WO2004031837A1 - Device for reducing coherence - Google Patents

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WO2004031837A1
WO2004031837A1 PCT/EP2003/010074 EP0310074W WO2004031837A1 WO 2004031837 A1 WO2004031837 A1 WO 2004031837A1 EP 0310074 W EP0310074 W EP 0310074W WO 2004031837 A1 WO2004031837 A1 WO 2004031837A1
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Matthias Burkhardt
Lars Erdmann
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement for reducing the coherence of a light beam, in particular a laser light beam for illuminating an image surface or a sample.
  • Light bundles are used to illuminate the sample in a microscope or to display light images on picture walls. Due to the relatively high temporal and spatial coherence of the laser light, interferences occur, which the observer perceives as different luminance levels or as annoying glitter. Such lighting structures are often referred to as "speckle".
  • DE 195 01 525 C2 describes a method which is used to reduce the temporal coherence of the laser light.
  • the light is guided through an optical plate which has a microstructured, phase-shifting radiation or radiation surface, or the light is directed onto a plate which has a reflective effect and is provided with such a surface structure. has a reflective effect and is provided with such a surface structure.
  • the disadvantage here is that, due to the relatively large individual reflectors compared to the wavelength of the light, shadowing occurs, which results in an undesired weakening of the radiation intensity.
  • honeycomb capacitors are used to implement the different optical path lengths, which have differently thick glass paths in the individual honeycombs, or optical prisms, with different glass paths being specified depending on the position of the prism, the success only occurs with radiation sources whose temporal coherence is relatively low , otherwise considerable glass path differences have to be realized and this is not possible with these means.
  • the object of the invention is to find a further possibility for reducing coherence and thus for reducing speckle. the one in which the radiation intensity is weakened as little as possible.
  • an arrangement for reducing the coherence comprises a device for beam splitting, at which an incident light beam is split into two sub-beams, a device for beam combining, at which the sub-beams are brought together again to form an outgoing light beam, and deflection elements which are located in the light paths of the sub-beams are positioned between these two devices, the light path lengths of the sub-bundles being different and the length difference being so great that the coherence of the wave trains / phase space cells in the sub-bundles is exceeded and thus their ability to interfere with one another is reduced or eliminated ,
  • a first divider cube is provided as a device for beam splitting and a second divider cube as a device for beam combining, a first sub-bundle passing through the divider layer of the first divider cube, while a second sub-bundle is deflected at the divider layer.
  • the first sub-bundle also passes through the divider layer, while the second sub-bundle is deflected by this divider layer in the direction of the first sub-bundle and thereby combines with the first sub-bundle to form the outgoing light bundle.
  • a triangular prism is used as the device for beam splitting is provided, on the apex angle of which the incident light beam is directed so that a partial beam is deflected from the two boundary surfaces of the triangular prism, and a splitter cube is provided as a device for beam combining, a first partial beam passing through the partial layer of the splitter cube while the second partial beam is directed towards the divider layer of the divider cube in such a way that it is deflected by the divider layer in the direction of the first sub-bundle and thereby combines with the first sub-bundle to form the outgoing light bundle.
  • a laser for example an F 2 excimer laser, is preferably provided as the radiation source, and the light path of the second sub-beam is at least 14 mm longer than the light path of the first sub-beam.
  • At least one of the partial beams is arranged in the light path for changing the wavefront.
  • These means can be designed, for example, as an optical element with a radiation or radiation surface structured in the micrometer range, as a telescope or as a Dove prism. Kick the Radiation through this, the wavefront is changed so that when the sub-beams are later combined, the non-interference-capable radiation components are mixed more efficiently.
  • the divider cubes used have a division ratio of 50:50, i.e. in the case of beam splitting, the incident light beam is split into approximately the same radiation components.
  • a mirror system is additionally present in the arrangement, by means of which radiation components that are otherwise decoupled from the device for beam combining are directed back to the device for beam combining and are coupled there into the light paths of the partial bundles.
  • Fig.l the basic structure of the arrangement according to the invention in an embodiment with two divider cubes
  • Fig.2 the basic structure of the arrangement according to the invention in an embodiment with a triangular prism and a divider cube.
  • an incident light beam 1 strikes a divider cube 2, which has a divider layer 3.
  • a divider cube 2 which has a divider layer 3.
  • Divider layer 3 becomes the incident light beam 1 in one Sub-bundle 4 and a sub-bundle 5 split.
  • the sub-beam 4 corresponds to the radiation component that passes through the splitter layer 3.
  • the sub-bundle 4 is directed to a second divider cube 6 with a divider layer 7.
  • the partial bundle 4 passes through the partial layer 7.
  • the second sub-bundle 5 which corresponds to the radiation component of the incident light bundle 1 deflected at the sub-layer 3, strikes a first mirror 8, is deflected by the latter in the direction of a second mirror 9 and is by this onto the sub-layer 7 of the second cube 6 directed.
  • the partial bundle 5 is deflected at the dividing layer 7, in the same direction in which the partial bundle 4 passes through the dividing layer 7.
  • the two sub-bundles 4, 5 combine to form an outgoing light bundle 10, which now has a reduced coherence compared to the incident light bundle 1, so that the individual wave trains or phase space cells of the light bundle 10 can no longer interfere with one another and thereby also the formation of speckle is reduced and the light beam 10 can be used without the disadvantages described above for illuminating a sample or for illuminating a surface.
  • a Dove prism 11 is positioned between the two mirrors 8 and 9, through which the partial bundle 5 runs and thereby a side Exchange of experiences. This contributes to a better mixture of non-interference-capable wave trains when the two sub-beams 4, 5 are combined to form the outgoing light beam 10.
  • two further mirrors 12 and 13 are provided, which ensure that the otherwise unused radiation portions of the sub-beam 4, which at the The divider layer 7 is deflected in the direction of the mirror, or the radiation components of the partial beam 5, which pass through the divider layer 7 in the direction of the mirror 12, are deflected at the mirror 12 to the mirror 13 and in again via the mirror 13 and the divider layer 3 the partial bundles 4, 5 are coupled in, a portion of the returned radiation components on the dividing layer 3 being deflected in the direction of the dividing cube 6 and the remaining portion through the divider layer 3 passes through and merges with the sub-bundle 5.
  • an incident light bundle 1 strikes a triangular prism 14 which is positioned in the light bundle 1 such that approximately the same sub-bundles 17 and 18 run from its interfaces 15 and 16.
  • the sub-bundle 17 is directed via a mirror 19 at a divider cube 21 with a divider layer 20 through which the sub-bundle 17 runs.
  • the sub-bundle 18 is likewise directed onto the divider layer 20 via two mirrors 22 and 23 and deflected by the latter in the direction which the sub-bundle 17 passing through the divider layer 20 also takes. Both sub-bundles 17, 18 are combined to form an outgoing light bundle 24 which, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 mentioned at the beginning, is again characterized by reduced coherence.
  • devices for influencing the wavefront for example a Dove prism, a telescope, preferably a Kepler telescope, can be used in one of the sub-bundles 17, 18 or in both sub-bundles 17, 18 , or an optical element with a microstructured surface can be provided.
  • a mirror system can also be provided here, similar to that in FIG. 1, which directs the radiation components, which would otherwise be uselessly coupled out on the divider layer 20, back onto the triangular prism 14. It is conceivable that Coupling radiation components into the light beam 1 with the aid of a partially reflecting element, which is placed, for example, at an angle of 45 ° in the incident light beam 1 and to direct it to the apex angle of the triangular prism 14.

Abstract

The invention relates to a device for reducing the coherence of a light beam, especially a laser light beam for illuminating the image surface of a probe. According to the invention, said device comprises a beam divider, e.g. a first divider cube (2) whereon an incident beam (1) is divided into two partial beams (4,5), a device for reconstituting a beam, e.g. a second divider cube (6) whereon the partial beams (4,5) are recombined to form an outgoing light beam (10), and deflector elements, e.g. mirrors (8,9) which are positioned in the light paths of the partial beams (4,5) between the two devices. The lengths of the light paths of the partial beams (4,5) vary and the length difference is such that the coherence of the wave trains/phase space cells is exceeded, whereby the ability to cause mutual interference is reduced or removed.

Description

Anordnung zu Kohärenzminderung Order to reduce coherence
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verminde- rung der Kohärenz eines Lichtbündels, insbesondere eines Laserlichtbundels zur Beleuchtung einer Bildfläche oder einer Probe .The invention relates to an arrangement for reducing the coherence of a light beam, in particular a laser light beam for illuminating an image surface or a sample.
Zur Beleuchtung der Probe in einem Mikroskop oder zur ie- dergabe 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.Light bundles, advantageously laser light bundles, are used to illuminate the sample in a microscope or to display light images on picture walls. Due to the relatively high temporal and spatial coherence of the laser light, interferences occur, which the observer perceives as 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 Kohä- renzreduzierung abzielen, um dadurch die Interferenzfähigkeit der an der beleuchteten Fläche gestreuten bzw. reflektierten Strahlungsanteile zu verringern oder ganz aufzuheben.It is known that methods and arrangements which reduce coherence are used to reduce these interferences, in order to thereby reduce or completely eliminate the interference capability of the radiation components scattered or reflected on the illuminated surface.
Diesbezüglich beschreibt beispielsweise die DE 195 01 525 C2 ein Verfahren, das zur Verringerung der zeitlichen Kohärenz des Laserlichtes dient. Dabei wird das Licht durch eine optische Platte hindurchgeleitet, die eine mikrostrukturierte, phasenverschiebende Ein- oder Abstrahlfläche auf- weist, oder das Licht wird auf eine Platte gerichtet, die reflektierend wirkt und mit einer derartigen Oberflächenstruktur versehen ist. reflektierend wirkt und mit einer derartigen Oberflächenstruktur versehen ist.In this regard, for example, DE 195 01 525 C2 describes a method which is used to reduce the temporal coherence of the laser light. The light is guided through an optical plate which has a microstructured, phase-shifting radiation or radiation surface, or the light is directed onto a plate which has a reflective effect and is provided with such a surface structure. has a reflective effect and is provided with such a surface structure.
Aus WO 01/35451 AI 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 AI it is also known to split the light beam into partial beams by means of a large number of individual reflectors. The sub-bundles are then guided over different optical path lengths, the path length differences being greater than the temporal coherence length of the light. The coherence reduction results from the superposition of the sub-beams in the subsequent merging into a new overall light beam.
Nachteilig dabei ist, daß aufgrund der im Vergleich zur Wellenlänge des Lichtes verhältnismäßig großen Einzelre- flektoren Abschattungen auftreten, die eine unerwünschte Schwächung der Strahlungsintensität zur Folge haben.The disadvantage here is that, due to the relatively large individual reflectors compared to the wavelength of the light, shadowing occurs, which results in an undesired weakening of the radiation intensity.
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 Glasweg- differenzen realisiert werden müssen und dies mit diesen Mitteln nicht möglich ist.If honeycomb capacitors are used to implement the different optical path lengths, which have differently thick glass paths in the individual honeycombs, or optical prisms, with different glass paths being specified depending on the position of the prism, the success only occurs with radiation sources whose temporal coherence is relatively low , otherwise considerable glass path differences have to be realized and this is not possible with these means.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Kohä- renzminderung und damit zur Reduzierung von Speckle zu fin- den, bei der die Strahlungsintensität möglichst wenig geschwächt wird.Based on this prior art, the object of the invention is to find a further possibility for reducing coherence and thus for reducing speckle. the one in which the radiation intensity is weakened as little as possible.
Erfindungsgemäß umfaßt eine Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eine Einrichtung zur Strahlteilung, an der ein einfallendes Lichtbündel in zwei Teilbündel aufgespalten wird, eine Einrichtung zur Strahlvereinigung, an der die Teilbündel wieder zu einem abgehenden Lichtbündel zusammengeführt werden, und Umlenkelemente, die in den Lichtwegen der Teilbündel zwischen diesen beiden Einrichtungen positioniert sind, wobei die Lichtweglängen der Teilbündel verschieden sind und der Längenunterschied so groß ist, daß die Kohärenz der Wellenzüge/Phasenraumzellen in den Teil- bündeln überschritten und damit deren Fähigkeit, miteinan- der zu interferieren, vermindert bzw. aufgehoben wird.According to the invention, an arrangement for reducing the coherence comprises a device for beam splitting, at which an incident light beam is split into two sub-beams, a device for beam combining, at which the sub-beams are brought together again to form an outgoing light beam, and deflection elements which are located in the light paths of the sub-beams are positioned between these two devices, the light path lengths of the sub-bundles being different and the length difference being so great that the coherence of the wave trains / phase space cells in the sub-bundles is exceeded and thus their ability to interfere with one another is reduced or eliminated ,
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind als Einrichtung zur Strahlteilung ein erster Teilerwürfel und als Einrichtung zur Strahlvereinigung ein zwei- ter Teilerwürfel vorgesehen, wobei ein erstes Teilbündel durch die Teilerschicht des ersten Teilerwürfels hindurchtritt, während ein zweites Teilbündel an der Teilerschicht umgelenkt wird. Am zweiten Teilerwürfel tritt das erste Teilbündel ebenfalls durch die Teilerschicht hindurch, wäh- rend das zweite Teilbündel von dieser Teilerschicht in die Richtung des ersten Teilbündels umgelenkt wird und sich dabei mit dem ersten Teilbündel zu dem abgehenden Lichtbündel vereinigt .In a first preferred embodiment of the invention, a first divider cube is provided as a device for beam splitting and a second divider cube as a device for beam combining, a first sub-bundle passing through the divider layer of the first divider cube, while a second sub-bundle is deflected at the divider layer. At the second divider cube, the first sub-bundle also passes through the divider layer, while the second sub-bundle is deflected by this divider layer in the direction of the first sub-bundle and thereby combines with the first sub-bundle to form the outgoing light bundle.
In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist als Einrichtung zur Strahlteilung ein Dreikantprisma vorgesehen, auf dessen Scheitelwinkel das einfallende Lichtbündel gerichtet ist, so daß von den beiden Grenzflächen des Dreikantprismas jeweils ein Teilbündel abgelenkt wird, und als Einrichtung zur Strahlvereinigung ist ein Teilerwürfel vorgesehen, wobei ein erstes Teilbündel durch die Teilerschicht des Teilerwürfels hindurchtritt, während das zweite Teilbündel so auf die Teilerschicht des Teilerwürfels gerichtet ist, daß dieses von der Teilerschicht in die Richtung des ersten Teilbündels umgelenkt wird und sich dabei mit dem ersten Teilbündel zu dem abgehenden Lichtbündel vereinigt .In a second preferred embodiment of the invention, a triangular prism is used as the device for beam splitting is provided, on the apex angle of which the incident light beam is directed so that a partial beam is deflected from the two boundary surfaces of the triangular prism, and a splitter cube is provided as a device for beam combining, a first partial beam passing through the partial layer of the splitter cube while the second partial beam is directed towards the divider layer of the divider cube in such a way that it is deflected by the divider layer in the direction of the first sub-bundle and thereby combines with the first sub-bundle to form the outgoing light bundle.
Bevorzugt ist als Strahlungsquelle ein Laser, beispielsweise ein F2-Excimer-Laser vorgesehen, und der Lichtweg des zweiten Teilbündels ist um mindestens 14 mm länger als der Lichtweg des ersten Teilbündels.A laser, for example an F 2 excimer laser, is preferably provided as the radiation source, and the light path of the second sub-beam is at least 14 mm longer than the light path of the first sub-beam.
Bei diesem Längenunterschied wird die zeitliche Kohärenz der Strahlung des F2-Excimer-Lasers zwischen beiden Armen überschritten und es können keine Interferenzmuster mehr entstehen. Die Anwendung derartiger Anordnungen, die mit einem F2-Excimer-Laser ausgestattet sind, ist insbesondere im Zusammenhang mit Inspektionssystemen in der Mikrolitho- graphie von Interesse.With this difference in length, the temporal coherence of the radiation of the F 2 excimer laser between the two arms is exceeded and interference patterns can no longer arise. The use of such arrangements which are equipped with an F 2 excimer laser is of particular interest in connection with inspection systems in microlithography.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind im Lichtweg mindestens eines der Teilbündel Mittel zur Veränderung der Wellenfront eingeordnet. Diese Mittel können beispielsweise als optisches Element mit einer im Mikrome- terbereich strukturierten Ein- oder Abstrahlfläche, als Teleskop oder als Dove-Prisma ausgebildet sein. Tritt die Strahlung hier hindurch, wird die Wellenfront so verändert, daß bei der späteren Vereinigung der Teilbündel eine effizientere Durchmischung der nicht-interferenzfähigen Strahlungsanteile erfolgt .In a further embodiment of the invention, at least one of the partial beams is arranged in the light path for changing the wavefront. These means can be designed, for example, as an optical element with a radiation or radiation surface structured in the micrometer range, as a telescope or as a Dove prism. Kick the Radiation through this, the wavefront is changed so that when the sub-beams are later combined, the non-interference-capable radiation components are mixed more efficiently.
Bevorzugt haben die verwendeten Teilerwürfel ein Teilungsverhältnis von 50:50, d.h. im Falle der Strahlteilung wird das einfallende Lichtbündel in etwa gleiche Strahlungsanteile aufgespalten.Preferably, the divider cubes used have a division ratio of 50:50, i.e. in the case of beam splitting, the incident light beam is split into approximately the same radiation components.
Im Rahmen der Erfindung liegt es weiterhin, wenn in der Anordnung zusätzlich ein Spiegelsystem vorhanden ist, durch welches Strahlungsanteile, die sonst an der Einrichtung zur Strahlvereinigung ungenutzt ausgekoppelt werden, wieder zu der Einrichtung zur Strahlvereinigung gelenkt und dort in die Lichtwege der Teilbündel eingekoppelt werden.It is also within the scope of the invention if a mirror system is additionally present in the arrangement, by means of which radiation components that are otherwise decoupled from the device for beam combining are directed back to the device for beam combining and are coupled there into the light paths of the partial bundles.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. The associated drawings show in
Fig.l den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Ausführungsbeispiel mit zwei Teilerwürfeln, Fig.2 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Ausführungsbeispiel mit einem Dreikantprisma und einem Teilerwürfel .Fig.l the basic structure of the arrangement according to the invention in an embodiment with two divider cubes, Fig.2 the basic structure of the arrangement according to the invention in an embodiment with a triangular prism and a divider cube.
In Fig.l trifft ein einfallendes Lichtbündel 1 auf einen Teilerwürfel 2, der eine Teilerschicht 3 aufweist. An derIn Fig.l, an incident light beam 1 strikes a divider cube 2, which has a divider layer 3. At the
Teilerschicht 3 wird das einfallende Lichtbündel 1 in ein Teilbündel 4 und ein Teilbündel 5 aufgespalten. Dabei entspricht das Teilbündel 4 dem Strahlungsanteil, der durch die Teilerschicht 3 hindurchtritt.Divider layer 3 becomes the incident light beam 1 in one Sub-bundle 4 and a sub-bundle 5 split. The sub-beam 4 corresponds to the radiation component that passes through the splitter layer 3.
Das Teilbündel 4 ist auf einen zweiten Teilerwürfel 6 mit einer Teilerschicht 7 gerichtet . Das Teilbündel 4 tritt durch die Teilerschicht 7 hindurch.The sub-bundle 4 is directed to a second divider cube 6 with a divider layer 7. The partial bundle 4 passes through the partial layer 7.
Das zweite Teilbündel 5, das dem an der Teilerschicht 3 ab- gelenkten Strahlungsanteil des einfallenden Lichtbündels 1 entspricht, trifft auf einen ersten Spiegel 8, wird von diesem in Richtung auf einen zweiten Spiegel 9 umgelenkt und ist von diesem auf die Teilerschicht 7 des zweiten Teilerwürfels 6 gerichtet.The second sub-bundle 5, which corresponds to the radiation component of the incident light bundle 1 deflected at the sub-layer 3, strikes a first mirror 8, is deflected by the latter in the direction of a second mirror 9 and is by this onto the sub-layer 7 of the second cube 6 directed.
An der Teilerschicht 7 wird das Teilbündel 5 umgelenkt, und zwar in die gleiche Richtung, in der das Teilbündel 4 durch die Teilerschicht 7 hindurchtritt. Dabei vereinigen sich beide Teilbündel 4, 5 zu einem abgehenden Lichtbündel 10, das nun eine im Vergleich zum einfallenden Lichtbündel 1 verminderte Kohärenz aufweist, so daß die einzelnen Wellenzüge bzw. Phasenraumzellen des Lichtbündels 10 nicht mehr miteinander interferieren können und dadurch auch die Ausbildung von Speckle vermindert wird und das Lichtbündel 10 ohne die oben beschriebenen Nachteile zur Beleuchtung einer Probe bzw. zur Ausleuchtung einer Fläche genutzt werden kann.The partial bundle 5 is deflected at the dividing layer 7, in the same direction in which the partial bundle 4 passes through the dividing layer 7. The two sub-bundles 4, 5 combine to form an outgoing light bundle 10, which now has a reduced coherence compared to the incident light bundle 1, so that the individual wave trains or phase space cells of the light bundle 10 can no longer interfere with one another and thereby also the formation of speckle is reduced and the light beam 10 can be used without the disadvantages described above for illuminating a sample or for illuminating a surface.
Aus Fig.l geht weiterhin hervor, daß zwischen den beiden Spiegeln 8 und 9 ein Dove-Prisma 11 positioniert ist, durch welches das Teilbündel 5 hindurchläuft und dabei eine Sei- tenvertauschung erfährt. Dies trägt zu einer besseren Mischung nicht interferenzfähiger Wellenzüge bei der Vereinigung beider Teilbündel 4, 5 zu dem abgehenden Lichtbündel 10 bei.From Fig.l it also appears that a Dove prism 11 is positioned between the two mirrors 8 and 9, through which the partial bundle 5 runs and thereby a side Exchange of experiences. This contributes to a better mixture of non-interference-capable wave trains when the two sub-beams 4, 5 are combined to form the outgoing light beam 10.
Es ist denkbar, anstelle des Dove-Prisma 11 ein Teleskop, bevorzugt ein 1 : 1-Keplerteleskop, zu nutzen, bei dem ebenfalls eine Seitenvertauschung der Strahlungsanteile erfolgt.It is conceivable to use a telescope, preferably a 1: 1 Kepler telescope, instead of the Dove prism 11, in which the radiation components are also exchanged on the sides.
Weiterhin ist es möglich, anstelle des Dove-Prismas 11 ein optisches Element mit einer im Mikrometerbereich strukturierten Ein- und/oder Austrittsfläche vorzusehen, die eine willkürliche Durchmischung der Strahlungsanteile bewirkt, so daß hierdurch ebenfalls die Effizienz der erfindungsgemäßen Anordnung gesteigert wird.Furthermore, it is possible to provide an optical element with an entry and / or exit surface structured in the micrometer range instead of the Dove prism 11, which effects an arbitrary mixing of the radiation components, so that this also increases the efficiency of the arrangement according to the invention.
In einer besonderen Ausgestaltung, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt und die in Fig.l in Form gestrichelter Linien dargestellt ist, sind zwei weitere Spiegel 12 und 13 vorgesehen, die dafür sorgen, daß die sonst ungenutzten Strahlungsanteile des Teilbündels 4, die an der Teilerschicht 7 in Richtung auf den Spiegel umgelenkt werden bzw. die Strahlungsanteile des Teilbündels 5, die an der Teiler- schicht 7 in Richtung des Spiegels 12 hindurchtreten, am Spiegel 12 zu dem Spiegel 13 umgelenkt und über den Spiegel 13 und die Teilerschicht 3 wieder in die Teilbündel 4, 5 eingekoppelt werden, wobei ein Teil der rückgeführten Strahlungsanteile an der Teilerschicht 3 in Richtung auf den Teilerwürfel 6 umgelenkt wird und der übrige Teil durch die Teilerschicht 3 hindurchtritt und sich mit dem Teilbündel 5 vereinigt.In a special embodiment, which is also within the scope of the invention and which is shown in FIG. 1 in the form of dashed lines, two further mirrors 12 and 13 are provided, which ensure that the otherwise unused radiation portions of the sub-beam 4, which at the The divider layer 7 is deflected in the direction of the mirror, or the radiation components of the partial beam 5, which pass through the divider layer 7 in the direction of the mirror 12, are deflected at the mirror 12 to the mirror 13 and in again via the mirror 13 and the divider layer 3 the partial bundles 4, 5 are coupled in, a portion of the returned radiation components on the dividing layer 3 being deflected in the direction of the dividing cube 6 and the remaining portion through the divider layer 3 passes through and merges with the sub-bundle 5.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 trifft ein einfallen- des Lichtbündel 1 auf ein Dreikantprisma 14, das so im Lichtbündel 1 positioniert ist, daß von seinen Grenzflächen 15 und 16 etwa gleiche Teilbündel 17 und 18 ablaufen. Dabei ist das Teilbündel 17 über einen Spiegel 19 auf einen Teilerwürfel 21 mit einer Teilerschicht 20 gerichtet, durch die das Teilbündel 17 hindurchläuft.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, an incident light bundle 1 strikes a triangular prism 14 which is positioned in the light bundle 1 such that approximately the same sub-bundles 17 and 18 run from its interfaces 15 and 16. The sub-bundle 17 is directed via a mirror 19 at a divider cube 21 with a divider layer 20 through which the sub-bundle 17 runs.
Das Teilbündel 18 wird über zwei Spiegel 22 und 23 ebenfalls auf die Teilerschicht 20 gelenkt und von dieser in die Richtung abgelenkt, die auch das durch die Teiler- schicht 20 hindurchtretende Teilbündel 17 nimmt. Dabei werden beide Teilbündel 17, 18 zu einem abgehenden Lichtbündel 24 vereinigt, das nun wie im eingangs genannten Ausführungsbeispiel nach Fig.l auch wieder durch eine verminderte Kohärenz charakterisiert ist.The sub-bundle 18 is likewise directed onto the divider layer 20 via two mirrors 22 and 23 and deflected by the latter in the direction which the sub-bundle 17 passing through the divider layer 20 also takes. Both sub-bundles 17, 18 are combined to form an outgoing light bundle 24 which, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 mentioned at the beginning, is again characterized by reduced coherence.
Um die Effizienz zu erhöhen, können auch in dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 in einem der Teilbündel 17, 18 o- der in beiden Teilbündeln 17, 18 Einrichtungen zur Beeinflussung der Wellenfront, also etwa ein Dove-Prisma, ein Teleskop, bevorzugt ein Keplerteleskop, oder ein optisches Element mit mikrosturkturierter Oberfläche vorgesehen sein.In order to increase the efficiency, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, devices for influencing the wavefront, for example a Dove prism, a telescope, preferably a Kepler telescope, can be used in one of the sub-bundles 17, 18 or in both sub-bundles 17, 18 , or an optical element with a microstructured surface can be provided.
Zudem kann auch hier, ähnlich wie in Fig.l, ein Spiegelsystem vorgesehen werden, das die Strahlungsanteile, die sonst an der Teilerschicht 20 nutzlos ausgekoppelt werden, wieder auf das Dreikantprisma 14 lenkt. Dazu ist des denkbar, die Strahlungsanteile mit Hilfe eines teilreflektierenden Elementes, das beispielsweise unter einem Winkel von 45° Neigung in das einfallende Lichtbündel 1 gestellt ist, in das Lichtbündel 1 einzukoppeln und auf den Scheitelwinkel des Dreikantprisma 14 zu lenken. In addition, a mirror system can also be provided here, similar to that in FIG. 1, which directs the radiation components, which would otherwise be uselessly coupled out on the divider layer 20, back onto the triangular prism 14. It is conceivable that Coupling radiation components into the light beam 1 with the aid of a partially reflecting element, which is placed, for example, at an angle of 45 ° in the incident light beam 1 and to direct it to the apex angle of the triangular prism 14.
Bezugs zeichenlisteReference character list
1 Lichtbündel1 light beam
2 Teilerwürfel2 divider cubes
3 Teilerschicht3 divider layer
4,5 Teilerbündel4.5 bundle of dividers
6 Teilerwürfel6 divider cubes
7 Teilerschicht7 divider layer
10 8,9 \ Spiegel10 8.9 \ mirror
10 Lichtbündel10 light beams
11 Dove-Prisma11 Dove prism
12, 13 Spiegel12, 13 mirrors
14 Dreikantprisma14 triangular prism
15 15, 16 Grenzflächen15 15, 16 interfaces
17, 18 Teilbundel17, 18 sub-bundle
19 Spiegel19 mirrors
20 Teilerschicht20 divider layer
21 Teilerwürfel21 divider cubes
20 22, 23 Spiegel20 22, 23 mirror
24 Lichtbündel 24 light beams

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Verminderung der Kohärenz eines Lichtbün- dels, umfassend eine Einrichtung zur Strahlteilung, an der ein einfallendes Lichtbündel (1) in zwei Teilbündel (4,5) aufgespalten wird, eine Einrichtung zur Strahlvereinigung, an der die Teilbündel (4,5) zu einem abgehenden Lichtbündel (10) zusammengeführt werden, und1. An arrangement for reducing the coherence of a light bundle, comprising a device for beam splitting, on which an incident light bundle (1) is split into two sub-bundles (4, 5), a device for beam combining, on which the sub-bundles (4, 5 ) are combined to form an outgoing light beam (10), and
Umlenkelemente, die in den Lichtwegen der Teilbündel (4,5) zwischen den beiden Einrichtungen angeordnet sind, wobei die Lichtweglängen der Teilbündel (4,5) verschieden sind und der Längenunterschied so groß ist, daß die Kohärenzlängen der Wellenzüge/Phasenraumzellen in den Teilbündeln (4,5) überschritten und damit deren Fähigkeit, miteinander zu interferieren, vermindert o- der aufgehoben wird.Deflection elements which are arranged in the light paths of the partial bundles (4,5) between the two devices, the light path lengths of the partial bundles (4,5) being different and the length difference being so great that the coherence lengths of the wave trains / phase space cells in the partial bundles ( 4,5) and thus their ability to interfere with each other is reduced or eliminated.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Strahlteilung ein erster Teilerwürfel (2) und als Einrichtung zur Strahlvereinigung ein zweiter Teilerwürfel (6) vorgesehen sind, wobei - ein erstes Teilbündel (4) durch die Teilerschicht (3) des ersten Teilerwürfels (2) hindurchtritt, während ein zweites Teilbündel (5) an der Teilerschicht (3) umgelenkt wird, das erste Teilbündel (4) auch durch die Teiler- schicht (7) des zweiten Teilerwürfels (6) hindurch- tritt, während das zweite Teilbündel (5) so auf die Teilerschicht (7) des zweiten Teilerwürfels (6) gerichtet ist, daß dieses von der Teilerschicht (7) in die Richtung des ersten Teilbündels (4) umgelenkt wird und sich dabei mit dem ersten Teilerbündel (4) zu dem abgehenden Lichtbündel (10) vereinigt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a first divider cube (2) and as a device for beam combining a second divider cube (6) are provided as a device for beam splitting, wherein - a first sub-bundle (4) through the divider layer (3) of the passes through the first divider cube (2) while a second sub-bundle (5) is deflected at the divider layer (3), the first sub-bundle (4) also through the divider layer (7) of the second divider cube (6) occurs while the second sub-bundle (5) is directed onto the divider layer (7) of the second divider cube (6) in such a way that it is deflected by the divider layer (7) in the direction of the first sub-bundle (4) and thereby with the first Bundle of dividers (4) combined to form the outgoing light bundle (10).
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Strahlteilung des einfallenden Lichtbündels (1) ein Dreikantprisma (14) vorgesehen ist, auf dessen Scheitelwinkel das einfallende Lichtbündel (1) gerichtet ist, so daß von den beiden Grenzflächen (15,16) des Dreikantprismas (14) jeweils ein Teilbündel (17,18) abgelenkt wird, und - als Einrichtung zur Strahlvereinigung ein Teilerwürfel (21) vorgesehen ist, wobei das erste Teilbündel (17) durch die Teilerschicht (20) des Teilerwürfels (21) hindurchtritt, während das zweite Teilbündel (18) so auf die Teilerschicht (20) des Teilerwürfels (21) gerichtet ist, daß dieses von der Teilerschicht (20) in die Richtung des ersten Teilbündels (17) umgelenkt wird und sich dabei mit dem ersten Teilbündel (17) zu dem abgehenden Lichtbündel (24) vereinigt .3. Arrangement according to claim 1, characterized in that a triangular prism (14) is provided as a device for beam splitting of the incident light beam (1), on the apex angle of which the incident light beam (1) is directed so that the two interfaces (15, 16) of the triangular prism (14), a partial bundle (17, 18) is deflected, and - a splitter cube (21) is provided as a device for beam combination, the first partial bundle (17) through the splitter layer (20) of the splitter cube (21) passes, while the second sub-bundle (18) is directed towards the divider layer (20) of the divider cube (21) such that it is deflected by the divider layer (20) in the direction of the first sub-bundle (17) and thereby with the first sub-bundle (17) to form the outgoing light beam (24).
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein Laser, insbesondere ein F2-Excimer-Laser vorgesehen ist und der Lichtweg des zweiten Teilbündels (5,18) um mindestens 14 mm län- ger ist als der Lichtweg des ersten Teilbündels (4,17) . 4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a laser, in particular an F 2 excimer laser, is provided as the radiation source and the light path of the second sub-beam (5, 18) is at least 14 mm longer than the light path of the first sub-bundle (4.17).
5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Lichtweg mindestens eines der Teilbündel (4,5,17,18) Mittel zur Veränderung der Wellenfront vorgesehen sind, die bevorzugt als opti- sches Element mit einer im Mikrometerbereich strukturierten Ein- oder Abstrahlfläche, als Keplerteleskop, bevorzugt als 1 : 1-Keplerteleskop, oder als Dove-Pris- ma (11) ausgebildet sind.5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the partial bundles (4, 5, 17, 18) is provided in the light path for changing the wavefront, which is preferably an optical element with a structure structured in the micrometer range. or radiation surface, as a Kepler telescope, preferably as a 1: 1 Kepler telescope, or as a Dove prism (11).
6. Anordnung nach einem vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Strahlteilung ein Teilungsverhältnis von 50:50 bewirkt.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the device for beam division causes a division ratio of 50:50.
7. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß ein Spiegelsystem vorgesehen ist, durch welches an der Einrichtung zur Strahlvereinigung ungenutzt ausgekoppelte Strahlungsanteile zu der Einrichtung zur Strahlvereinigung gelenkt und dort wieder in die Lichtwege der Teilbündel (4,5,17,18) einge- koppelt werden. 7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a mirror system is provided, by means of which radiation components, which have been decoupled at the device for beam unification, are directed to the device for beam combining and there again into the light paths of the partial beams (4, 5, 17 , 18) can be coupled.
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