高品質光渦レーザーによる電子線波面の制御

使用高质量光学涡旋激光器控制电子束波前

• 批准号: 16H06626
• 负责人: 上杉 祐貴
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-08-26 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06626/
• 关键词: 光渦; 電子渦; 点欠陥ミラー; レーザー干渉加工; 応用光学; 高性能レーザー; 電子顕微鏡

電子渦生成のためのホログラムをレーザー干渉を用いて作製するための基盤技術の開発を行った．そのために，フォトリソグラフィーに用いる紫外波長領域の光渦光源の開発と，波長1μm領域のフェムト秒レーザーを用いたレーザー干渉加工の実証の，2つを行った．まずHe-Cdガスレーザーに点欠陥ミラーを導入して紫外波長領域の光渦光源を開発した．He-Cdレーザーは442 nmの青色と325 nmの紫外光の2つの波長で発振する．442 nmでは比較的品質の良い光渦を生成することに成功しが，325 nmではLG01モードの比率が低かった．複数の点欠陥ミラーを設計してLG01モード比の変化を系統的に観察したが大きな改善は得られなかった．考察の後，品質を制限する要因がHc-Cdガスの放電管の設計に依っていることが判かった．LG01モードの光渦をマッハチェンダー干渉計に導いてチャージ2の位相特異点を有するフォーク型の干渉縞が生成できることを確認した．計画ではガウスビームとLG01モードの光渦を用いてチャージ1のパターン生成を目指しているため，周波数位相同期して干渉に利用するためのHe-Cdガスレーザーをもう1台導入するかどうか，検討が必要である．並行して，パルスエネルギー40uJのフェムト秒レーザーを用いてレーザー干渉加工によりホログラムを作製することを試みた．レーザーを分岐した後に片方のビームを空間位相変調器を用いてLG01モードの光渦に変換した．光渦，ガウシアンビーム，試料表面のための観察系の3つの光学系を組み合わせたレーザー加工光学系を設計し，2つのビームの焦点と照射位置，および光学遅延器を用いて時間同期を行い，レーザー干渉加工を行った．その結果，シリコン試料の表面にフォーク状の干渉模様を加工することに成功した．今後は加工パターンの精度向上が課題である．

我们开发了一种基本技术，用于使用激光干扰制造用于电子涡流的全息图。为此，我们在紫外线波长范围内开发了一种光涡流范围的光涡流光源，并在1μm波长范围内使用飞秒激光器证明了激光干扰处理。首先，将点缺陷镜引入了HE-CD气体激光器中，以在紫外线波长范围内开发光涡流光源。 HE-CD激光器在两个波长下振荡：蓝色在442 nm处，紫外线在325 nm处振荡。在442 nm时，我们成功地生成了相对较高的光学涡旋，但是在325 nm时，LG01模式的比率很低。多点缺陷后视镜被设计为系统地观察LG01模式比率的变化，但没有获得重大改进。考虑到后，发现质量限制因子取决于HC-CD气体排放管的设计。 We confirmed that the optical vortex in LG01 mode can be guided to the Mach Chander interferometer to generate fork-type interference fringes with a phase singularity of charge 2. The plan aims to generate a charge 1 pattern using Gaussian beams and LG01 mode optical vortexes, so it is necessary to consider whether to introduce another He-Cd gas laser to be used for interference in frequency phase synchronization.同时，我们试图使用激光干扰加工使用脉冲能量为40UJ的激光来制造全息图。分裂激光后，使用空间相调节器将一个光束转换为LG01模式下的光学涡流。设计了一个激光处理光学系统，结合了三个光学系统：用于样品表面的光学涡流，高斯束和观察系统，并使用两个光束的焦点和照明位置进行时间同步，以及光学延迟设备以及激光介入的干扰处理。结果，我们成功地处理了硅样品表面上的叉状干扰模式。将来面临的挑战是提高加工模式的准确性。

项目成果

点欠陥ミラーを用いたHe-Cdレーザーからの光渦生成

使用点缺陷镜从 He-Cd 激光器产生光学涡旋

• 发表时间: 2016
• 作者: 上杉 祐貴;小澤 祐市;佐藤 俊一
• 通讯作者: 佐藤 俊一