DE10245229A1 - Arrangement for reducing the coherence of a light beam - Google Patents

Arrangement for reducing the coherence of a light beam Download PDF

Info

Publication number
DE10245229A1
DE10245229A1 DE10245229A DE10245229A DE10245229A1 DE 10245229 A1 DE10245229 A1 DE 10245229A1 DE 10245229 A DE10245229 A DE 10245229A DE 10245229 A DE10245229 A DE 10245229A DE 10245229 A1 DE10245229 A1 DE 10245229A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light beam
beam splitter
arrangement according
radiation
incident light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10245229A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexander Dr. Menck
Jörg Dr. Bischoff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMS GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microelectronic Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microelectronic Systems GmbH filed Critical Carl Zeiss Microelectronic Systems GmbH
Priority to DE10245229A priority Critical patent/DE10245229A1/en
Priority to EP03798901A priority patent/EP1543375A1/en
Priority to PCT/EP2003/010075 priority patent/WO2004031838A1/en
Publication of DE10245229A1 publication Critical patent/DE10245229A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eines Lichtbündels, insbesondere eines Laserlichtbündels zur Beleuchtung einer Bildfläche oder einer Probe. DOLLAR A Erfindungsgemäß umfaßt eine solche Anordnung einen Strahlteiler (2), an dem ein einfallendes Lichtbündel (1) in zwei orthogonale Teilbündel (4, 6) aufgespalten wird, und zwei reflektierende Elemente, von denen mindestens eines als Umkehrprisma (7) ausgebildet ist. Dabei ist jeweils ein Teilbündel (4, 6) auf ein reflektierendes Element gerichtet und wird von dort zum Strahlteiler (2) zurückgeworfen. Die reflektierenden Elemente sind in unterschiedlichen Abständen vom Strahlteiler (2) positioniert, so daß die Teilbündel (4, 6) den Strahlteiler (2) in umgekehrter Richtung wieder passieren und dabei zu einem abgehenden Lichtbündel (8) vereinigt werden, in dem die Kohärenz vermindert ist.The invention relates to an arrangement for reducing the coherence of a light beam, in particular a laser light beam for illuminating an image area or a sample. DOLLAR A According to the invention, such an arrangement comprises a beam splitter (2), on which an incident light beam (1) is split into two orthogonal partial beams (4, 6), and two reflecting elements, at least one of which is designed as a reversing prism (7). Each sub-bundle (4, 6) is directed towards a reflecting element and is thrown back from there to the beam splitter (2). The reflecting elements are positioned at different distances from the beam splitter (2), so that the partial beams (4, 6) pass the beam splitter (2) again in the opposite direction and are combined to form an outgoing light beam (8) in which the coherence is reduced is.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eines Lichtbündels, insbesondere eines Laserlichtbündels zur Beleuchtung einer Bildfläche oder einer Probe.The invention relates to a Arrangement for reducing the coherence of a light beam, in particular of a laser light beam for illuminating an image area or a sample.

Zur Beleuchtung der Probe in einem Mikroskop oder zur Wiedergabe von Lichtbildern auf Bildwänden werden Lichtbündel, vorteilhaft Laserlichtbündel genutzt. Aufgrund der verhältnismäßig hohen zeitlichen und räumlichen Kohärenz des Laserlichts kommt es dabei zu Interferenzen, die der Beobachter als unterschiedliche Leuchtdichten bzw. als störendes Glitzern wahrnimmt. Derartige Beleuchtungsstrukturen werden häufig auch als „Speckle" bezeichnet.For illuminating the sample in one Microscope or for reproducing photographs on picture walls Light beam advantageous laser light bundle used. Because of the relatively high temporal and spatial coherence The laser light causes interference, which the observer regards as perceives different luminance levels or as annoying glitter. Such lighting structures are often referred to as "speckle".

Es ist bekannt, daß zur Verringerung dieser Störungen Verfahren und Anordnungen genutzt werden, die auf eine Kohärenzreduzierung abzielen, um dadurch die Interferenzfähigkeit der an der beleuchteten Fläche gestreuten bzw. reflektierten Strahlungsanteile zu verringern oder ganz aufzuheben.It is known to reduce of these disorders Procedures and arrangements are used that aim to reduce coherence aim to thereby reduce the interference ability of those at the illuminated area to reduce scattered or reflected radiation components or to pick up entirely.

Diesbezüglich beschreibt beispielsweise die DE 195 01 525 C2 ein Verfahren, das zur Verringerung der zeitlichen Kohärenz des Laserlichtes dient. Dabei ist vorgesehen, das Licht durch eine optische Platte hindurchzuleiten, die eine mikrostrukturierte, phasenverschiebende Ein- oder Abstrahlfläche aufweist oder das Licht auf eine Platte zu richten, die mit einer derartigen Oberflächenstruktur versehen ist und reflektierend wirkt.In this regard, for example, describes DE 195 01 525 C2 a method that serves to reduce the temporal coherence of the laser light. It is provided that the light be passed through an optical plate which has a microstructured, phase-shifting radiation or radiation surface or to direct the light onto a plate which is provided with such a surface structure and has a reflective effect.

Aus WO 01/35451 A1 ist es weiterhin bekannt, mittels einer Vielzahl von Einzelreflektoren das Lichtbündel in Teilbündel aufzuspalten. Die Teilbündel werden dann über unterschiedliche optische Weglängen geführt, wobei die Weglängenunterschiede größer als die zeitliche Kohärenzlänge des Lichtes sind. Die Kohärenzreduzierung ergibt sich mit der Überlagerung der Teilbündel bei der nachfolgenden Zusammenführung zu einem neuen Gesamtlichtbündel.From WO 01/35451 A1 it is still known, by means of a variety of individual reflectors in partial bundle split. The sub-bundles are then over different optical path lengths guided, with the path length differences larger than the temporal coherence length of the Are light. The coherence reduction results with the overlay the sub-bundle in the subsequent merge to a new overall light beam.

Nachteilig dabei ist, daß aufgrund der im Vergleich zur Wellenlänge des Lichtes verhältnismäßig großen Einzelreflektoren Abschattungen auftreten, die eine unerwünschte Schwächung der Strahlungsintensität zur Folge haben.The disadvantage is that due to compared to the wavelength of the light relatively large individual reflectors Shadowing occurs, which results in an undesired weakening of the radiation intensity to have.

Werden zur Realisierung der unterschiedlichen optischen Weglängen Wabenkondensatoren genutzt, die unterschiedlich dicke Glaswege in den einzelnen Waben haben, oder optische Prismen, wobei je nach Position des Prismas unterschiedliche Glaswege vorgegeben sind, tritt der Erfolg jedoch nur bei Strahlungsquellen ein, deren zeitliche Kohärenz verhältnismäßig gering ist, da andernfalls erhebliche Glaswegdifferenzen realisiert werden müssen und dies mit diesen Mitteln nicht möglich ist.Are used to realizing the different optical path lengths Honeycomb capacitors used in glass paths of different thickness have the individual honeycomb, or optical prisms, depending on Position of the prism different glass paths are given, However, success only occurs with radiation sources, their temporal Coherence relatively low because otherwise considerable glass path differences will be realized have to and this is not possible with these means.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Kohärenzminderung und damit zur Reduzierung von Speckle zu fin den, bei der die Strahlungsintensität möglichst wenig geschwächt wird.Based on this state of the art the invention has the object of another possibility to reduce coherence and thus to reduce speckle to find the radiation intensity where possible is weakened little.

Erfindungsgemäß umfaßt eine solche Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eines Lichtbündels einen Strahlteiler, an dem ein einfallendes Lichtbündel in zwei orthogonale Teilbündel aufgespalten wird, und zwei reflektierende Elemente, von denen mindestens eines als Umkehrprisma ausgebildet ist. Dabei ist jeweils ein Teilbündel auf ein reflektierendes Element gerichtet und wird von dort zum Strahlteiler zurückgeworfen. Die reflektierenden Elemente sind in unterschiedlichen Abständen vom Strahlteiler positioniert, so daß die Teilbündel den Strahlteiler in umgekehrter Richtung wieder passieren und dabei zu einem abgehenden Lichtbündel vereinigt werden.According to the invention, such an arrangement comprises Reducing coherence a bundle of light a beam splitter on which an incident light beam in two orthogonal sub-bundles is split, and two reflective elements, at least of which one is designed as a reversing prism. A sub-bundle is on each a reflecting element is directed and from there becomes a beam splitter thrown back. The reflective elements are at different distances from the beam splitter positioned so that the partial bundle pass the beam splitter in the opposite direction again while doing so to an outgoing bundle of light be united.

Die unterschiedlichen Abstände zwischen dem Strahlteiler und dem jeweiligen reflektierenden Element sorgen für unterschiedliche optische Weglängen der Teilbündel und insofern dafür, daß die zeitliche Kohärenz zwischen beiden Armen überschritten wird, so daß die Interferenzfähigkeit zumindest reduziert wird und deshalb Interferenzmuster nicht mehr oder nur noch in geringem, vernachlässigbarem Umfang entstehen können. Mit anderen Worten: die vorher interferenzfähigen Phasenraumzellen bzw. Wellenzüge werden durch die Invertierung zu nicht-interferenzfähigen Strahlungsanteilen gemischt.The different distances between the Beam splitters and the respective reflective element ensure different optical path lengths the sub-bundle and insofar as that the temporal coherence crossed between both arms is so that the interference ability is at least reduced and therefore interference patterns no longer or arise only to a small, negligible extent can. In other words: the previously interference-capable phase space cells or wave trains become non-interference-capable radiation components through the inversion mixed.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind beide reflektierenden Elemente als Umkehrprismen ausgebildet und senkrecht zueinander ausgerichtet, d.h. sie sind, bezogen auf die Einstrahlrichtung des jeweiligen Teilbündels, um 90° gegeneinander verdreht.In a particularly preferred embodiment the invention are both reflective elements as reversing prisms trained and aligned perpendicular to each other, i.e. they are, based on the direction of irradiation of the respective sub-bundle in order 90 ° against each other twisted.

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere für Laserquellen geeignet, deren Kohärenzlängen größer als 1 mm ist. Dies trifft für F2-Excimer-Laser zu, wie sie beispielsweise in Inspektionssystemen in der Mikrolithographie verwendet werden.The solution according to the invention is particularly suitable for laser sources whose coherence lengths are greater than 1 mm. This applies to F 2 excimer lasers, such as those used in inspection systems in microlithography.

Der Strahlteiler weist vorteilhaft ein Teilungsverhältnis von 50:50 auf, d.h. das einfallende Lichtbündel wird in zwei Teilbündel mit im wesentlichen gleichen Strahlungsanteilen aufgespaltet. Die zwischen dem Strahlteiler und den reflektierenden Elementen gemessenen Abstände sollten sich im Falle der Verwendung des F2-Excimer-Lasers als Strahlungsquelle um mindestens 14 mm unterscheiden, damit die zeitliche Kohärenz zwischen beiden Armen überschritten wird und keine Interferenzmuster mehr entstehen können.The beam splitter advantageously has a division ratio of 50:50, ie the incident light bundle is split into two sub-bundles with essentially the same radiation components. The distances measured between the beam splitter and the reflecting elements should differ by at least 14 mm if the F 2 excimer laser is used as the radiation source, so that the time coherence between the two arms is exceeded and interference patterns can no longer arise.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist im Strahlengang des einfallenden Lichtbündels vor dem Strahlteiler mindestens ein Ablenkprisma angeordnet, durch welches das einfallende Lichtbündel hindurchläuft, bevor es auf den Strahlteiler trifft. Damit wird eine Linientrennung im Lichtbündel erreicht, und die variablen optischen Wege über den Strahlquerschnitt aufgrund des Ablenkprismas führen zu einer weiteren Kohärenzminderung.In a special configuration the invention is in the beam path of the incident light beam the beam splitter arranged at least one deflection prism, through which the incident light beam passes, before it hits the beam splitter. This creates a line separation reached in the light beam, and due to the variable optical paths across the beam cross section of the deflection prism to further reduce coherence.

Weiterhin kann in den Strahlengang des einfallenden Lichtbündels eine teilreflektierende Schicht gestellt sein, die dafür sorgt, daß vom Strahlteiler kommende, gegen das ein fallende Lichtbündel zurückgeworfene Strahlungsanteile wieder auf den Strahlteiler gerichtet und so in einen optischen Kreislauf einbezogen werden. Damit wird das Licht, das ohne diese teilreflektierende Schicht seinen Weg zurück in die Strahlungsquelle nehmen würde, erneut zur Überlagerung genutzt. Die teilreflektierende Schicht kann beispielsweise auf der Oberfläche einer Glasplatte oder auf der Oberfläche eines Ablenkprismas ausgebildet sein.Furthermore, in the beam path of the incident light beam be a partially reflective layer that ensures that from Beam splitter coming, thrown back against a falling beam of light Radiation components directed back onto the beam splitter and so in an optical cycle can be included. So the light that without this partially reflective layer makes its way back into the Radiation source would take again for overlay used. The partially reflecting layer can, for example, on the surface a glass plate or on the surface of a deflection prism his.

In einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Strahlengang des einfallenden Lichtbündels eine Einrichtung zur Pupillenteilung vorgesehen, bestehend aus einem Spiegel, der aus dem Lichtbündel einen Strahlungsanteil auskoppelt, und einem Teleskop, durch das der übrige, nicht ausgekoppelte Strahlungsanteil hindurchtritt, wobei der ausgekoppelte Strahlungsanteil über weitere Spiegel umgelenkt und schließlich wieder mit dem aus dem Teleskop seitenverkehrt austretenden Strahlungsanteil vereinigt wird.In a further, likewise advantageous embodiment the invention is in the beam path of the incident light beam Device for pupil division provided, consisting of a Mirror coming out of the beam of light decouples a radiation component, and a telescope through which the rest, not decoupled radiation portion passes through, the decoupled Radiation share over others Mirror deflected and finally again with the radiation component emerging from the telescope reversed is united.

Damit wird erreicht, daß die Strahlungsanteile, von denen einer über die Spiegel läuft, der andere das Teleskop passiert, phasenverschoben wieder zusammengesetzt werden.This ensures that the radiation components, one of which is about the mirror runs the other passes the telescope, reassembled out of phase become.

Außerdem sind die beiden Strahlungsanteile nunmehr durch die unterschiedlichen optischen Weglängen um mehr als die zeitliche Kohärenzlänge gegeneinander versetzt, so daß die Interferenzfähigkeit des resultierenden Lichtbündels, das nunmehr als einfallendes Lichtbündel auf die Teilerfläche des Strahlteilers trifft, herabgesetzt ist. Hierbei sollten sich, sofern es sich bei der Strahlungsquelle um einen F2- Excimer-Laser handelt, die optischen Weglängen wiederum um mindestens 14 mm unterscheiden.In addition, the two radiation components are now offset from one another by more than the time coherence length due to the different optical path lengths, so that the interference capability of the resulting light beam, which now strikes the splitting surface of the beam splitter as an incident light beam, is reduced. If the radiation source is an F 2 excimer laser, the optical path lengths should in turn differ by at least 14 mm.

Um auch noch zusätzlich eine Homogenisierung der Strahlungsintensität innerhalb des austretenden Lichtbündels zu erreichen, kann dem Strahlteiler eine Einrichtung zur Homogenisierung der Strahlungsintensität nachgeordnet sein, durch die das austretende Lichtbündel hindurchläuft und deren prinzipelle Wirkungsweise dem Stand der Technik zu entnehmen ist. Eine solche Einrichtung zur Homogenisierung kann beispielsweise ein transparentes optisches Element mit einer mikrostrukturierten, diffraktiv oder refraktiv wirkenden Ein- und/oder Abstrahlfläche sein.In addition to homogenization the radiation intensity The beam splitter can reach within the emerging light beam a device for homogenizing the radiation intensity downstream be through which the emerging light beam passes and their principle of operation can be found in the prior art. Such a device for homogenization can, for example a transparent optical element with a microstructured, be diffractive or refractive radiation and / or radiation surface.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention is based on the following of embodiments are explained in more detail. The associated Drawings show in

l den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel, l the basic structure of the arrangement according to the invention in a first embodiment,

2 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Darstellung der Überlagerung von Strahlkomponenten durch Inversion, 2 the basic structure of the arrangement according to the invention in a second embodiment with a representation of the superposition of beam components by inversion,

3 den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung nach 2, jedoch mit einem dem Strahlteiler vorgeordneten Ablenkprisma sowie einem vorgeordneten teilreflektierenden Spiegel, 3 the structure of the arrangement according to the invention 2 , but with a deflection prism upstream of the beam splitter and an upstream partially reflecting mirror,

4 eine Ausgestaltung der Erfindung mit einer dem Strahlteiler vorgeordneten Anordnung zur Pupillenteilung. 4 an embodiment of the invention with an upstream of the beam splitter arrangement for pupil division.

Im Ausführungsbeispiel nach l ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einer ersten Ausgestaltungsvariante dargestellt. Ein einfallendes Lichtbündel 1 ist auf einen Strahlteiler 2 mit einer Teilerschicht 3 gerichtet.In the embodiment according to l the basic structure of the arrangement according to the invention is shown in a first embodiment variant. An incident beam of light 1 is on a beam splitter 2 with a divider layer 3 directed.

An der Teilerschicht 3 wird ein erstes Teilbündel 4 in Richtung auf ein erstes Umkehrprisma 5 abgelenkt, während ein zweites Teilbündel 6 durch die Teilerschicht 3 hindurchtritt und auf ein zweites Umkehrprisma 7 trifft.At the divider layer 3 becomes a first sub-bundle 4 towards a first reversing prism 5 distracted while a second sub-bundle 6 through the divider layer 3 passes through and onto a second reversing prism 7 meets.

Die Teilerschicht 3 ist dabei so ausgebildet, daß das einfallende Lichtbündel im Verhältnis 50:50 geteilt wird, d.h. die beiden Teilbündel 4 und 6 weisen etwa gleiche Strahlungsanteile bzw. gleiche Strahlungsintensitäten auf.The division layer 3 is designed so that the incident light beam is divided in a 50:50 ratio, ie the two sub-beams 4 and 6 have approximately the same radiation components or the same radiation intensities.

Wie aus 1 zu erkennen ist, sind die beiden Prismen 5 und 7 bezogen auf die jeweilige Einstrahlrichtung der Teilbündel um 90° gegeneinander verdreht ausgerichtet. So liegt beispielsweise die hängsausrichtung (Dachkante) des ersten Umkehrprismas 5 in der Zeichenebene, während die Längsausrichtung des zweiten Umkehrprismas 7 senkrecht zur Zeichenebene orientiert ist.How out 1 you can see the two prisms 5 and 7 based on the respective beam direction of the sub-bundles aligned rotated by 90 °. For example, the slope (roof edge) of the first reversing prism is located 5 in the plane of the drawing, while the longitudinal orientation of the second inverting prism 7 is oriented perpendicular to the plane of the drawing.

Außerdem ist aus l ersichtlich, daß die beiden Umkehrprismen 5 und 7 in unterschiedlichen Abständen zum Strahlteiler 2 positioniert sind. Im gewählten Beispiel ist der Abstand l1 zwischen dem ersten Umkehrprisma 5 und dem Strahlteiler 2 um etwa 14 mm größer als der Abstand l2 zwischen dem zweiten Umkehrprisma 7 und dem Strahlteiler 2.It is also over l can be seen that the two reversing prisms 5 and 7 at different distances from the beam splitter 2 are positioned. In the selected example, the distance is l 1 between the first reversing prism 5 and the beam splitter 2 is approximately 14 mm larger than the distance l 2 between the second reversing prism 7 and the beam splitter 2 ,

Das erste Teilbündel 4 invertiert im ersten Umkehrprisma 5, ist wieder auf die Teilerschicht 3 gerichtet und tritt durch diese hindurch. Das zweite Teilbündel 6 invertiert im zweiten Umkehrprisma 7 und wird an der Teilerschicht 3 in die Richtung abgelenkt, die das durch die Teilerschicht 3 hindurchtretende erste Teilbündel 4 hat. Dabei vereinigen sich beide Teilbündel 4 und 6 zu einem abgehenden Lichtbündel 8. Das abgehende Lichtbündel 8 weist eine verringerte Kohärenz auf, was zur Folge hat, daß die Interferenzfähigkeit der Phasenraumzellen bzw. Wellenzüge vermindert oder aufgehoben ist.The first sub-bundle 4 inverted in the first inverting prism 5 , is back on the divider layer 3 directed and passes through it. The second sub-bundle 6 inverted in the second reversing prism 7 and is on the divider layer 3 deflected in the direction that that through the divider layer 3 passing through first sub-bundle 4 Has. The two sub-bundles unite 4 and 6 to an outgoing bundle of light 8th , The outgoing light beam 8th has a reduced coherence, which has the consequence that the interference capability of the phase space cells or wave trains is reduced or eliminated.

Erreicht wird dies dadurch, daß die Umkehrprismen 5 und 7 bezogen auf die Zeichenebene senkrecht zueinander stehen und ihre Abstände zum Strahlteiler 2 so verschieden sind, daß die zeitliche Kohärenz zwischen beiden optischen Armen unterschritten wird.This is achieved by the reverse prisms 5 and 7 are perpendicular to each other in relation to the drawing plane and their distances from the beam splitter 2 are so different that the temporal coherence between the two optical arms is undershot.

Die Mischung der invertierten Strahlungsanteile wird nachfolgend anhand eines in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispieles verdeutlicht, in welchem sich an der Stelle des ersten Umkehrprismas 5 (vgl. l) ein Planspiegel 9 befindet.The mixing of the inverted radiation components is subsequently based on an in 2 illustrated second embodiment clarifies in which at the location of the first reverse prism mas 5 (see. l ) a plan mirror 9 located.

Aus 2 ist ersichtlich, daß die Strahlungsanteile a bis e des einfallenden Lichtbündels 1 vom Planspiegel 9 seitenrichtig wieder auf die Teilerschicht 3 treffen und durch diese hindurchtreten, während im Umkehrprisma 7 eine Seitenumkehr erfolgt und sich dadurch beispielsweise die Strahlungsanteile e des ersten Teilbündels 4 nach der Re flexion am Planspiegel 9 und nach Durchtritt durch die Teilerschicht 3 mit den an der Teilerschicht 3 abgelenkten Strahlungsanteilen a des zweiten Teilbündels 6 vereinigen.Out 2 it can be seen that the radiation components a to e of the incident light beam 1 from the plan mirror 9 right side back onto the divider layer 3 meet and step through it while in the reverse prism 7 a side reversal takes place and thereby, for example, the radiation components e of the first sub-beam 4 after the reflection on the plan mirror 9 and after passing through the divider layer 3 with those on the divider layer 3 deflected radiation components a of the second sub-beam 6 unite.

In gleicher Weise vereinigen sich die Strahlungsanteile b des ersten Teilbündels 4 mit den Strahlungsanteilen d des zweiten Teilbündels 6 usw.The radiation components b of the first sub-beam combine in the same way 4 with the radiation components d of the second sub-beam 6 etc.

Dadurch mischen sich die vorher interferenzfähigen Strahlungsanteile nach Überschreitung der zeitlichen Kohärenz und Invertierung am Planspiegel 9 bzw. im Umkehrprisma 7 zu nicht-interferenzfähigen Strahlungsanteilen.As a result, the radiation components that were capable of interference mix after the temporal coherence and inversion at the plane mirror have been exceeded 9 or in the reverse prism 7 to non-interference-capable radiation components.

Diese Mischung kann mit den beiden in l und in 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt werden, d.h. entweder mit zwei Umkehrprismen 5 und 7 wie in l dargestellt oder auch mit einem Umkehrprisma 7 und einem Planspiegel 9 nach 2. Selbstverständlich können in der Ausgestaltung nach 2 auch Planspiegel 9 und Umkehrprisma 7 gegeneinander vertauscht sein.This mixture can be combined with the two in l and in 2 illustrated embodiments of the arrangement according to the invention can be achieved, ie either with two reversing prisms 5 and 7 as in l shown or with a reversing prism 7 and a plan mirror 9 to 2 , Of course, in terms of design 2 also plan mirror 9 and reverse prism 7 be interchanged.

Als Strahlungsquelle für das einfallende Lichtbündel sei hier ein Laser mit einer Kohärenzlänge >1 mm, beispielsweise ein F2-Excimer-Laser, vorgesehen.A laser with a coherence length> 1 mm, for example an F 2 excimer laser, is provided here as the radiation source for the incident light beam.

3 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, bei der im Strahlengang des einfallenden Lichtbündels 1 vor dem Strahlteiler 2 ein Ablenkprisma 10 angeordnet ist, dessen Zweck darin besteht, eine Linientrennung im Lichtbündel 1 zu erreichen, dabei die optischen Wege der einzelnen Linien über den Strahlquerschnitt zu variieren und so die Kohärenz zusätzlich zu mindern. 3 shows an embodiment variant in which in the beam path of the incident light beam 1 in front of the beam splitter 2 a deflection prism 10 is arranged, the purpose of which is a line separation in the light beam 1 To achieve this, to vary the optical paths of the individual lines across the beam cross-section and thus additionally reduce the coherence.

Wie in 3 weiterhin dargestellt, kann in den Strahlengang des einfallenden Lichtbündels 1 auch oder alternativ zu dem Ablenkprisma 10 ein optisches Element 11 mit einer teilreflektierenden Schicht 12 vorgesehen sein.As in 3 continues to be shown in the beam path of the incident light beam 1 also or alternatively to the deflection prism 10 an optical element 11 with a partially reflective layer 12 be provided.

Dabei sorgt die teilreflektierende Schicht 12 dafür, daß Strahlungsanteile, die an der Teilerschicht 3 des Strahlteilers 2 entgegengesetzt zur Einstrahlungsrichtung in das Lichtbündel 1 zurückgeworfen werden, zumindest teilweise an der teilreflektiererden Schicht 12 invertieren, dadurch wieder mit dem einfallenden Lichtbündel 1 zum Strahlteiler 2 gelangen und erneut zur Überlagerung genutzt werden.The partially reflective layer ensures this 12 for the fact that radiation components on the divider layer 3 of the beam splitter 2 opposite to the direction of irradiation into the light beam 1 be thrown back, at least partially on the partially reflecting layer 12 invert, thereby again with the incident light beam 1 to the beam splitter 2 arrive and be used again for the overlay.

Darüberhinaus kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung im Weg des einfallenden Lichtbündels 1 eine Einrichtung zur Pupillenteilung vorgesehen sein, wie in 4 dargestellt. Hier dient ein Spiegel 13 dazu, einen erheblichen Strahlungsanteil aus dem Lichtbündel 1 auszukoppeln, während der übrige Strahlungsanteil durch ein Teleskop 14 hindurchtritt und dabei eine Seitenvertauschung erfährt, wie dies an den Bezeichnungen g und h verdeutlicht ist. Der ausgekoppelte Strahlungsanteil wird über weitere Spiegel 15 und 16 umgelenkt und schließlich mit einem Spiegel 17 wieder in den Lichtweg des Lichtbündels 1 eingekoppelt, wobei mit der Einkopplung ein Versatz dieses Strahlungsanteiles seitlich zur optischen Achse erfolgt, wie anhand der Bezeichnungen f und g ersichtlich ist. Bei dem Teleskop kann es sich beispielsweise um ein Keplerteleskop (bevorzugt 1:1) handeln.In addition, in a further advantageous embodiment, the path of the incident light beam 1 a device for pupil division can be provided, as in 4 shown. Here is a mirror 13 a significant proportion of the radiation from the light beam 1 decouple, while the rest of the radiation through a telescope 14 passes through and experiences a side reversal, as is shown by the designations g and h. The decoupled radiation component is via additional mirrors 15 and 16 redirected and finally with a mirror 17 back into the light path of the light beam 1 coupled in, with the coupling in an offset of this radiation component to the side of the optical axis, as can be seen from the designations f and g. The telescope can be, for example, a Kepler telescope (preferably 1: 1).

Diese Einrichtung zur Pupillenteilung dient ebenfalls der Reduzierung der Kohärenz des einfallenden Lichtbündels 1 und somit im Zusammenwirken mit den Anordnungen nach l und 2 zur Erhöhung der Effizienz dieser Anordnungen.This pupil division device also serves to reduce the coherence of the incident light beam 1 and thus in cooperation with the arrangements l and 2 to increase the efficiency of these arrangements.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dem Strahlteiler 2 eine Einrichtung zur Homogenisierung der Intensität im Strahlungsquerschnitt des abgehenden Lichtbündels 8 nachzuordnen (nicht dargestellt).There is also the option of the beam splitter 2 a device for homogenizing the intensity in the radiation cross section of the outgoing light beam 8th order (not shown).

Derartige Homogenisierungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und können beispielsweise aus einem transparenten optischen Element bestehen, das an der Einstrahl- und/oder der Abstrahlfläche mikrostrukturiert ist, und zwar so, daß die Mikrostruktur diffraktiv oder refraktiv wirkt.Such homogenizers are well known from the prior art and can for example consist of a transparent optical element, which on the single-beam and / or the radiation area is microstructured, in such a way that the microstructure is diffractive or acts refractive.

11
einfallendes Lichtbündelincident light beam
22
Strahlteilerbeamsplitter
33
Teilerschichtsplitter layer
44
erstes Teilbündelfirst partial bundle
55
erstes Umkehrprismafirst erecting prism
66
zweites Teilbündelsecond partial bundle
77
zweites Umkehrprismasecond erecting prism
88th
abgehendes Lichtbündeloutgoing light beam
99
Planspiegelplane mirror
1010
Ablenkprismadeflecting
1111
optisches Elementoptical element
1212
teilreflektierende Schichtpartially reflecting layer
1313
Spiegelmirror
1414
Teleskoptelescope
15, 16, 1715 16, 17
Spiegelmirror

Claims (10)

Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eines Lichtbündels, umfassend – einen Strahlteiler (2), an dem ein einfallendes Lichtbündel (1) in zwei orthogonale Teilbündel (4, 6) aufgespalten wird und – zwei reflektierende Elemente, von denen mindestens eines als Umkehrprisma (7) ausgebildet ist, wobei jeweils ein Teilbündel (4, 6) auf ein reflektierendes Element gerichtet ist und von dort zum Strahlteiler (2) zurückgeworfen wird, und wobei – die reflektierenden Elemente in unterschiedlichen Abständen vom Strahlteiler (2) positioniert sind, so daß – die Teilbündel (4, 6) den Strahlteiler (2) in umgekehrter Richtung wieder passieren und dabei zu einem abgehenden Lichtbündel (8) vereinigt werden, das eine gegenüber dem einfallenden Lichtbündel (1) verringerte Kohärenz aufweist.Arrangement for reducing the coherence of a light beam, comprising - a beam splitter ( 2 ), on which an incident light beam ( 1 ) in two orthogonal sub-bundles ( 4 . 6 ) is split and - two reflective elements, at least one of which is a reversing prism ( 7 ) is formed, each with a sub-bundle ( 4 . 6 ) is aimed at a reflective element and from there to the beam splitter ( 2 ) is thrown back, and whereby - the reflecting elements in different Distances from the beam splitter ( 2 ) are positioned so that - the sub-bundles ( 4 . 6 ) the beam splitter ( 2 ) pass again in the opposite direction and thereby to an outgoing light beam ( 8th ) are united, the one opposite the incident light beam ( 1 ) has reduced coherence. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide reflektierenden Elemente als Umkehrprismen (5, 7) ausgebildet und senkrecht zueinander ausgerichtet sind.Arrangement according to claim 1, characterized in that both reflecting elements as reversing prisms ( 5 . 7 ) are formed and aligned perpendicular to each other. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Srahlungsquelle für das einfallende Lichtbündel (1) ein Laser mit einer Kohärenzlänge des Laserlichtes > 1 mm, bevorzugt ein F2-Excimer-Laser, vorgesehen ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that as a radiation source for the incident light beam ( 1 ) a laser with a coherence length of the laser light> 1 mm, preferably an F 2 excimer laser, is provided. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (2) ein Teilungsverhältnis von 50:50 aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter ( 2 ) has a division ratio of 50:50. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen dem Strahlteiler (2) und den reflektierenden Elementen gemessenen Abstände um mindestens 14 mm unterscheiden.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the between the beam splitter ( 2 ) and the distances measured by the reflective elements by at least 14 mm. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des einfallenden Lichtbündels (1) vor dem Strahlteiler (2) mindestens ein Ablenkprisma (10) angeordnet ist und eine Linientrennung im Lichtbündel (1) bewirkt.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the incident light beam ( 1 ) in front of the beam splitter ( 2 ) at least one deflection prism ( 10 ) is arranged and a line separation in the light beam ( 1 ) causes. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des einfallenden Lichtbündels (1) eine teilreflektierende Schicht (12) gestellt ist, welche vom Strahlteiler (2) kommende, gegen das einfallende Lichtbündel (1) zurückgeworfene Strahlungsanteile wieder auf den Strahlteiler (2) richtet.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the incident light beam ( 1 ) a partially reflective layer ( 12 ) which is from the beam splitter ( 2 ) coming against the incoming light beam ( 1 ) reflected radiation components back onto the beam splitter ( 2 ) judges. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die teilreflektierende Schicht (12) auf der Oberfläche einer Glasplatte oder eines Ablenkprismas befindet.Arrangement according to claim 7, characterized in that the partially reflecting layer ( 12 ) is on the surface of a glass plate or a deflection prism. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des einfal lenden Lichtbündels (1) eine Einrichtung zur Pupillenteilung vorgesehen ist, bestehend aus – einem Spiegel (13), der aus dem Lichtbündel (1) einen Strahlungsanteil auskoppelt, – einem Teleskop (14), durch das der übrige Strahlungsanteil hindurchtritt und – weiteren Spiegeln (15, 16, 17), durch die der ausgekoppelte Strahlungsanteil umgelenkt und wieder mit dem aus dem Teleskop seitenverkehrt austretenden Strahlungsanteil vereinigt wird.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the incident light beam ( 1 ) a pupil division device is provided, consisting of - a mirror ( 13 ) coming from the light beam ( 1 ) decouples a radiation component, - a telescope ( 14 ) through which the rest of the radiation passes and - other mirrors ( 15 . 16 . 17 ), through which the outcoupled radiation component is redirected and reunited with the radiation component emerging from the telescope in reverse. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlteiler (2) eine Einrichtung zur Homogenisierung der Strahlungsintensität innerhalb des abgehenden Lichtbündels (8) nachgeordnet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the beam splitter ( 2 ) a device for homogenizing the radiation intensity within the outgoing light beam ( 8th ) is subordinate.
DE10245229A 2002-09-27 2002-09-27 Arrangement for reducing the coherence of a light beam Withdrawn DE10245229A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10245229A DE10245229A1 (en) 2002-09-27 2002-09-27 Arrangement for reducing the coherence of a light beam
EP03798901A EP1543375A1 (en) 2002-09-27 2003-09-11 Device for reducing the coherence of a beam of light
PCT/EP2003/010075 WO2004031838A1 (en) 2002-09-27 2003-09-11 Device for reducing the coherence of a beam of light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10245229A DE10245229A1 (en) 2002-09-27 2002-09-27 Arrangement for reducing the coherence of a light beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10245229A1 true DE10245229A1 (en) 2004-04-01

Family

ID=31969668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10245229A Withdrawn DE10245229A1 (en) 2002-09-27 2002-09-27 Arrangement for reducing the coherence of a light beam

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1543375A1 (en)
DE (1) DE10245229A1 (en)
WO (1) WO2004031838A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511220A (en) * 1982-12-23 1985-04-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Laser target speckle eliminator
US5048926A (en) * 1988-02-29 1991-09-17 Nikon Corporation Illuminating optical system in an exposure apparatus
US5233460A (en) * 1992-01-31 1993-08-03 Regents Of The University Of California Method and means for reducing speckle in coherent laser pulses
US5463497A (en) * 1989-06-08 1995-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Illumination device including an optical integrator defining a plurality of secondary light sources and related method
JPH07335523A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Nec Corp Lighting optical device
US6238063B1 (en) * 1998-04-27 2001-05-29 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
WO2001057581A2 (en) * 2000-02-07 2001-08-09 Silicon Light Machines Method and apparatus for reducing laser speckle using polarization averaging
JP2001296503A (en) * 2000-04-13 2001-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device for reducing speckle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2304923A (en) * 1995-09-02 1997-03-26 Renishaw Plc Detector system for an interferometric measuring apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511220A (en) * 1982-12-23 1985-04-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Laser target speckle eliminator
US5048926A (en) * 1988-02-29 1991-09-17 Nikon Corporation Illuminating optical system in an exposure apparatus
US5463497A (en) * 1989-06-08 1995-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Illumination device including an optical integrator defining a plurality of secondary light sources and related method
US5233460A (en) * 1992-01-31 1993-08-03 Regents Of The University Of California Method and means for reducing speckle in coherent laser pulses
JPH07335523A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Nec Corp Lighting optical device
US6238063B1 (en) * 1998-04-27 2001-05-29 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
WO2001057581A2 (en) * 2000-02-07 2001-08-09 Silicon Light Machines Method and apparatus for reducing laser speckle using polarization averaging
JP2001296503A (en) * 2000-04-13 2001-10-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device for reducing speckle

Also Published As

Publication number Publication date
EP1543375A1 (en) 2005-06-22
WO2004031838A1 (en) 2004-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2217961A1 (en) Beam forming device
DE102005055679A1 (en) Spectroscope for microspectroscope, has mirror that deflects one optical path to overlap incident areas of light passing along both optical paths on diffraction grating
EP2399158B1 (en) Device for homogenisation of laser radiation
DE102005013116B4 (en) phase filter and a microscope
EP1329760A2 (en) Coherence reduction device
EP1130439B1 (en) Method and apparatus for illuminating a transparent object
DE102013102863A1 (en) Device for homogenizing a laser beam
EP1384105B1 (en) Beam shaping device for shaping the cross-section of a light beam
DE102011077327B4 (en) Light raster microscope with beam combiner for combining two independently scanned illumination beams
DE102018110109A1 (en) Optical arrangement and method for light beam shaping for a light microscope
DE10245229A1 (en) Arrangement for reducing the coherence of a light beam
DE10322806B4 (en) Optical arrangement for homogenizing an at least partially coherent light field
DE10245231A1 (en) Arrangement for reducing coherence
DE102008036572B4 (en) Device for processing optical pulses
DE102008024697B4 (en) Device for homogenizing at least partially coherent laser light
DE102006053268B4 (en) Device for generating a laser radiation field with an intensity profile rotating about an axis
EP1543373B1 (en) Lighting device
WO2003075074A1 (en) Modulation device
DE2549109A1 (en) MULTIPLE IMAGE GENERATING OPTICAL SYSTEM
WO2005050286A1 (en) Arrangement and method for the suppression of speckle structures of a pulsed laser beam
EP1506448A2 (en) Optical system for homogenizing an at least partially coherent light field
WO2023208300A1 (en) Display device
DE19724061C2 (en) Device for laser machining a workpiece
WO2019158497A1 (en) Optical system for processing at least one incident laser beam
DE10330402A1 (en) Optical illumination arrangement, especially for illuminating an object being examined using a double confocal scanning microscope, has an additional optical component for spatial and temporal sorting of the wavelength components

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CARL ZEISS SMS GMBH, 07745 JENA, DE

8141 Disposal/no request for examination