L'emergere e il rapido sviluppo di laser a impulsi ultracorti e ad altissima intensità hanno fornito condizioni fisiche estreme senza precedenti e mezzi sperimentali nuovissimi per gli esseri umani e sono diventati l'ultima frontiera della scienza e della tecnologia laser internazionale, nonché l'area focale della competizione . Il reticolo di compressione degli impulsi è il componente principale del dispositivo laser ultracorto ad altissima intensità e l'apertura del reticolo determina il limite superiore della potenza di uscita del laser. Lo sviluppo nazionale ed estero dell'esposizione a scansione a fascio sottile, dell'esposizione della trasmissione del campo di interferenza statica, della giunzione dell'esposizione e della tracciatura meccanica e altri metodi, non hanno le capacità di preparazione del reticolo su scala metrica bidirezionale.
Fig. 1 Risultati dell'errore a piena frequenza del sistema di esposizione dello specchio parabolico fuori asse di Φ300 mm: (a) Errore della forma della superficie a bassa frequenza dello specchio fuori asse misurato dall'interferometro Zygo da 4- pollici. (b) Immagini dell'errore a media frequenza e della distribuzione del campo luminoso ottenute dopo il filtraggio secondo il modello; (c) Errore ad alta frequenza ottenuto utilizzando un profilatore a luce bianca Zygo con una lente 20x e una fotografia della maschera reticolare misurata da un microscopio. (d) Curva di densità spettrale di potenza 1D.
Lo Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM) ha proposto uno schema innovativo per fabbricare reticoli di compressione pulsata su scala metro utilizzando un sistema di esposizione riflettente fuori asse di grande diametro. Il nucleo del programma è quello di utilizzare specchi parabolici fuori asse ad alta precisione per formare due fasci di luce paralleli per costruire un campo luminoso di esposizione uniforme su larga scala e l'uniformità del campo luminoso è determinata principalmente dall'errore superficiale del fuori asse specchi parabolici a due assi, soprattutto negli errori di media e alta frequenza. A causa della mancanza di un sistema di valutazione quantitativa degli errori di produzione sull’uniformità del campo luminoso e del relativo processo di lavorazione ad alta precisione con convergenza coerente degli errori nell’intervallo di frequenza, non esiste ancora un precedente di successo.
Basandosi sulla teoria della diffrazione del campo luminoso libero, il team ha stabilito un modello di mappatura tra l'errore della banda di frequenza sulla superficie degli specchi parabolici fuori asse esposti alla riflessione e l'omogeneità del campo luminoso di esposizione, stabilendo un sistema di indici quantitativi per la frequenza errore di banda della forma della superficie dello specchio, e quindi proporre una tecnologia di elaborazione innovativa per la convergenza unanime dell'errore di banda a piena frequenza dello specchio di esposizione. Secondo il sistema di valutazione dell'indice determinato dal modello, gli errori a media e alta frequenza degli specchi di esposizione dovrebbero essere migliori di 0,65 nm e 0,5 nm, rispettivamente, e quindi, è stato fabbricato un sistema di esposizione riflettente fuori asse di Φ300 mm adottando la tecnologia di elaborazione di cui sopra. In questo sistema, l'RMS dello specchio è stato soppresso a 0,586 nm e 0,462 nm, e l'errore periodico e l'errore di striping regolare sono stati completamente eliminati. Infine, utilizzando questo sistema di esposizione è stato fabbricato con successo un reticolo di diffrazione con pellicola dielettrica multistrato (MLD) con una dimensione di 200 mm×150 mm, con un'efficienza di diffrazione media del 98,1% al livello -1 e un fronte d'onda di diffrazione PV migliore superiore a 0,3 lunghezze d'onda.
Questa ricerca per la produzione di reticoli di diffrazione a grande apertura fornisce una nuova strada per il successivo sviluppo di un dispositivo laser ad alta potenza da 100 pat-watt necessario affinché il reticolo di compressione degli impulsi a livello di metro possa gettare le basi tecniche.
Figura 2 Fronte d'onda di diffrazione e distribuzione dell'efficienza del reticolo MLD da 200 mm x 150 mm: (a) fronte d'onda di diffrazione a livello -1. (b) 0-fronte d'onda di diffrazione a livello. (c) +1-fronte d'onda di diffrazione a livello. (d) Efficienza di diffrazione del reticolo MLD a 1740 l/mm, con efficienza di diffrazione uniforme all'interno dell'apertura effettiva a 1053 nm (Ave=98.1%, σ=0.3%, Max {{ 12}},6%). (e) Un'immagine fisica del reticolo MLD utilizzando il metodo dell'esposizione alla riflessione.
