Thin film and multilayer optics for XUV spectral domain (1 nm to 60 nm)
Couches minces et optiques multicouches dans le domaine spectral XUV (1 nm à 60 nm)
Résumé
The XUV spectral domain (1-60 nm wavelength range) has experienced rapid growth in recent years. On one side, the sources (synchrotron radiation, harmonic generation, x-ray laser, free-electron laser ...) require ever more efficient optics, on the other hand, applications (diagnostics of hot plasma, solar physics, x-ray microscopy, EUV lithography, x-ray analysis ...) provide new constraints on the design of multilayer stacks. The multilayer mirrors are the only way to achieve efficient optics operating at non-grazing incidence angles in this spectral range. Our work within the team XUV Optics at Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique focuses on the study of materials in thin layers correlated to the study of optical properties of multilayers. The objective is to achieve new multilayer components previously unavailable in the XUV domain, through a better understanding of physical phenomena in these nanolayer stacks. We show through several examples of how we have managed both to improve the performance of multilayer mirrors in a broad spectral range, and secondly, to develop new optical functions: beamsplitters, broadband mirrors, dual-band mirrors or phase compensation mirrors.
Les recherches que j'ai menées et encadrées au sein de l'équipe Optique XUV du Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique s'inscrivent dans une dynamique de développement rapide du domaine spectral XUV (1 à 60 nm de longueur d'onde). D'un coté, les sources (rayonnement synchrotron, génération d'harmoniques, laser X, laser à électrons libres...) requièrent des optiques toujours plus performantes; d'un autre coté, les applications (diagnostiques de plasma chaud, physique solaire, microscopie X, lithographie EUV, analyse X...) imposent de nouvelles contraintes sur la conception des empilements multicouches. Les miroirs multicouches constituent en fait l'unique moyen d'obtenir des optiques efficaces fonctionnant à des angles d'incidence non rasants dans ce domaine spectral. Nos travaux portent sur l'étude des matériaux en couches minces corrélée à l'étude des propriétés optiques des multicouches. L'objectif est d'aboutir, par une meilleure connaissance des phénomènes physiques dans ces empilements de couches nanométriques, à des composants multicouches et à de fonctions optiques jusqu'alors inaccessibles dans le domaine XUV. Nous montrerons à travers plusieurs exemples comment nous avons réussi d'une part à améliorer les performances des miroirs multicouches sur une gamme spectrale étendue, et d'autre part, à concevoir de nouvelles fonctions optiques : lames séparatrices, miroirs à large bande passante, miroirs bi-bandes, miroirs à compensation de phase.