszuwählen, um diese in der Verstärkeranordnung 1 zu verstärken. Bei dem weiteren optischen Modulator 16 kann es sich beispielsweise um einen elektro- optischen Modulator oder um einen akusto-optischen Modulator handeln. Die von dem weiteren optischen Modulator 16 nicht zur Verstärkung ausgewählten Pulse werden einer (nicht gezeigten) weiteren Strahlfalle oder (im Fall einer polarisierten Seed-Lasereinrichtung 4) der weiteren Strahlfalle 13 zugeführt.
Es versteht sich, dass die in Fig. 2 gezeigte Ve rstä rke ra nord n u ng 1 alternativ auf die im Zusammenhang mit Fig. 1 a, b beschriebene Weise ausgebildet sein kann und vier Mal durchlaufen wird. Auch kann der optische Verstärker 2 bei der in Fig. 1 a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 wie der in Zusammenhang mit Fig. 2 gezeigte optische Verstärker 2 ausgebildet sein und beispielsweise, eine, zwei oder mehr Multipass-Verstärker 2a, 2b aufweisen, die insbesondere als Multipass- Scheibenlaserverstärker ausgebildet sein können. Auch kann die in Fig. 1a, b gezeigte Verstärkeranordnung 1 einen oder mehrere weitere optische Verstärker aufweisen, die nur ein einziges Mal durchlaufen werden. Die in Fig. 1a, b gezeigte Ve rstä rke ra no rd n u ng 1 kann ebenfalls einen weiteren optischen Modulator 16 zur Auswahl von Pulsen 17 der Seed-Lasereinrichtung 4 aufweisen.
In Fig. 3a, b und in Fig. 4a, b sind zwei weitere Beispiele von Verstärkeranordnungen 1 beschrieben, die sich von der in Fig. 1 a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 im Wesentlichen dadurch unterscheiden, dass diese an Stelle des elektro-optischen Modulators 1 1 einen akusto-optischen Modulator 1 1 a aufweisen. Der akusto- optische Modulator 1 1 a ist zwischen einem ersten Betriebszustand B1 zur Zuführung der Laserstrahlung 3 von der Seed-Lasereinrichtung 4 zu dem Polarisations- Strahlteiler 8 und einem zweiten Betriebszustand B2 zur Auskopplung der verstärkten Laserstrahlung 3 aus dem Strahl weg 6a zwischen der Seed- Lasereinrichtung 4 und dem Polarisations-Strahlteiler 8 umschaltbar, wobei die ausgekoppelte Laserstrahlung 3 im gezeigten Beispiel einem weiteren optischen Verstärker 5 zugeführt wird. Es versteht sich, dass die ausgekoppelte Laserstrahlung 5 nicht zwingend weiter verstärkt werden muss.
Bei dem in Fig. 3a, b gezeigten Beispiel erzeugt der akusto-optische Modulator 1 1 a, der beispielsweise in Form einer Bragg-Zelle ausgebildet sein kann, einen ersten Ablenkwinkel Θ1 der Laserstrahlung 3 von 0°, d.h. der akusto-optische Modulator 1 1 a ist im ersten Betriebszustand B1 inaktiv und lenkt die Laserstrahlung 3 nicht ab. Da die Seed-Lasereinrichtung 4 bei dem in Fig. 1a, b gezeigten Beispiel im Strahlengang 6a in einer Sichtlinie zu dem Polarisations-Strahlteiler 8 angeordnet ist, wird im ersten Betriebszustand B1 die Laserstrahlung 3 dem Polarisations-Strahlteiler 8 zugeführt, tritt in den Strahlengang 6 zwischen den beiden Retroreflektoren 7a, 7b ein und wird verstärkt. Da der weitere optische Verstärker 5 unter einem zweiten Ablenkwinkel Θ2 zur Sichtlinie zwischen der Seed-Lasereinrichtung 4 und dem
Polarisations-Strahlteiler 8 angeordnet ist, wird an einem Bauteil rückreflektierte Laserstrahlung 3' von dem akusto-optischen Modulator 11a im ersten
Betriebszustand B1 nicht zu dem Polarisations-Strahlteiler 8 geführt, sondern verlässt diesen ohne Ablenkung und wird von einer Strahlfalle 12 absorbiert. Der akusto-optische Modulator 11 a dient somit im ersten Betriebszustand B1 als optischer Isolator, d.h. zur Vermeidung der Einkopplung von rückreflektierter
Laserstrahlung 3' in den optischen Verstärker 2. Die von der Seed-Lasereinrichtung 4 erzeugte Laserstrahlung 3 wird im gezeigten Beispiel mit dem zweiten Polarisationszustand p erzeugt, so dass auf das Vorsehen einer Strahlfalle zur Absorption von Laserstrahlung 3 mit dem ersten
Polarisationszustand s an einer dem ersten Retroreflektor 7a gegenüber liegenden Seite des Polarisations-Strahlteilers 8 verzichtet werden kann. Es versteht sich, dass bei der in Fig. 3a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 eine Seed-Lasereinrichtung 4 vorgesehen werden kann, die beispielsweise unpolarisierte Laserstrahlung 3 erzeugt. In diesem Fall kann wie in Fig. 1 a, b und Fig. 2 eine (weitere) Strahlfalle vorgesehen werden, um die Laserstrahlung 3 mit der ersten Polarisationsrichtung s zu
absorbieren.
Fig. 3b zeigt den akusto-optischen Modulator 1 a in dem zweiten Betriebszustand B2, in dem dieser die verstärkte Laserstrahlung 3 unter einem zweiten Ablenkwinkel Θ2 von beispielsweise 1 ° zu dem weiteren optischen Verstärker 5 ablenkt. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird der zweite Betriebszustand B2 nur während eines vergleichsweise kurzen Zeitraums T2 angenommen, um einen Puls der verstärkten Laserstrahlung 3 aus der Verstärkeranordnung 1 auszukoppeln, während der akusto- optische Modulator 1 1 a vergleichsweise lang im ersten Betriebszustand B1 , d.h. inaktiv, betrieben wird. Die in Fig. 4a,b gezeigte Verstärkeranordnung 1 unterscheidet sich von der in Fig. 3a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 im Wesentlichen dadurch, dass die
Anordnung der Seed-Lasereinrichtung 4 und des weiteren optischen Verstärkers 5 im Strahlengang der Laserstrahlung 3 vertauscht ist. Der akusto-optische Modulator 1 1 a ist in diesem Fall im ersten, in Fig. 4a gezeigten Betriebszustand B1 aktiv und lenkt die Laserstrahlung 3 der Seed-Lasereinrichtung 4 unter einem ersten
Ablenkwinkel Θ1 von beispielsweise ca. 1 ° ab, so dass die Laserstrahlung 3 zum Polarisations-Strahlteiler 8 geführt wird. Gleichzeitig wird rückreflektierte
Laserstrahlung 3' im ersten Betriebszustand B1 unter dem ersten Ablenkwinkel Θ1 zu einer weiteren Strahlfalle 13 umgelenkt und von dieser absorbiert.
Im zweiten, in Fig. 4b gezeigten Betriebszustand B2 ist der akusto-optische
Modulator 1 1 a nicht aktiv, d.h. für den zweiten Ablenkwinkel Θ2 gilt: Θ2 = 0°. Im zweiten Betriebszustand B2 durchläuft die verstärkte Laserstrahlung 3 den akusto- optischen Modulator 1 1 ohne Ablenkung und wird über den weiteren optischen Verstärker 5 aus der Verstärkeranordnung 1 ausgekoppelt. Bei der in Fig. 4a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 ist vorteilhaft, dass der absolute Leistungsverlust im akusto-optischen Modulator 1 1 a kleiner ist als bei der in Fig. 3a, b gezeigten Verstä rke ra no rd n u ng 1 . Bei der in Fig. 4a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 ist jedoch die Isolation gegen rückreflektierte Laserstrahlung 3' typischer Weise geringer als bei der in Fig. 3a, b gezeigten Verstärkeranordnung 1 , da die rückreflektierte Laserstrahlung 3' von dem akusto-optischen Modulator 1 1 a typischer Weise nicht vollständig zu der weiteren Strahlfalle 13 umgelenkt bzw. gebeugt wird. Die in Fig. 4a, b gezeigte Ve rstä rkera no rd n u ng 1 ist daher insbesondere für den Fall vorteilhaft, dass mit wenig rückreflektierter Laserstrahlung 3' zu rechnen ist.
Es versteht sich, dass die in Fig. 3a, b und Fig. 4a, b gezeigten
Verstärkeranordnungen 1 nicht zwingend zwei Retroreflektoren 7a, 7b benötigen, sondern ggf. wie in Fig. 2 nur einen einzigen Retroreflektor 7 aufweisen können. Die in Fig. 3a, b und Fig. 4a, b gezeigten Verstärkeranordnungen 1 können ebenfalls in Laserbearbeitungsmaschinen 30, in EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtungen 20 oder bei anderen Anwendungen eingesetzt werden, die eine hohe Laserleistung erfordern.

Claims

Patentansprüche Verstärkeranordnung (1 ), umfassend:
einen optischen Verstärker (2) zur Verstärkung von Laserstrahlung (3),
einen ersten Retroreflektor (7a) und einen zweiten Retroreflektor (7b), wobei der Verstärker (2) in einem Strahl weg (6) der Laserstrahlung (3) zwischen dem ersten Retroreflektor (7a) und dem zweiten Retroreflektor (7b) angeordnet ist,
wobei im Strahlweg (6) zwischen dem ersten Retroreflektor (7a) und dem
Verstärker (2) ein Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, der Laserstrahlung (3) mit einem ersten Polarisationszustand (s) entlang des Strahlwegs (6) zwischen den beiden Retroreflektoren (7a, 7b) passieren lässt und der
Laserstrahlung (3) mit einem zweiten Polarisationszustand (p) aus dem Strahlweg (6) zwischen den beiden Retroreflektoren (7a, 7b) auskoppelt, wobei im
Strahlweg (6) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem zweiten Retroreflektor (7b) eine Phasenschiebe-Einrichtung (9) zur Erzeugung einer festen Phasenverschiebung (λ/4) zur Umwandlung von Laserstrahlung (3) mit dem ersten Polarisationszustand (s) in Laserstrahlung (3) mit dem zweiten
Polarisationszustand (p) und umgekehrt angeordnet ist,
eine Seed-Lasereinrichtung (4) zur Erzeugung der Laserstrahlung (3), sowie einen optischen Modulator (1 1 , 1 1 a) der entweder zur Erzeugung einer
einstellbaren Phasenverschiebung (K/2, 0) der Laserstrahlung (3) oder zur Erzeugung eines einstellbaren Ablenkwinkels (θι , Θ2) der Laserstrahlung (3) ausgebildet ist und der zwischen der Seed-Lasereinrichtung (4) und dem
Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, wobei der Polarisations-Strahlteiler (8) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3) der Seed-Lasereinrichtung (4), die nach dem Durchlaufen des optischen Modulators (1 1 , 1 1 a) den zweiten
Polarisationszustand (p) aufweist, in den Strahlweg (6) zwischen den
Retroreflektoren (7a, 7b) einzukoppeln, und wobei zum Schutz des optischen Verstärkers (2) vor an einem Objekt (W, 23) rückreflektierter, verstärkter
Laserstrahlung (3')
entweder
der optische Modulator (1 1 ) ausgebildet ist, in einem ersten Betriebszustand (B1 ), in dem keine gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) ausgekoppelt wird, Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) in Laserstrahlung (3) mit dem ersten
Polarisationszustand (s) umzuwandeln und über den Polarisations-Strahlteiler (8), zu einer Strahlfalle (12) zu leiten,
oder
der optische Modulator (1 1 a) ausgebildet ist, in dem ersten Betriebszustand (B1 ) die rückreflektierte, verstärkte Laserstrahlung (3') zu einer Strahlfalle (12, 13) abzulenken.
2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 , weiter umfassend: einen weiteren
Polarisations-Strahlteiler (10), wobei der optische Modulator (1 1 ) im Strahlengang (6a) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem weiteren Polarisations- Strahlteiler (10) angeordnet ist, und wobei der weitere Polarisations-Strahlteiler (10) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3) der Seed-Lasereinrichtung (4) mit dem ersten Polansationszustand (s) zu dem optischen Modulator (1 1 ) durchzulassen und Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) aus dem
Strahlengang (6a) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler (10) auszukoppeln.
3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, bei welcher der weitere Polarisations- Strahlteiler (10) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3') mit dem ersten
Polarisationszustand (s), die entgegen gesetzt zu der an dem weiteren
Polarisations-Strahlteiler (10) ausgekoppelten Laserstrahlung (3) propagiert, einer weiteren Strahlfalle (13) zuzuführen.
4. Verstä rke ra no rd nu ng nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Phasenschiebe-Einrichtung eine λ/4-Platte (9) ist.
5. Verstä rke ra no rd n u ng (1 ), umfassend:
eine Seed-Lasereinrichtung (4) zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung (3), einen optischen Verstärker (2) zur Verstärkung der gepulsten Laserstrahlung (3), der im Strahlengang (6) zwischen einem Retroreflektor (7) und einem
Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, sowie einen optischen Modulator (1 1 , 1 1 a) der entweder zur Erzeugung einer einstellbaren Phasenverschiebung (λ/2, 0) der Laserstrahlung (3) oder zur Erzeugung eines einstellbaren Ablenkwinkels (θ-ι, θ2) der Laserstrahlung (3) ausgebildet ist, wobei der optische Modulator (1 1 , 1 1 a) zwischen der Seed-Lasereinrichtung (4) und dem Polarisations-Strahlteiler (8) angeordnet ist, und wobei der Polarisations-Strahlteiler (8) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3) mit einem zweiten Polarisationszustand (p) in den
Strahlengang (6) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem
Retroreflektor (7) einzukoppeln, wobei zum Schutz des optischen Verstärkers (2) vor an einem Objekt (W, 23) rückreflektierter, verstärkter Laserstrahlung (3') entweder
der optische Modulator (11 ) ausgebildet ist, in einem ersten Betriebszustand (B1 ), in dem keine gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen dem Retroreflektor (7) und dem Polarisations-Strahlteiler (8) ausgekoppelt wird, Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) in Laserstrahlung (3) mit dem ersten Polarisationszustand (s) umzuwandeln und über den
Polarisations-Strahlteiler (8) zu einer Strahlfalle (12) zu leiten,
oder
wobei der optische Modulator (1 1 a) ausgebildet ist, die rückreflektierte, verstärkte Laserstrahlung (3') in dem ersten Betriebszustand (B1 ) zu einer Strahlfalle (12, 13) abzulenken.
6. Verstärkeranordnung (1 ) nach Anspruch 5, bei welcher der optische Modulator (1 1 ) im Strahlengang (6a) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und einem weiteren Polarisations-Strahlteiler (10) angeordnet ist, wobei der weitere
Polarisations-Strahlteiler (10) Laserstrahlung (3) der Seed-Lasereinrichtung (4) mit dem ersten Polarisationszustand (s) zu dem optischen Modulator (1 1 ) durchlässt und Laserstrahlung (3) mit dem zweiten Polarisationszustand (p) aus dem Strahlengang (6a) zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler (10) auskoppelt.
7. Verstärkeranordnung nach Anspruch 6, bei welcher der weitere Polarisations- Strahlteiler (10) ausgebildet ist, Laserstrahlung (3) mit dem ersten
Polarisationszustand (s), die entgegen gesetzt zu der an dem weiteren
Polarisations-Strahlteiler (10) aus dem Strahlengang (6a) zwischen dem
Polarisations-Strahlteiler (8) und dem weiteren Polarisations-Strahlteiler (10) ausgekoppelten Laserstrahlung (3) propagiert, einer weiteren Strahlfalle (13) zuzuführen.
8. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der optische Modulator (1 1 , 1 1 a) zwischen dem ersten Betriebszustand (B1 ) zur Zuführung der Laserstrahlung (3) von der Seed-Lasereinrichtung (4) zu dem Polarisations-Strahlteiler (8) und einem zweiten Betriebszustand (B2) zur
Auskopplung der verstärkten Laserstrahlung (3) aus dem Strahlweg (6a) zwischen der Seed-Lasereinrichtung (4) und dem Polarisations-Strahlteiler (8) umschaltbar ist.
9. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Verstärker (2) mindestens einen Multipass-Verstärker (2a, 2b) umfasst.
10. Verstärkeranordnung nach Anspruch 9, bei welcher der Multipass-Verstärker (2a, 2b) mindestens ein scheibenförmiges laseraktives Medium (14) aufweist.
1 1 . Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der optische Modulator ein elektro-optischer Modulator (11 ) oder ein akusto- optischer Modulator (1 1 a) ist.
12. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter
umfassend: mindestens einen weiteren optischen Verstärker (5) zur Verstärkung der aus dem Strahlweg (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) oder zwischen dem Retroreflektor (7) und dem Polarisations-Strahlteiler (8) ausgekoppelten, verstärkten Laserstrahlung (3).
13. Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter
umfassend: einen weiteren optischen Modulator (16) zur Auswahl von zu
verstärkenden Pulsen (17) der gepulsten Laserstrahlung (3) der Seed- Lasereinrichtung (4).
14. EUV-Strahlungserzeugungsvorrichtung (20), umfassend:
eine Verstärkeranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Laserbearbeitungsmaschine (30), umfassend: eine Verstärkeranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
16. Verfahren zum Betreiben einer Verstärkeranordnung (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
Betreiben des optischen Modulators (11 ) während eines ersten Zeitraums (T1 ), in dem keine gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) oder aus dem Strahlengang (6) zwischen dem
Retroreflektor (7) und den Polarisations-Strahlteiler (8) ausgekoppelt wird, in einem ersten Betriebszustand (B1 ), in dem Laserstrahlung (3) mit dem ersten Polarisationszustand (s) in Laserstrahlung (3) mit dem zweiten
Polarisationszustand (p) umgewandelt wird, und umgekehrt, um den optischen Verstärker (2) vor an einem Objekt (W, 23) rückreflektierter Laserstrahlung (3') zu schützen, sowie
Betreiben des optischen Modulators (11 ) während eines zweiten Zeitraums (T2), in dem gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) oder zwischen dem Polarisations-Strahlteiler (8) und dem Retroreflektor (7) ausgekoppelt wird, in einem zweiten Betriebszustand (B2), in dem ein Polarisationszustand (s) der Laserstrahlung (3) erhalten bleibt.
17. Verfahren zum Betreiben einer Verstärkeranordnung (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
Betreiben des optischen Modulators (1 1 a) während eines ersten Zeitraums (T1 ), in dem keine gepulste Laserstrahlung (3) aus dem Strahlengang (6) zwischen den Retroreflektoren (7a, 7b) oder aus dem Strahlengang (6) zwischen dem Retroreflektor (7) und den Polarisations-Strahlteiler (8) ausgekoppelt wird, in einem ersten Betriebszustand (B1 ), in dem zum Schutz des optischen
Verstärkers (2) an einem Objekt (W, 23) rückreflektierte, verstärkte
Laserstrahlung (3') zu einer Strahlfalle (12, 13) abgelenkt wird.
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