最近、中国科学院上海光学精密機械研究所（SIPM、CAS）の高出力レーザーコンポーネント技術工学部は、パルス圧縮回折格子の光学コンポーネントのインデックスシステムの研究において新たな進歩を遂げました。ダブルビーム静的干渉ホログラフィック露光システムと露光ライトフィールドの均一性を制御するプロセス。 今回の研究により、反射露光光場の均一性に関する定量的な評価系を初めて確立し、小口径反射露光装置への適用検証を実現することに成功した。 研究成果は「パルス圧縮回折格子ファブリックの2ビームレーザー静的ホログラフィック露光におけるコンポーネントの空間周波数誤差の仕様と制御」としてまとめられている。 関連する研究結果は、「パルス圧縮回折格子製造のための2ビームレーザー静的ホログラフィック露光におけるコンポーネントの空間周波数誤差の仕様と制御」というタイトルでHigh Power Laser Science and Engineeringに掲載されました。
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新たな実験手段を提供し、国際的なレーザー科学技術の最新フロンティアとなり、競争の焦点となっている。 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、グレーティングの口径によってレーザー出力の上限が決まります。 ファインビームスキャニング露光、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、双方向のメータースケール回折格子の準備機能がありません。
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、広範囲の均一な露光ライト フィールドを構築することであり、ライト フィールドの均一性は主に軸外放物面ミラーによって決まります。表面誤差、特に高周波誤差。 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数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、技術的基盤を築いたメートルスケー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デバイスのその後の開発に新しい方法を提供します。
関連研究は、科学技術省の主要研究開発プログラム、中国国立自然科学財団の青少年基金、上海市科学技術委員会の若手科学技術人材航行プログラム、および上海市の支援を受けています。戦略的新興産業育成特別基金など。
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 干渉計を使用して測定された軸外ミラーの低周波面形状誤差。 (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グレーティング 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。
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。
