Optimization of the dynamical behavior of high-performance lens systems to reduce dynamic aberrations

In high-performance optical systems, small disturbances can be sufficient to put the projected image out of focus. Little stochastic excitations, for example, are a huge problem in those extremely precise opto-mechanical systems. To avoid this problem or at least to reduce it, several possibilities are thinkable. One of these possibilities is the modification of the dynamical behavior. In this method the redistribution of masses and stiffnesses is utilized to decrease the aberrations caused by dynamical excitations. Here, a multidisciplinary optimization process is required for which the basics of coupling dynamical and optical simulation methods will be introduced. The optimization is based on a method for efficiently coupling the two types of simulations. In a concluding example, the rigid body dynamics of a lithography objective is optimized with respect to its dynamical-optical behavior.

W systemach obiektywów wysokiej klasy nawet małe zakłócenia mogą spowodować nieostrość projekcji obrazu. Ogromny problem dla tych niezwykle precyzyjnych systemów optyczno-mechanicznych stanowią na przykład niewielkie pobudzenia o charakterze stochastycznym. Jest do przemyślenia szereg środków, by uniknąć związanych z tym problemów, a przynajmniej by je ograniczyć. Jedną z takich możliwości jest modyfikacja właściwości dynamicznych. W metodzie tej, w celu zmniejszenia aberracji powodowanych przez pobudzenia dynamiczne, stosuje się redystrybucję mas i sztywności systemu. Wymagany w tym przypadku jest multidyscyplinarny proces optymalizacyjny, dla potrzeb którego w artykule wprowadza się podstawy połączonych dynamicznych i optycznych metod stymulacji. Optymalizacja jest oparta na metodzie zapewniającej efektywne połączenie tych dwu typów stymulacji. W końcowym przykładzie przedstawiono optymalizację dynamiki ciała sztywnego reprezentującego obiektyw litograficzny pod kątem jego właściwości dynamiczno-optycznych.