Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung Strukturierter λ/4-Plättchen, Spiegel, Gitter und Prismen auf dreidimensionalen Flächen der im Oberbegriff des Patentanspruch 1 näher definierten Art sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung Strukturierter λ/4-Plättchen, Spiegel, Gitter und Prismen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. The invention relates to a process for the produc- tion of structured λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms on three-dimensional surfaces of the preamble of claim 1 further defined type and an apparatus for producing structured λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms according to the preamble of patent claim 7th

Laser aus mit Lasermaterial dotierten Fasern und auch Fest körperlaser benötigen zur optimalen Verstärkung und zur Auswahl der Schwingungsmode geeignete λ/4-Plättchen, Spiegel, Gitter und Prismen an den Enden des Laserberei ches. From laser to laser material doped fibers and solid state lasers need for optimal amplification and selection of the vibrational mode suitable λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms at the ends of the laser making Ches. Mit diesen λ/4-Plättchen, Spiegeln, Gittern und Prismen wird die Moden-Anzahl, -Form, Lage und Polarisation bestimmt. These λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms the mode number, shape, position and polarization is determined. Ebenso wird auch die Arbeitsweise eines Lasers beeinflußt. Likewise, the operation of a laser is affected. Meist ist ein hochreflektierender Spiegel am einen Ende zur effektiven Rück-Reflexion des Lichtes in das Lasermedium und ein mit einer definierten Transmission versehener Spiegel auf der Auskoppel-Seite des Lasers erforderlich. Usually, a highly reflective mirror is at one end to the effective return-reflection of light in the laser medium and provided with a defined transmission output coupling mirror on the side of the laser required. Dieser Auskoppel-Spiegel kann strukturiert ausgeführt sein. This output coupling mirror can be designed structured. So gelingt es, durch gezieltes Ausführen eines kleinen Spiegelbereiches auf dem Auskoppel-Spiegel als hochreflektierendem Spiegel, aus einem vielmodig arbeitenden Pump-Laser einen mit einer Monomode schwingenden Laser zu gewinnen. Thus, it is possible by means of targeted Running a small mirror area on the output coupling mirror as a highly reflective mirror to gain from a vielmodig operating a pump laser oscillating at a single-mode laser. Ohne selektiven Spiegel arbeitet der Laser als Viel-Moden-Pumplaser. Without selective mirror, the laser operates as a multi-mode pump laser. Durch die Wirkung des selektiven Spiegels wird die im Pumplaser ohne selektiv wirkenden Spiegel auf viele Moden verteilte Leistung im Laser mit selektivem Spiegel in einer Mode zur Verfügung gestellt. Due to the effect of the selective mirror in the pump laser selectively acting without mirror on many modes distributed power is provided with selective mirror in a fashion available in the laser. Der diesem Phänomen zu Grunde liegende physikalische Prozeß wird "Injection-mode-locking" genannt. The underlying physical phenomenon this process is called "injection mode-locking." Durch die Mitführung der stärksten elektromagnetischen Welle, die sich zwischen den hochreflektierenden Spiegelbereichen zuerst ausbildet, werden alle anderen möglichen Moden im selben phasenorientierten kohärenten Schwingungszustand angeregt und die möglichen induzierten Emissionen so kohärent initiiert. Due to the entrainment of the strongest electromagnetic wave that forms between the first highly reflective mirror areas all other possible modes in the same phase-oriented coherent vibrational state are excited and the possible induced emissions initiated as coherent. Damit schwingt das ganze Ensemble kohärent und die gesamte Leistung ist in einer Schwingungsmode vorhanden. Thus the whole ensemble oscillates coherently and overall performance is available in a mode. Damit können spezielle selektive Filter zur Auswahl der Monomode entfallen und es kann ein einfacheres Herstellungsverfahren zur Laserherstellung angewendet werden, und es werden leistungsstarke Monomode-Laser erhalten. This allows special selective filter are not required to select the single mode and it can be a simpler manufacturing processes are used for laser fabrication, and it will get powerful single-mode laser.

Der selektiv wirkende Spiegel wird durch Lacktechnik und Lithographie auf dem bereits auf dem Faser-Laserende angebrachten Auskoppelspiegel zusätzlich mit einem "lift- off" Prozeß hergestellt. The selective action level is additionally equipped with a "lift-off" prepared by coating technique and lithography on the already applied on the fiber laser output mirror end process. Durch die Abmessung des Spiegels mit 25 µm in der Breite bedingt sind die Dimensionierungen mit einem hohen Fehler behaftet. Due to the size of the mirror with 25 microns in width, the dimensions are conditionally subject to a high error. Um eine Monomode zu definieren wäre eine Spiegelbreite unter 10 µm wünschenswert. To define a single mode would be a mirror width of less than 10 microns desirable.

Bei Monomode-Faser-Lasern ist das Anbringen eines hochreflektierenden Spiegels durch Aufdampfen möglich. In single-mode fiber lasers attaching a highly reflective mirror by vapor deposition is possible. Werden jedoch spezielle Ausführungsformen von Faser-Lasern mit M-Profil-Dotierung und höherem Wirkungsgrad, als bei Monomode Faser-Lasern, angewandt, so ist eine hochpräzise Submikrometer genaue Fertigung von miniaturisierten Spiegel, Gittern, Prismen und λ/4-Plättchen erforderlich, die bisher nicht mit herkömmlichen Lithographie-Verfahren erzeugbar sind. However, specific embodiments of fiber lasers with M-profile doping and higher efficiency than in single-mode fiber lasers applied, is a high-precision submicron precision manufacturing of miniaturized mirrors, gratings, prisms and λ / 4 plate required, not yet be produced using conventional lithography process.

Eine M-Profil-Faser-Laser besitzt eine Mantelzone der inneren Faser von ca. 150 µm Durchmesser und 5 µm Dicke, die als aktive Laserzone beim Herstellungsprozeß aus hochdotiertem Glas gefertigt wird. A M-profile fiber laser has a sheath zone of the inner fiber of approximately 150 micron diameter and 5 micron thickness, which is manufactured as an active laser region in the manufacturing process of highly doped glass. Diese Ringzone ist wiederum von einem die Welle führenden Cladding-Glasmantel umgeben. This annular zone is in turn surrounded by a leading shaft cladding glass cladding. M-Profil dotierte Faser-Laser wurden bereits experimentell erprobt. M-profile doped fiber lasers have been tested experimentally. Mode-Locking und Phasenschiebung einzelner Bereiche der Monomode-Adern des Laser- Hohlzylinders wurden experimentell in Prinzipversuchen erprobt, indem eine externe Resonator-Kavität zugeschaltet wurde, die den zum Einbringen makroskopischer Filter und λ/4-Plättchen erforderlichen Raum bereitstellte. Mode locking and phase shift of individual regions of single-mode cores of the laser hollow cylinder were experimentally tested in principle experiments by adding an external resonator cavity was switched on, which provided the necessary for introducing macroscopic filter and λ / 4 plate space. Dabei wurden Lichtverluste durch Strahlaufweitungs-Optiken und andere Linsen und brechende Flächen in Kauf genommen. In this light losses were taken by beam-widening lenses and other lenses and refractive surfaces in purchasing. Die Stabilisierung der vielen Monomoden und ihre örtliche Fixierung gelingt dabei nicht befriedigend. The stabilization of the many single-mode and their local fixation succeed not satisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die für die Herstellung struk turierter λ/4-Plättchen, Spiegel, Gitter und Prismen auf dreidimensionalen Flächen mit Additiver Korpuskularstrahl- Lithographie eingesetzt werden, um die Effektivität, Kohä renz, Phasenlage, Ortslage, Licht-Richtungs-Selektion und Licht-Ein und -Auskopplung und seine Ausrichtung in mehrere Richtungen bei der Herstellung von optischen Vorrichtungen wie z. B. von Faser-Lasern mit Dotierungsprofilen durch diese optischen Elemente auszuwählen und festzulegen. The invention has for its object to provide a method and apparatus used for the manufacture of construction tured λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms on three-dimensional surfaces with Additive corpuscular beam lithography to ence the effectiveness Kohä, phase , local location, light selection and light-direction-A and -Auskopplung and its orientation in multiple directions in the manufacture of optical devices such as. for example, of fiber lasers with doping select sections through these optical elements and set.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren entsprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved by a method according to the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeiten dieses Verfahrens sind in den Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 6 aufgeführt. Advantageous further educational opportunities of this method are shown in the characteristics of the dependent claims 2 to 6.

Eine Vorrichtung, mit der die Realisierung dieser Aufgabe ermöglicht wird, ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 7 beschrieben. A device with which the realization of this object, it is possible, is described in the characterizing part of patent claim 7.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. The invention will now be described in detail with reference to exemplary embodiments play. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen die In the accompanying drawings show the

Fig. 1 das Schema einer Lithographieanlage zur Additiven Lithographie, Fig. 1 shows a diagram of a lithography system for lithography additives,

Fig. 2 die Verdichtung des deponierten Materials durch lange Pixel-Belichtungszeit, die bei Mehrlagen- Schichten berücksichtigt werden muß, Fig. 2 shows the densification of the deposited material due to long-pixel exposure time, which must be taken into account in multilayer films,

Fig. 3 Berechnete Real- und Imaginärteile der Dielektrizitätskonstante metallgefüllter Nanokristalliner Materialien für eine 20%-ige Goldkugel-Suspension mit Goldkugeln von 1.6 nm Durchmesser, Fig. 3 Calculated real and imaginary parts of the dielectric constant metal-filled Nanocrystalline materials for a 20% gold ball with gold balls suspension of 1.6 nm in diameter,

Fig. 4 eine TEM-Aufnahme einer dünnen mit Nanokristallen gefüllten Polymer/Pt-Schicht mit Kristallitgrößen darstellung in der Netznebenabbildung, Fig. 4 shows a TEM image of a thin-filled polymer nanocrystals / Pt layer with crystallite representation in the network side figure,

Fig. 5 ein Aufbau-Verfahren einer dielektrischen Einfachschicht zur Reflexionsverminderung und als λ/4-Plättchen zur Phasenschiebung, Fig. 5 shows a construction method of a dielectric single layer to reduce reflection and as a λ / 4 plate for phase shift,

Fig. 6 den Aufbau dielektrischer Mehrfachschichten als hochreflektierender Spiegel, Fig. 6 shows the structure of dielectric multilayers as highly reflective mirror,

Fig. 7 den Aufbau eines Gitters zusätzlich zum hochreflektierenden Spiegel aus dielektrischen Mehrfachschichten, der unter einem Umlenkprisma liegt, Fig. 7 shows the structure of a grating in addition to the highly reflective mirror of dielectric multiple layers that is lower than a deflection prism,

Fig. 8 ein Schema der Justierung des Belichtungsbereiches auf einen M-Profil-Faser-Laser und Fig. 8 is a diagram of the adjustment of the exposure area to an M-profile fiber laser, and

Fig. 9 ein Schema der Kombination λ/4-Schicht, Gitter, Spiegel, Prisma und Fokussierlinse. FIG. 9 is a schematic of the combination of λ / 4-layer grid, mirror, prism and focusing lens.

Mit dem nachfolgend näher beschriebenen Herstellungsverfah ren von Mikrospiegeln, λ/4-Plättchen, Prismen und Gittern und Linsen und deren Kombination, werden diese auf dreidi mensional vorliegenden Grenzflächen optischer Vorrichtungen mit nm-Präzision strukturiert und zusätzlich aufgebracht, ohne daß eine vorherige Vorbereitung zur Belegung der Ober flächen erforderlich ist und ohne, daß eine anschließende Entwicklung zur Fertigstellung des optischen Elementes be nötigt wird. The Herstellungsverfah described in more detail below ren of micromirrors λ / 4 plates, prisms and gratings and lenses and their combination, these are structured on dreidi dimensionally present boundaries of optical devices with nanometer precision and additionally applied without any prior preparation for occupancy the upper surfaces is required, and without that subsequent development to completion of the optical element will be needed. Als Herstellungsprozeß wird die Additive Nano- Lithographie mit Korpuskularstrahl-induzierter Deposition unter Rechnersteuerung des Korpuskularstrahls, seines Auf treffortes, der Probenposition und der Zufuhr von Präkur sor-Molekülen verwendet. As the manufacturing process, the additives nano lithography with corpuscular beam-induced deposition is under computer control of the particle beam, impinging its place, the sample position and the supply of Präkur sor molecules used. Die Präkursor-Materialien bilden die Ausgangsstoffe, aus welchen durch die polymerisierende Wirkung des Korpuskularstrahles die optisch wirksamen Strukturen unter Rechnerführung der Dosisverteilung und des Ortes des Korpuskularstrahles aufgebaut werden. The precursor materials form the raw materials from which the polymerizing effect of the particle beam optically active structures are built under computer management of the dose distribution and the location of the particle beam. Durch die Wahl verschiedener Präkursoren und verschiedener Deposi tionsbedingungen, wie Energie, Strom, Leistungsdichte, Verweilzeit des Strahles und Partialdruck der Präkursoren, können die Materialeigenschaften des Deponates in weiten Grenzen von isolierend bis leitfähig, von nanokristallin bis strukturlos polymerisiert eingestellt werden. By selecting different precursors and various Deposi tion conditions, such as energy, power, power density, residence time of the beam and the partial pressure of the precursors, the material properties of Deponates can in a wide range of insulating to conductive, are set polymerized by nano crystalline to amorphous. Materialien mit verschiedenem Brechungsindex können so auch schichtweise durch Rechnersteuerung der Ventilzufuhr der Moleküle abgeschieden werden, wie es z. B. für hochreflek tierende dielektrische Spiegel erforderlich ist. Materials with different refractive index can be deposited in layers as well as by computer control of the supply valve of the molecules as such. As for hochreflek animal dielectric mirror required.

Beim Einsatz vielfach paralleler Strahlen können mit dieser Technik auch große Stückzahlen von optischen Komponenten und deren Kombinationen ökonomisch interessant und schnell hergestellt werden. When using multiple parallel rays can be produced economically interesting and fast with this technique also large numbers of optical components and their combinations.

Am Beispiel des M-Profil-Faser-Lasers wird der vorteilhafte Einsatz dieser Technik erläutert. The example of the M-profile fiber laser, the advantageous use of this technique will be explained. Bei diesem gelingt es durch im µm-Bereich strukturierte Spiegel unterschiedlichen Reflexions- und Transmissions-Vermögens Teile des Laser- Material-Zylindermantels als Monomode-Bereich durch "mode- locking" zu selektieren. This is achieved through structured in the micrometer range different mirror reflection and transmission assets parts of the laser material cylinder jacket to select single-mode range by "moderate locking". Der zuerst stark schwingende monomode-Bereich steuert dann die Schwingungszustände benachbarter Bereiche. The first strong vibrating monomode area then controls the vibrational states of adjacent regions. Diese könne mit λ/4-Plättchen in ihrer Phasenlage so beeinflußt werden, daß gleichphasige Lichtemission für alle Bereiche erreicht wird. This could be influenced by λ / 4 plate in its phase position so that in-phase light emission for all areas is achieved. Durch längs der effektiven Zone aufgebrachte Spiegel unterschiedlichen Reflexionsvermögens kann dieser Aufbau der Schwingungs formen auch lokal fixiert und unterstützt werden. Through effective zone along the applied differential reflectivity mirror this structure the vibration can also shape are fixed and supported locally. Um die Lichtstrahlen aus den einheitlich schwingenden Modenbe reichen in andere optische Komponenten, wie z. B. Monomode- Fasern, einzukoppeln, können Prismen und Linsen auf die Spiegelbereiche ebenfalls mit nm-Präzision aufgebracht werden. To the light beams from the uniformly vibrating Modenbe rich in other optical components such. As single-mode fibers, couple, prisms and lenses can also be applied to the mirror regions with nm precision.

Zum "injection-mode-locking" und zur Festlegung der Phase und der Polarisation der Moden im Bereich des Zylinderman tels der aktiven Zone des M-Profil-Lasers ist eine örtliche Strukturierung und eine lokale Variation der Schichtenfol gen erforderlich, um λ/4-Plättchen und Spiegel gewünsch ten auch variierenden Reflexionsvermögens lokal anzubrin gen, sowie auch Prismen zur Richtungsbestimmung der eintre tenden und austretenden Pump und Laserstrahlung zu erzie len, als auch Gitter anzubringen, mit welchen der Polarisa tionszustand der Moden ebenfalls vorbestimmt werden kann. For "injection-mode-locking" and establishing the phase and polarization of the modes in the range of Zylinderman the active zone of the M-profile laser means is a local structure and local variation of the Schichtenfol conditions required to λ / 4 tiles and mirror gewünsch th also varying reflectivity to brin local conditions, as well as to educa also prisms to determine the direction of eintre border and exiting the pump and laser radiation sources, as to bring grid with which the polariza- tion state of the modes also can be predetermined.

Im Unterschied zu bestehenden Methoden wird die direkte Herstellung von λ/4-Plättchen, Spiegeln, Gitter und Prismen auf programmierter Basis durch Belichtung mit dem Korpuskularstrahl auf dem Faser-Laserende oder dem Laser direkt als wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik eingeführt. In contrast to existing methods, the direct production of λ / 4 plates, mirrors, gratings and prisms is introduced on the basis of programmed by exposure to the particle beam on the fiber laser end or the laser directly as a substantial improvement over the prior art.

Als Fertigungstechnik kommt die Lithographie unter Verwendung von im Plasma deponierten Trockenlack-Schichten und von aufgedampften Lackschichten und auch die Additive Lithographie mit der Korpuskularstrahl-induzierten Deposition in Betracht. As manufacturing technology lithography is deposited using plasma dry paint layers and of evaporated layers of paint and also the additives lithography with the particle beam induced deposition into consideration. Mit der letzteren Technik lassen sich unter Rechnersteuerung hochpräzise derartige Vielfachschichten schnell und selektiv strukturiert auf der Laserfaser ohne zusätzliche Vor- und Nachbehandlung derselben aufbringen. With the latter technique is highly accurate under computer control such multilayers can be quickly and selectively patterned on the laser fiber without additional pre- and post muster the same. Die Vielfachschichten und andere optische Komponenten sind mit Submikrometer-Genauigkeit plaziert und auch strukturierbar ohne daß zusätzliche Prozeßschritte erforderlich sind. The multiple layers and other optical components are placed with submicron accuracy and also be structured without additional process steps are required.

Mit den aufdampfbaren positiv arbeitenden Lacken läßt sich die Spiegelschicht aus mehreren dielektrischen Lagen unter schiedlicher Brechzahl in mehrfachen justierten Strukturie rungs-Schritten durch "lift-off" erzeugen. The vapor-deposited positive working coatings, the mirror layer can be of multiple dielectric layers with different refractive index in multiple aligned structuring ing increments generated by "lift-off".

Mit der Trockenlacktechnik steht ein Verfahren zur Verfü gung, bei dem der Laser oder das Faser-Laserende durch Bedampfung im Hochvakuum mit einer definierten Schichtdicke eines für Korpuskularstrahlen empfindlichen Polymers belegt wird. With the dry varnish technology is a process for the avail supply, in which the laser or the fiber laser end is occupied by vapor deposition in a high vacuum with a defined layer thickness of a photosensitive polymer for corpuscular beams. Dieses Polymer wird mit dem Korpuskularstrahl bei der Belichtung zu einem Siliziumoxid reichen Polymer vernetzt, das im Brechungsindex gut an das Faser-Lasermaterial ange paßt ist (n= 1.48). This polymer is crosslinked with the particle beam during the exposure to a silicon rich polymer which fits well to the fiber laser material in the refractive index (n = 1:48). Auf dem Laserende ist ein aus Silizium oxid aufgebauter Spiegel aufgedampft, an den sich das Lin senmaterial ebenfalls gut im Brechungsindex anpaßt. At the end of a laser constructed of silicon oxide mirror is deposited, to which the Lin senmaterial also adapts well in refractive index. Damit ist die Einfügedämpfung dieser aus Trockenlack gefertigten λ/4-Plättchen, Gitter und Prismen theoretisch zu ver nachlässigen. Thus, the insertion of these manufactured dry paint λ / 4 plates, grids and prisms is theoretically ver negligent.

Um Spiegel herzustellen sind mehrere Schichten aus ver schieden dotiertem Trockenlack oder aus wechselnden Mate rialien strukturiert aufzubringen. In order to produce mirrors are several layers of doped ver left dry paint or changing Mate rials structured apply. Das erfordert vielfache Prozeßschritte und ist mit dem negativ-arbeitenden Trocken lack nur möglich, wenn die Schichten durch selektives Trocken-Ätzen erzeugt werden, wobei der Trockenlack als Ätzmaske verwendet wird. The process requires multiple steps and is connected to the negative acting dry paint only possible if the layers are formed by selectively dry etching, wherein the dry paint is used as an etching mask. (Dies ist ein Standard-Prozeß der Lithographie). (This is a standard process of lithography).

Mit der additiven Lithographie mit Korpuskularstrahl-indu zierter Deposition werden die λ/4-Plättchen, Spiegel, Gitter und Prismen in einem Vakuumprozeß aus aus der Gas phase adsorbierten Präkursor-Molekülen durch Korpuskular strahl-Polymerisation und -Vernetzung erzeugt. With the additive lithography with particle beam deposition indu ed the λ / 4 plate, mirrors, gratings and prisms are generated from the gas phase adsorbed precursor molecules by corpuscular beam polymerization and cross-linkage in a vacuum process from. Dabei wird mit Rechnersteuerung die Position des Strahles, die Höhe der lokalen Dosis und die Art der Präkursormoleküle direkt gesteuert und damit das optische Element aufgebaut, ohne daß dazu eine vorherige Belegung oder anschließende Ent wicklung der Struktur erforderlich ist, siehe Fig. 1. The position of the beam, the amount of local dose and the type of precursor molecules is computer controlled directly controlled and thus established the optical element without a prior assignment to development or subsequent Ent of the structure is required, see Fig.. 1

Die benötigte Belichtungszeit ist bei dicken Strukturen im Vergleich zur Lacktechnik sehr viel höher, bleibt aber in vertretbaren Zeiten pro Element. The exposure time required is much higher for thick structures as compared to the coating technology, but remains within acceptable times per element. Werden nur dünne, optisch stark wirkende, metallgefüllte Polymere verwendet, wie sie bei kleinen Stromdichten aus metallorganischen Verbindungen entstehen, so sind nur kurze Belichtungszeiten pro Pixel und damit pro Element erforderlich. If only thin, optically potent, metal-filled polymers used as they arise at low current densities of organometallic compounds, only short exposure times per pixel and thus per element are required. Arrays derartiger Strukturen lassen sich präzise und ökonomisch mit diesem Verfahren rechnergesteuert und hochgenau plaziert Herstellen. Arrays of such structures can be precisely and economically computer controlled with this method and high precision manufacturing placed.

Die nanostrukturierten metallgefüllten Polymere entstehen durch Segregation der Metalle in Form von Kristallen aus den durch den Korpuskularstrahl induziert angeregten Molekülen und durch ihren Einschluß in nichtleitende Polymere aus Kohlenwasserstoffen. The nanostructured metal-filled polymers are formed by segregation of the metals in the form of crystals from the induced by said corpuscular beam, excited molecules, and through their inclusion in a non-conductive polymers from hydrocarbons. Derartige Materialien haben besonders im Infraroten eine hohe Dielektrizitätskonstante und geringe Absorption. Such materials have a high dielectric constant particularly in the infrared range and low absorption. Eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante, wie sie für Anwendungen im Infraroten bei 1.3 µm und 1.55 µm erfor derlich ist, kann erreicht werden, wenn die Strukturen und Schichten aus amorphem Silizium hergestellt werden (e=12). A particularly high dielectric constant, as it is neces sary for applications in the infrared at 1.3 microns and 1:55 microns can be obtained when the structures and layers are made of amorphous silicon (e = 12). Dazu können mit Vorteil Verbindungen aus Silizium mit Halogenen, die auch mehrere Siliziumatome im Molekül enthalten verwendet werden um Silizium amorph mit der Korpuskularstrahl-induzierten Deposition niederzuschlagen. These may with advantage of silicon compounds with halogens, which are also more silicon atoms in the molecule used to contain silicon precipitate amorphous with the particle beam induced deposition. ZB kann das Silizium aus SiJ₄ (Silizium-Tetrajodid) abgeschieden werden. For example, the silicon from SiJ₄ (silicon tetraiodide) can be deposited. Dies ist ein Nieder-Temperatur-Prozeß und enthält keine das Silizium verunreinigenden Kohlenwasserstoffe. This is a low-temperature process and does not contain the silicon contaminating hydrocarbons.

Das Wasser der Restgasatmosphäre wird zu geringen Verunreinigungen als HJ oder SiO₂ niedergeschlagen und verunreinigt das Deponat höchstens im Promillebereich. The water of the residual gas atmosphere is deposited at low impurities as HI or SiO and contaminate the surety to a maximum in tenths of a percent. Wird Sauerstoff durch externe Gaszufuhr zugemischt, so können Schichten wechselnder Zusammensetzung aus Silizium und Silizium-Oxid (e=2.25) hergestellt werden. Is oxygen admixed with external gas supply, so layers of varying composition of silicon and silicon oxide (e = 2.25) can be produced. Derartige Schichten bilden hoch-effektive Spiegel und es genügen wenige Schichten für einen hohen Reflexionskoeffizienten der Schicht. Such layers form highly-effective mirror and just a few layers for a high reflection coefficient of the layer. Durch die Verringerung der Schichtanzahl sinkt auch die mögliche Absorption und die Einfügedämpfung des Elementes. By reducing the layer number, the possible absorption, and the insertion loss of the element decreases.

Durch die Verwendung des leicht steuerbaren Korpuskular strahles im Raster-Korpuskular-Mikroskop ist die auf 100 nm genaue Plazierung des Belichtungsfeldes zur effektiven Zone des Lasers mit Bildverarbeitung und Rastermikroskopie möglich. By using the easily controllable corpuscular beam in corpuscular raster microscope at 100 nm the exact placement of the exposure field to the effective area of ​​laser scanning microscopy and image processing is possible. Durch die Makro-Steuerung der Justierung und der Belichtung ist das Belichtungsverfahren programmgeführt automatisierbar. By the macro-control and adjustment, the exposure, the exposure process is automated program out.

Durch die Rechnerführung der Belichtung und der Vorberechnung der Dosisverteilung entsprechend gemessener Gradationskurven des Lack- oder Depositions-Prozesses, lassen sich außer runden, elliptischen und anderen geometrischen Formen der Elemente, auch mit einem Ablenkprisma versehene und den Laserstrahl orientiert führende Linsenkombinationen mit den Spiegeln und Gittern in einem optischen Element vereint ausführen und präzise justieren. Through the computer guidance of the exposure and the precalculation of the dose distribution in accordance with measured curves of paint or deposition process can be out of round, elliptical and other geometric shapes of the elements, provided with a deflection prism and the laser beam oriented leading lens combinations with the mirrors and gratings united in an optical element and perform precisely adjusted.

Die Justierung und der Herstellungsprozeß sind in einem zusammengefaßt und den herkömmlichen Verfahren um mindestens eine Größenordnung an Präzision überlegen. The adjustment and the manufacturing process are summarized in a superior to the conventional method and by at least an order of magnitude of precision. Dabei ist die leichte Steuerbarkeit und Bilddrehung bei der Korpuskularstrahl Belichtung ein z. B. der Laser-Deposition überlegenes Verfahren zum Aufbau der Elemente. The easy controllability and image rotation in the particle beam exposure is a z. B. the laser deposition superior method for the construction of the elements.

Durch die rechnergeführte Variation der Gasart und des wirksamen Präkursormaterials können Schichten wechselnder Dicke aus verschiedenen Materialien mit vorbestimmten Eigenschaften abgeschiedene werden. By the computer-controlled variation of the type of gas and the effective precursor material layers varying thickness of different materials can be deposited with predetermined properties. Dabei ist für Gase die bekannte Steuerungsmöglichkeit über Massendurchfluß-Regler einzusetzen. It is to be used for gases known process control via mass flow controller. Für Feste Stoffe als Präkursoren ist eine Vorrichtung mit bistabilen Ventilen elektrisch steuerbaren Ventilschiebern, die zwischen Probenkammer und Reservoir mit kurzen Wegen aber hohem Leitwert eingebaut sind, einzusetzen. For Solids as precursors is a device with double solenoid valves are electrically controllable valve slides, but they are installed between the sample chamber and reservoir with short distances high conductance to use. Diese Anordnung wird mit Vorteil direkt auf den Tisch des Korpuskularstrahl-Raster-Gerätes eingebaut und wenn möglich pro Reservoir mit heizenden und kühlenden Peltierelementen ausgestattet. This arrangement is incorporated with advantage directly on the table of the particle beam scanning device and, if possible, equipped per reservoir with heating and cooling Peltier elements.

Die Fig. 1 zeigt ein Schema der Lithographieanlage zur Additiven Lithographie mit variierender Gaszufuhr, das zunächst hinsichtlich seiner Vorrichtungsbestandteile beschrieben ist und danach auch zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte herangezogen wird. Fig. 1 shows a schematic of the lithography tool for additive lithography with varying gas supply, which is described first in terms of its apparatus components, and is then also used to illustrate the method steps.

Für die Verfahrensdurchführung wird ein xy-Tisch mit Umweltkammer 1 verwendet, auf dem sich der zu behandelnde Faser-Laser befindet. The procedures implementing an xy table is used with environmental chamber 1, on which the laser is to be treated fiber. Zu seiner Steuerung dient ein Infe rometer und Tisch-Motorsteller 2 , der mit einem Steuerrech ner 3 für die Strahlbewegung, Tischposition und Material auswahl in Verbindung steht. To his control Infe serves a barometer and table motor controller 2, the selection of a control computation ner 3 for the beam motion, table position and material is related. Weitere Verbindungen von hier führen zum Reservoir 4 , zu Heiz- und Kühlelementen 5 und zu Ventilen 6 für die Materialien und die Verbindung zur Vaku umpumpe einerseits, sowie über D/A-Wandler 7 für die x/y-Ablenkung zu den Ablenkspulen 8 für die Strahlablenkung im Korpuskularstrahlgerät (Rasterelektronenmikroskop) 9 mit der Feldemissionskathode 10 , einem Faraday-Käfig 11 und einem Sekundärelektronendetektor 12 andererseits. More links from here lead to the reservoir 4, for heating and cooling elements 5 and valves 6 for the materials and the connection to the vacuum circuit ring vacuum pump on the one hand, and on D / A converter 7 for the x / y-deflection to the deflection coils 8 for Corpuscular beam in the beam deflection (scanning electron microscope) 9 with the field emission cathode 10, a Faraday cage 11 and a secondary electron detector 12 on the other.

Bei der additiven Lithographie mit Korpuskularstrahlen ist ein Verdichtungsprozeß in Abhängigkeit von der Belichtungs zeit zu beobachten, der bei der Herstellung von Mehrlagen- Schichten berücksichtigt werden muß. In the additive lithography with corpuscular a compression process in dependence on the exposure time is to be observed, which must be taken into account in the production of multilayer coatings.

In Fig. 2 ist der Einfluß der Belichtungszeit pro Pixel dargestellt, indem zur Verdichtung des deponierten Materials die Pixel-Belichtungszeit variiert wurde und die Materialzusammensetzung im Raster-Korpuskularmikroskop untersucht wurde. In FIG. 2, the influence of the exposure time per pixel is represented by the pixel exposure time was varied for compressing of the deposited material and the material composition was tested in the raster Korpuskularmikroskop.

In Fig. 3 ist der für eine 20%-ige Goldkugel-Suspension mit Goldkugeln von 1.6 nm Durchmesser berechnete Realteil und Imaginärteil des Brechungsindex metallgefüllter nanokri stalliner Materialien wiedergegeben. In Fig. 3 the strength of a 20% suspension gold ball with gold balls of 1.6 nm diameter is shown calculated real part and imaginary part of the refractive index metal-filled nanokri-crystalline materials.

Fig. 4 zeigt eine TEM-Aufnahme einer dünnen mit Nanokristallen gefüllten Polymer/Pt-Schicht, Fig. 4 shows a TEM micrograph of a thin-filled nanocrystals polymer / Pt layer,

Fig. 5 zeigt Aufbau-Verfahren einer dielektrischen Einfachschicht zur Reflexionsverminderung und als λ/4-Plättchen zur Phasenschiebung. Fig. 5 shows the design process of a dielectric single layer to reduce reflection and as a λ / 4 plate for phase shift.

Fig. 6 zeigt den Aufbau dielektrischer Mehrfachschichten als hochreflektierender Spiegel oder Antireflex-Schicht. Fig. 6 shows the structure of dielectric multilayers as highly reflective mirrors or anti-reflection layer.

Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Gitters zusätzlich zum hochreflektierenden Spiegel aus dielektrischen Mehrfachschichten. Fig. 7 shows the structure of a grating in addition to the highly reflective mirror of dielectric multilayers.

Fig. 8 zeigt schematisch die Justierung des Belichtungs bereiches auf einen M-Profil-Faser-Laser. Fig. 8 schematically shows the adjustment of the exposure area on an M-profile-fiber laser. Es sind, neben den x/y-Ablenkungen 21 bis 24 , von innen nach außen der Kern für Pumplicht 25 , der Faserkern 26 und Cladding für Wellenführung 27 sowie ein Fokussierfenster 28 angedeutet. There are, in addition to the x / y-deflections 21 to 24, from the inside to the outside of the core for pump light 25, the fiber core 26 and cladding 27 as well as a guide for shaft 28 Focusing Window indicated.

Fig. 9 zeigt schematisch wie die Kombination der λ/4-Schicht 30 mit dem Dielektrischen Mehrlagen-Spiegel 31 mit dem Prisma auf dem Austrittsfenster des M-Profil-Faser- Lasers angeordnet ist. Fig. 9 schematically shows how the combination of the λ / 4 layer 30 with the dielectric multilayer mirror 31 is disposed with the prism on the exit window of the M-profile-fiber laser. Derartige Elemente sind erforderlich, um das Monomode-Licht der einzelnen Bereiche der Mantelzone des M-Profil-Lasers in den phasenkohärenten Zustand zu bringen, durch richtige Wahl des Reflexionsvermögens des Spiegels als Verstärker abzustimmen, und das Licht dieses Monomode-Bereiches auf einzelne Monomode-Fasern mit Richtungsänderung auszukoppeln und hinzulenken. Such elements are required to bring the monomode light of the different areas of the mantle zone of the M-profile laser in the phase-coherent state, co-ordinated by proper choice of the reflectivity of the mirror as an amplifier, and the light of this single-mode range of individual single-mode decouple fibers with direction change and to steer. Dabei kann auch noch eine Linse in dieses Element eingebaut werden, um die Strahlaufweitung durch Beugung zu kompensieren und das Licht auf die Faser zu fokussieren. It can also be incorporated into a lens of this element in order to compensate for the beam spread by diffraction and to focus the light on the fiber.

Das Schema der Justierung der optischen Elemente auf die Bereiche der effektiven Zone des Faserlasers und des Belichtungsbereiches auf den Faserlaser mit Hilfe der Bildverarbeitung ist in Fig. 8 wiedergegeben. The scheme of the adjustment of the optical elements on the areas of the effective area of the fiber laser and the exposure area on the fiber laser by means of the image processing is shown in Fig. 8. Es sind mehrere Schritte erforderlich. There are several steps required.

Zuerst muß durch Anätzen oder ein anderes Verfahren die Lage der optisch aktiven Zone des Faserlasers im Korpuskularstrahl-Rastermikroskop vermessen werden, damit die Lagekoordinaten der zu belegenden Zone relativ zum Rand des Faserlasers bekannt sind. First, the position of the optically active zone of the fiber laser in the corpuscular beam-scanning microscope must be measured by etching or other method, so that the position coordinates of the zone to be occupied are known relative to the edge of the fiber laser. Nach dem Einschleusen des Faserlasers oder eines Faserlaser-Bündels in das Korpuskularstrahl-Optische Belichtungsgerät, mit in der Höhe und gegenseitigen Lage vorjustierten Positionen der Faserlaser, wird zur Vermessung der Grobjustierung der Faserlaser zueinander ein Bild des Ensembles bei niedriger Vergrößerung in den Bildspeicher des Gerätes eingezogen und die Orte der einzelnen Faserlaser mit der Schwerpunkts- Bestimmung lokalisiert. After introducing the fiber laser or a fiber laser beam in the particle beam optical exposure apparatus, with the height and relative positions pre-adjusted positions of the fiber laser, an image of the ensemble at low magnification in the image memory of the device is for measuring the coarse adjustment of the fiber laser mutually retracted and the locations of the individual fiber laser localized using the centroid determination.

Anschließend wird der zu belegende Faserlaser ausgewählt und mit dem motorgetriebenen Tisch unter Verwendung der vorher bestimmten Koordinaten positioniert. Subsequently, the fiber laser to be assigned is selected and positioned by the motor-driven table using the predetermined coordinates. Nun wird bei erhöhter Vergrößerung ein weiteres Bild eines Faserlasers eingezogen und der Strahl in einem selektierten Bereich außerhalb des optisch aktiven Bereiches des Faserlasers, z. B. im Randbereich des äußeren Claddings (Schutzmantels des aktiven Bereiches) fokussiert. Now at elevated magnification another image of a fiber laser is retracted and in a selected range outside the optically active region of the fiber laser, for. Example, in the edge region of the outer cladding of the focused beam (protective jacket of the active region). Diese Fokussierung kann automatisiert erfolgen, da an der Kante genügend Informa tion zur Verfügung steht. This focus can be automated, since enough informa tion is at the edge available.

Durch sukzessive Steigerung der Vergrößerung im Fokussier feld wird die beste Fokussierung und Stigmatisierung er reicht. By gradually increasing the magnification in the focusing field the best focus and stigma he goes. Nun wird an in der Übersichtsaufnahme vorbestimmten Plätzen an gegenüberliegenden Stellen des Randes durch Kon trastmessung längs einer Linie senkrecht zum Rand dessen Lage mit der Genauigkeit von 1 Pixel an 3-4 Punkten des Durchmessers ermittelt. Now the edge is at predetermined locations in the radiograph at opposite points by Kon trastmessung along a line perpendicular to the edge of its location with an accuracy of 1 pixel at 3-4 points of the diameter determined. Damit liegt das Faser-Laser-Zentrum und so jeder Punkt der Fläche des Faserlasers auf 0.3 µm (512 Pixel, oder 0.15 µm bei 1024 Pixel) fest. Thus, the surface of the fiber laser is the fiber laser center and so each point to 0.3 microns (512 pixels, or 0:15 microns at 1024 pixels). Ist eine Winkelorientierung der Strukturen auf dem Faserlaser erforderlich, so kann mit dem Korpuskularstrahl-Mikroskop diese ermittelt oder auch erst mit dem Belichten der auf zubringenden Struktur eine Orientierungsmarke aufgebracht und für spätere Justierungen sichtbar erzeugt werden. Is an angular orientation of the structures on the fiber laser is required, it can be with the particle beam microscope, these determined or until the applied with exposure to zubringenden structure an orientation mark and produces visible for subsequent adjustments.

Mit dem bekannten Randabstand der aktiven Zone und ihrer Lage relativ zur Mitte des Lasers wird entsprechend des Typs des Lasers die Lage der λ/4-Plättchen, Spiegel und Prismen mit den Koordinaten des Zentrums und Lage der Hauptachsen, Winkel, berechnet und diese Koordinaten und Winkel dem Belichtungsdatensatz in Form einer Translation und Rotation zugerechnet. With the known edge gap of the active zone and its location relative to the center of the laser according to the type of laser, the position of the λ / 4 plates, mirrors and prisms with the coordinates of the center and position of the main axes, angles calculated and these coordinates and angle the exposure data set in the form of a translation and rotation attributed. Danach wird das strukturierte optische Element und die Marke belichtet und liegt nun mit 0.1 µm Genauigkeit und unter 0.1 Grad Winkelgenauigkeit auf der aktiven Zone. Then the structured optical element and the brand is exposed and is now with 0.1 micron accuracy and 0.1 degree angular accuracy on the active zone.

Der Struktur können auch ein oder mehrere Prismen an ver schiedenen Orten überlagert werden, so daß eine Variation der Abstrahlrichtungen der Monomode-Zonen des Faserlasers voreingestellt werden kann. The structure can be superimposed on a num- ber locations, one or more prisms such that a variation of the transmission directions of the single-mode zones of the fiber laser can be preset.

Die bildverarbeitenden Schritte dauern ca. 2 Minuten und können durch fest programmierte Algorithmen-Optimierung der erforderlichen aufzunehmenden Bildbereiche und Bildpunkt zahlen in den Bereich der Belichtungszeit von einigen Sekunden gebracht werden. The image processing steps take about 2 minutes and can be made from a few seconds to pay through pre-programmed algorithms optimization required to be included image areas and image point in the range of exposure time. Damit kann mit diesem Verfahren bei wirtschaftlich interessanten Kosten die Fertigung derartiger optischer Komponenten und ihre Markierung im Fertigungsprozeß durchgeführt werden. Thus can be performed in the manufacturing process with this method, at economically interesting costs, the production of such optical components and their marker.