超高強度、超短パルスレーザーの出現と急速な発展は、人類に前例のない極限の物理的条件と全く新しい実験手段を提供し、国際的なレーザー科学技術の最新フロンティアであると同時に競争の焦点分野となっている。 。 パルス圧縮グレーティングは超高強度超短レーザーデバイスの核となる部品であり、グレーティングの開口によってレーザー出力の上限が決まります。 ファインビーム走査露光、静的干渉フィールド透過露光、露光スプライシングおよび機械的スクライビングおよびその他の方法の国内外の開発には、双方向のメートルスケール回折格子の準備機能がありません。
図 1 Φ300mm 軸外放物面ミラー露光システムの全周波誤差結果: (a) 4- インチ Zygo 干渉計によって測定された軸外ミラーの低周波表面形状誤差。 (b) モデルに従ってフィルタリングした後に得られた中周波誤差とライトフィールド分布の写真。 (c) 20 倍レンズを備えた Zygo 白色光プロファイラーと顕微鏡で測定した格子マスクの写真を使用して得られた高周波誤差。 (d) 1D パワースペクトル密度曲線。
上海光学機械研究所（SIOM）は、大口径軸外反射露光システムを使用してメートルスケールのパルス圧縮回折格子を製造する革新的なスキームを提案しました。 プログラムの核心は、高精度の軸外放物面ミラーを使用して 2 本の平行な光ビームを形成し、大規模で均一な露光ライト フィールドを構築することです。ライト フィールドの均一性は主にオフ軸の表面誤差によって決まります。 -軸放物面ミラー、特に中周波と高周波の誤差に顕著です。 ライトフィールドの均一性に関する製造誤差の定量的評価システムと、周波数範囲全体で一貫して誤差が収束する関連する高精度加工プロセスが不足しているため、成功した前例はまだありません。
自由光場回折理論に基づいて、チームは、反射露光軸外放物面鏡の表面の周波数帯域誤差と露光光場の均一性の間のマッピングモデルを確立し、周波数の定量的指標システムを確立しました。ミラー表面形状の帯域誤差を解析し、露光ミラーの全周波数帯域誤差を均一に収束させるための革新的な処理技術を提案しました。 モデルによって決定された指標評価システムによると、露光ミラーの中周波誤差と高周波誤差はそれぞれ 0.65 nm と 0.5 nm よりも優れている必要があるため、以上の加工技術を適用してΦ300 mmのオフアクシス反射型露光装置を作製した。 このシステムではミラーのRMSが0.586 nmと0.462 nmに抑えられ、周期誤差や規則的なストライプ誤差が完全に除去されました。 最後に、この露光システムを使用して、サイズ 200 mm × 150 mm の多層誘電体膜 (MLD) 回折格子の製造に成功しました。-1 レベルでの平均回折効率は 98.1%、回折波面 PV は良好でした0.3波長よりも。
大開口回折格子の製造に関するこの研究は、その後のメートルレベルのパルス圧縮格子に必要な100パットワットの高出力レーザー装置の開発に技術的基盤を築くための新たな方法を提供する。
図2 200mm×150mm MLDグレーティングの回折波面と効率分布：（a）-1レベルの回折波面。 (b) 0-レベルの回折波面。 (c) +1- レベルの回折波面。 （d）1740 l/mmでのMLD格子の回折効率、1053 nmでの有効開口内で均一な回折効率（平均= 98.1%、σ= 0.3%、最大{{ 12}}.6%）。 (e) 反射露光法を使用した MLD 回折格子の物理画像。
