UV-Laserablation von Quarzglas zur Herstellung diffraktiver optischer Elemente

Laserablation unter Verwendung von UV- oder VUV-Wellenlängen ermöglicht die präzise Bearbeitung von Quarzglas. Dabei wird das Abtragsverhalten bei der Laserwellenlänge 193 nm in gewissem Maß durch die Oberflächeneigenschaften (Rauheit) bestimmt, bei 157 nm sind eher die Volumeneigenschaften des Quarzglases entscheidend. Mit der 157 nm-Strahlung eines F2-Lasers in Kombination mit einer Schwarzschild-Optik zur Maskenprojektion können Oberflächenreliefstrukturen mit sub-µm-Auflösung erzeugt werden. Als Beispiel wird ein vierstufiges diffraktives Phasenelement gezeigt. Für die Anwendbarkeit eines solchen Elements im UV-Bereich müssen Abstufungen von jeweils < 100 nm auf einem Array von z.B. 128 x 128 Pixel reproduzierbar hergestellt werden. Rauheiten von < 20 nm in den 8 µm x 8 µm Pixelflächen werden erreicht. Die Anwendung des Elements zur Strahlformung eines 193 nm-Excimerlasers wird demonstriert.