JP2964202B2 - Excimer laser oscillator - Google Patents

Excimer laser oscillator

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JP2964202B2
JP2964202B2 JP6591893A JP6591893A JP2964202B2 JP 2964202 B2 JP2964202 B2 JP 2964202B2 JP 6591893 A JP6591893 A JP 6591893A JP 6591893 A JP6591893 A JP 6591893A JP 2964202 B2 JP2964202 B2 JP 2964202B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエキシマーレーザー発振
器にかかるもので、とくにビーム断面のビーム強度分布
が均一なレーザー光を得ることができるエキシマーレー
ザー発振器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excimer laser oscillator, and more particularly to an excimer laser oscillator capable of obtaining a laser beam having a uniform beam intensity distribution in a beam cross section.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、エキシマーレーザー発振器は種
類の異なる他のレーザー発振器に比べ、上準位寿命が数
ナノ秒と短く、増幅効率が高いために、多重モード発振
となりやすい。このため、エキシマーレーザー発振器か
ら出射するレーザー光のビーム断面強度はきわめて不均
一である。
2. Description of the Related Art Generally, an excimer laser oscillator has a shorter upper level lifetime of several nanoseconds and a higher amplification efficiency than other laser oscillators of different types, so that it tends to be multi-mode oscillation. For this reason, the beam cross-sectional intensity of the laser light emitted from the excimer laser oscillator is extremely non-uniform.

【0003】たとえば、放電励起型のエキシマーレーザ
ー発振器では、電極方向にフラットトップな強度分布と
なり、電極と垂直方向にはガウシャンライクな強度分布
となる。
For example, a discharge excitation type excimer laser oscillator has a flat-top intensity distribution in the direction of the electrodes and a Gaussian-like intensity distribution in the direction perpendicular to the electrodes.

【0004】図7ないし図9にもとづき概説する。図7
は、一般的なエキシマーレーザー発振器1の概略斜視図
であって、このエキシマーレーザー発振器1は、レーザ
ー容器2と、レーザー容器2の前後にそれぞれ設けた全
反射鏡3および部分反射鏡4を有する光共振器5とを有
する。
An outline will be given based on FIGS. 7 to 9. FIG.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a general excimer laser oscillator 1. The excimer laser oscillator 1 includes a laser container 2 and light having a total reflection mirror 3 and a partial reflection mirror 4 provided before and after the laser container 2, respectively. And a resonator 5.

【0005】レーザー容器2には、一対の放電電極6お
よびレーザー発振用のガス媒体を収容し、放電電極6の
間における放電によってプラズマを生成し、光共振器5
によりレーザー発振が行われる。
[0005] The laser vessel 2 contains a pair of discharge electrodes 6 and a gas medium for laser oscillation, generates plasma by discharge between the discharge electrodes 6, and generates an optical resonator 5.
Causes laser oscillation.

【0006】一対の放電電極6はそれぞれその断面を半
円形とすることにより、その間にできるだけ均一な放電
状態を発生させることとし、その長さを2Lとする。
Each of the pair of discharge electrodes 6 has a semicircular cross section so as to generate a discharge state as uniform as possible therebetween, and has a length of 2 L.

【0007】図示のように、放電電極6の頂面6Aに平
行なその長さ方向をX軸(光軸)とし、一対の放電電極
6を含む平面内であって放電電極6の長さ方向中心を通
る方向をY軸とし、放電電極6の上記長さ方向(光軸、
X軸)および上記中心方向(Y軸)に垂直な方向をZ軸
とする。
As shown in the drawing, the length direction parallel to the top surface 6A of the discharge electrode 6 is defined as the X axis (optical axis), and is within the plane including the pair of discharge electrodes 6 and along the length direction of the discharge electrode 6. The direction passing through the center is defined as the Y axis, and the length direction of the discharge electrode 6 (optical axis,
A direction perpendicular to the X-axis) and the center direction (Y-axis) is defined as a Z-axis.

【0008】放電電極6間では頂面6Aの部分が放電状
態が最良であり、したがって、出射するレーザー光のビ
ーム強度は、この部分からのものが最大となる。ただ
し、実際のビーム強度は、部分反射鏡4より外側におい
てこれを測定するものであるが、説明の便のため、上記
X軸、Y軸およびZ軸にもとづいて以下述べる。
[0008] Between the discharge electrodes 6, the portion of the top surface 6A is in the best discharge state, so that the beam intensity of the emitted laser light is maximized from this portion. However, the actual beam intensity is measured outside the partial reflecting mirror 4, but for convenience of explanation, it will be described below based on the X axis, Y axis and Z axis.

【0009】すなわち、図8に示すように、Z=0のX
Y平面におけるビーム強度(XY平面で切ってX軸の方
向からみたビーム強度)が最大であり、ここからZの正
方向および負方向にずれるにしたがって、ビーム強度は
それぞれ次第に弱くなる(ガウシャンライクな強度分
布)。
That is, as shown in FIG.
The beam intensity in the Y plane (the beam intensity as viewed in the X-axis direction by cutting in the XY plane) is the maximum, and the beam intensity gradually weakens as it shifts in the positive and negative directions of Z from here (Gaussian-like). Intensity distribution).

【0010】また、図9に示すように、X軸に垂直なY
Z平面におけるビーム強度(YZ平面で切ってX軸の方
向からみたビーム強度)は放電電極6の頂面6Aの間の
間隔2Dに相当する部分が最大であり、ここからYの正
方向および負方向にずれるにしたがって、ビーム強度は
それぞれ次第に弱くなる(フラットトップな強度分
布)。
[0010] As shown in FIG. 9, Y is perpendicular to the X axis.
The beam intensity in the Z plane (the beam intensity as viewed in the X-axis direction by cutting along the YZ plane) is the largest at a portion corresponding to the interval 2D between the top surfaces 6A of the discharge electrodes 6, and the positive and negative directions of Y from here. As the beam shifts in the direction, the beam intensity gradually decreases (flat-top intensity distribution).

【0011】したがって、発振したレーザー光を各種用
途に応用するにあたって、ビーム強度分布を均一化する
ことは重要であるにもかかわらず、その発振方向とは垂
直方向(電極間の方向および発振方向とは垂直な方向;
Z軸方向)に均一なビーム強度分布(あるいはフラット
トップな強度分布)を得ることが困難であるという問題
がある。
Therefore, in applying the oscillated laser light to various applications, it is important to make the beam intensity distribution uniform, but the oscillation direction is perpendicular to the direction (the direction between the electrodes and the oscillation direction). Is the vertical direction;
There is a problem that it is difficult to obtain a uniform beam intensity distribution (or flat-top intensity distribution) in the Z-axis direction.

【0012】従来、このようなビーム強度不均一をなく
すために、ビームホモジナイザと呼ばれる光学系をエキ
シマーレーザー発振器1の光共振器5の外部に設置する
ことが行われている。
Conventionally, an optical system called a beam homogenizer is provided outside the optical resonator 5 of the excimer laser oscillator 1 in order to eliminate such non-uniform beam intensity.

【0013】このビームホモジナイザは、複数のプリズ
ム、反射鏡、およびレンズなどを組み合わせ、ビームを
複数個のビームに分割し、そののち、再びこれら複数個
のビームを重ね合わせ、重ね合わせによる積分効果によ
ってビーム強度の均一化を図るものである。このような
ホモジナイザは、たとえば特開平2−323号などに開
示されている。
This beam homogenizer combines a plurality of prisms, reflecting mirrors, lenses, etc., divides a beam into a plurality of beams, and then superimposes the plurality of beams again, and performs an integration effect by the superimposition. The purpose is to make the beam intensity uniform. Such a homogenizer is disclosed in, for example, JP-A-2-323.

【0014】またビーム広がり角を小さくすることによ
り、ビーム強度の均一化を図る方法として光共振器の構
成を工夫したものが「レーザー研究」1991年10月
号P966〜969に示されている。
As a method of making the beam intensity uniform by reducing the beam divergence angle, a method of devising the configuration of an optical resonator is disclosed in “Laser Research”, October 1991, pages 966 to 969.

【0015】図10に示すこの構成によるエキシマーレ
ーザー発振器10は、レーザー容器2の外部に部分反射
鏡4とプリズム11とを有する光共振器12を設けたも
のである。
An excimer laser oscillator 10 having this configuration shown in FIG. 10 is provided with an optical resonator 12 having a partially reflecting mirror 4 and a prism 11 outside a laser vessel 2.

【0016】しかしながら、従来の方法は、ビーム強度
を均一化させるビームホモジナイザなどの光学系13を
エキシマーレーザー発振器10の光共振器12の外部に
設置するため、以下のような諸問題がある。
However, the conventional method has the following problems because the optical system 13 such as a beam homogenizer for equalizing the beam intensity is installed outside the optical resonator 12 of the excimer laser oscillator 10.

【0017】すなわち、ビームホモジナイザなどの光学
系13により複数個に分割されたビームは伝播方向がそ
れぞれ異なるために、重ね合わせたのちのビームの広が
り角が大きくなるという問題がある。
That is, since the beams divided into a plurality of beams by the optical system 13 such as a beam homogenizer have different propagation directions, there is a problem that the divergence angle of the beams after superposition increases.

【0018】また、複数個の分割されたビームを重ね合
わせた場合に、ビーム強度が均一になる範囲は、ビーム
伝播方向に狭く、その範囲の前後では均一な強度分布と
ならないという問題がある。
Further, when a plurality of divided beams are superimposed, a range where the beam intensity becomes uniform is narrow in the beam propagation direction, and there is a problem that a uniform intensity distribution is not obtained before and after the range.

【0019】さらに、ビーム強度を均一にしようとすれ
ばするほど、ビームの分割数を多くしなければならず、
ビームホモジナイザなどの光学系13の構成が複雑にな
る上、その調整が困難であるという問題がある。
Furthermore, the more the beam intensity is to be made uniform, the more the number of divided beams must be increased.
There is a problem that the configuration of the optical system 13 such as a beam homogenizer becomes complicated and that the adjustment is difficult.

【0020】さらにまた、構成の複雑な光学系13を光
共振器12の外部に設置したことにより、ビームの伝播
効率が低下し、レーザーのエネルギーを有効に利用する
ことができないという問題がある。
Further, since the optical system 13 having a complicated configuration is installed outside the optical resonator 12, there is a problem that the beam propagation efficiency is reduced and the energy of the laser cannot be used effectively.

【0021】またとくに、図10に示したエキシマーレ
ーザー発振器10では、全反射鏡として働くプリズム1
1は、ふたつの三角柱からこれを構成しているために、
レーザー容器2に対向するそれぞれの面を一平面に調整
しなければならず、また、その大きさもビームの幅に合
わせなければならない。
Particularly, in the excimer laser oscillator 10 shown in FIG. 10, the prism 1 serving as a total reflection mirror is used.
1 is composed of two triangular prisms,
Each surface facing the laser container 2 must be adjusted to one plane, and its size must be adjusted to the width of the beam.

【0022】さらに、光軸が上記ふたつの三角柱の境目
に一致しなければならないなど、調整が非常に困難であ
るという問題がある。
Further, there is a problem that adjustment is very difficult, for example, the optical axis must coincide with the boundary between the two triangular prisms.

【0023】なお、この構成はふたつの独立した光共振
器を並置した構成に等しく、ビーム全体にわたってビー
ム強度を均一にすることは非常に困難であるという問題
がある。
This configuration is equivalent to a configuration in which two independent optical resonators are juxtaposed, and there is a problem that it is very difficult to make the beam intensity uniform over the entire beam.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、簡単な構成で、かつ
調整の容易な、ビーム強度を均一にすることができる光
共振器を備えたエキシマーレーザー発振器を提供するこ
とを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an optical resonator having a simple structure, easy to adjust, and capable of equalizing beam intensity. It is an object of the present invention to provide an excimer laser oscillator.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、プリ
ズムの配置する位置を工夫することに着目したもので、
全反射鏡と部分反射鏡とを備えた光共振器を有するエキ
シマーレーザー発振器であって、上記光共振器内の光路
上にプリズムを配置したことを特徴とするエキシマーレ
ーザー発振器である。
That is, the present invention focuses on devising a position for disposing a prism.
An excimer laser oscillator having an optical resonator including a total reflection mirror and a partial reflection mirror, wherein a prism is disposed on an optical path in the optical resonator.

【0026】上記プリズムは、上記全反射鏡から所定の
距離だけ離れた位置にこれを配置することができる。
The prism can be arranged at a position separated from the total reflection mirror by a predetermined distance.

【0027】上記プリズムは、これを角錐状、あるいは
円錐状とすることができる。
The prism can be formed in a pyramid shape or a conical shape.

【0028】上記プリズムは、上記光共振器の間にその
光軸に平行に位置する一対の放電電極を含む平面(前記
Y軸方向を含む平面)に対して直角に、かつ該光共振器
の該光軸(前記X軸方向)に対して直角に(前記Z軸方
向に)これを配置することができる。
The prism is perpendicular to a plane including a pair of discharge electrodes (a plane including the Y-axis direction) between the optical resonators and parallel to an optical axis of the optical resonators. This can be arranged at right angles (in the Z-axis direction) to the optical axis (in the X-axis direction).

【0029】上記プリズムは、上記光共振器の間にその
光軸に平行に位置する一対の放電電極を含む平面(前記
Y軸方向を含む平面)に対して直角(前記X軸方向)
に、かつ該光共振器の該光軸に対して直角に(前記Z軸
方向に)その入射面を配置することができる。
The prism is perpendicular to the plane including the pair of discharge electrodes (the plane including the Y-axis direction) between the optical resonators and parallel to the optical axis (the X-axis direction).
And the incident surface thereof can be arranged at right angles to the optical axis of the optical resonator (in the Z-axis direction).

【0030】上記プリズムは、その頂角部を上記全反射
鏡側に配置することができる。
The prism may have a vertex located on the side of the total reflection mirror.

【0031】[0031]

【作用】本発明によるエキシマーレーザー発振器におい
ては、光共振器内の光路上にプリズムを配置したので、
ビームホモジナイザなどの光学系を光共振器の外部に設
置したためによる既述の諸問題を解消可能であるととも
に、プリズムによるレーザー光の屈折作用により、放電
電極に垂直な方向でのビーム強度を均一化可能である。
In the excimer laser oscillator according to the present invention, since the prism is arranged on the optical path in the optical resonator,
The above-mentioned problems caused by installing an optical system such as a beam homogenizer outside the optical resonator can be eliminated, and the beam intensity in the direction perpendicular to the discharge electrode is made uniform by the refraction of laser light by the prism. It is possible.

【0032】とくに当該プリズムを円錐状とすることに
より、光軸に垂直な面内での全方位のビーム強度を均一
化可能である。
In particular, by making the prism conical, the beam intensity in all directions in a plane perpendicular to the optical axis can be made uniform.

【0033】[0033]

【実施例】つぎに本発明の第一の実施例によるエキシマ
ーレーザー発振器20を図面にもとづき説明する。ただ
し、以下の説明において、図7ないし図10と同様の部
分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
Next, an excimer laser oscillator 20 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same parts as those in FIGS. 7 to 10 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.

【0034】図1は上記エキシマーレーザー発振器20
を示す概略構成図であって、図7にもとづき前述したY
軸方向からみた図である。このエキシマーレーザー発振
器20は、レーザー容器2と、全反射鏡3および部分反
射鏡4を有する光共振器5と、プリズム21とを有す
る。
FIG. 1 shows the above-described excimer laser oscillator 20.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing
It is the figure seen from the axial direction. This excimer laser oscillator 20 has a laser container 2, an optical resonator 5 having a total reflection mirror 3 and a partial reflection mirror 4, and a prism 21.

【0035】このプリズム21は、光軸に垂直な入射面
21Aと、頂角部21Bと、入射面21Aに所定の角度
で対向する斜面21Cおよび21Dと、光軸に平行な両
側面21Eとを有するたとえば角柱状(三角柱)を呈
し、レーザー容器2と全反射鏡3との間であって、全反
射鏡3から所定距離だけ離れた位置にこれを設けてあ
る。
The prism 21 includes an incident surface 21A perpendicular to the optical axis, a vertex 21B, inclined surfaces 21C and 21D opposed to the incident surface 21A at a predetermined angle, and both side surfaces 21E parallel to the optical axis. It has a prismatic shape (triangular prism), for example, and is provided between the laser container 2 and the total reflection mirror 3 at a position separated from the total reflection mirror 3 by a predetermined distance.

【0036】この所定の距離としては、プリズム21を
移動させると、ビーム強度の均一性が変化するので、そ
のビーム強度が最も均一となる位置を表している。
The predetermined distance indicates a position where the beam intensity becomes the most uniform because the beam intensity changes when the prism 21 is moved.

【0037】また、このプリズム21の配置姿勢として
は、Z軸に平行な方向に(光共振器5の光軸に対して直
角に)、かつ放電電極6を含む平面(X−Y平面)に対
して直角にその入射面21Aを向けてあるとともに、そ
の頂角部21Bを全反射鏡3側に向けてある。
The prism 21 is arranged in a direction parallel to the Z axis (perpendicular to the optical axis of the optical resonator 5) and in a plane (XY plane) including the discharge electrode 6. The incident surface 21A is directed at right angles to the light source, and the apex 21B is directed toward the total reflection mirror 3 side.

【0038】本発明におけるプリズムの形状としては各
種のものを採用可能である。たとえば、図2に示すプリ
ズム22は、光軸に垂直な入射面22Aと、頂角部22
Bと、入射面22Aに所定の角度で対向する斜面22C
および斜面22Dと、光軸に平行な左側面22Eおよび
右側面22Fと、光軸に平行な上面22Gおよび下面2
2Hとを有する五角柱である。
Various shapes can be adopted as the shape of the prism in the present invention. For example, the prism 22 shown in FIG. 2 includes an incident surface 22A perpendicular to the optical axis and a vertex angle portion 22A.
B and a slope 22C facing the incident surface 22A at a predetermined angle.
And a slope 22D, a left side 22E and a right side 22F parallel to the optical axis, and an upper surface 22G and a lower surface 2 parallel to the optical axis.
It is a pentagonal prism having 2H.

【0039】図3に示すプリズム23は、光軸に垂直な
入射面23Aと、頂角部23Bと、入射面23Aに所定
の角度で対向する斜面23C、斜面23D、斜面23E
および斜面23Fと、光軸に平行な左側面23Gおよび
右側面23Hと、光軸に平行な上面23Iおよび下面2
3Jとを有する五角柱である。なお、斜面23C、斜面
23D、斜面23Eおよび斜面23Fは四角錐をなす。
The prism 23 shown in FIG. 3 has an incident surface 23A perpendicular to the optical axis, an apex 23B, and a slope 23C, a slope 23D, and a slope 23E that face the incidence surface 23A at a predetermined angle.
And a slope 23F, a left side 23G and a right side 23H parallel to the optical axis, and an upper surface 23I and a lower surface 2 parallel to the optical axis.
It is a pentagonal prism having 3J. The slope 23C, the slope 23D, the slope 23E, and the slope 23F form a quadrangular pyramid.

【0040】以下、エキシマーレーザー発振器20の動
作について説明する。レーザー容器2から放射されたビ
ームは、プリズム21に入射される。入射されたビーム
は、このプリズム21によりふたつの方向に偏向され
る。すなわち、光軸を境に上側のビームは下向きに、下
側のビームは上向きに偏向される。
Hereinafter, the operation of the excimer laser oscillator 20 will be described. The beam emitted from the laser container 2 enters the prism 21. The incident beam is deflected by the prism 21 in two directions. That is, the upper beam is deflected downward and the lower beam is deflected upward from the optical axis.

【0041】偏向された光は全反射鏡3で反射され、プ
リズム21で再び偏向されて光軸に平行なビームとして
部分反射鏡4を通して出射される。
The deflected light is reflected by the total reflection mirror 3, is deflected again by the prism 21, and is emitted as a beam parallel to the optical axis through the partial reflection mirror 4.

【0042】なお、プリズム21により偏向されるビー
ムは、全反射鏡3の表面上で収束することになるので、
全反射鏡3は従来のものよりこれを小型化することがで
きる。
Since the beam deflected by the prism 21 converges on the surface of the total reflection mirror 3,
The total reflection mirror 3 can be made smaller than conventional ones.

【0043】偏向されるビームについてより具体的に述
べると、たとえば、光軸から遠い点P1および光軸に近
い点Q1で発生したビームはそれぞれ、プリズム21お
よび全反射鏡3によって、光軸に近い点P2および光軸
から遠い点Q2を通過することになる。
More specifically, a beam generated at a point P1 far from the optical axis and a point Q1 near the optical axis is closer to the optical axis by the prism 21 and the total reflection mirror 3, respectively. It passes through the point P2 and the point Q2 far from the optical axis.

【0044】すなわち、図示のプリズムの配置姿勢にお
いて、つまりZ軸方向において、光軸に対し中心部で発
生したビームは外周部へ、外周部で発生したビームは中
心部へとそれぞれ移動する。
That is, in the arrangement orientation of the illustrated prism, that is, in the Z-axis direction, the beam generated at the center with respect to the optical axis moves to the outer periphery, and the beam generated at the outer periphery moves to the center.

【0045】このような移動が部分反射鏡4と全反射鏡
3との間で繰り返し行われて、一種の重ね合わせが行わ
れ、その一部が出射ビームとなる。このビームはZ軸方
向においてレーザー光の重ね合わせが行われたことによ
り、ビーム強度が均一となる。
Such a movement is repeatedly performed between the partial reflecting mirror 4 and the total reflecting mirror 3, so that a kind of superposition is performed, and a part thereof becomes an output beam. This beam has a uniform beam intensity due to the superposition of the laser beams in the Z-axis direction.

【0046】なお上記プリズム21は、そのすべての面
を平面で構成してあるが、たとえば図2に示すプリズム
22の斜面22Cおよび斜面22Dを、球面、あるいは
平面を除く非球面などの曲面としたレンズや、図3に示
すプリズム23の斜面23C、斜面23D、斜面23E
および斜面23Fを、球面、あるいは平面を除く非球面
などの曲面としたレンズを使用することもできる。
Although all the surfaces of the prism 21 are formed as flat surfaces, for example, the inclined surfaces 22C and 22D of the prism 22 shown in FIG. 2 are formed into curved surfaces such as spherical surfaces or aspherical surfaces excluding flat surfaces. The lens, the slope 23C, the slope 23D, and the slope 23E of the prism 23 shown in FIG.
And a slope 23F, spherical, or lenses with curved surfaces, such as aspheric excluding plane may also be used.

【0047】たとえば図4は、本発明におけるプリズム
のさらに他の例を示すものであって、プリズムを円錐状
のプリズム24としたものである。
For example, FIG. 4 shows still another example of the prism according to the present invention, in which the prism is a conical prism 24.

【0048】図4に示すプリズム24は、光軸に垂直な
入射面24Aと、頂角部24Bと、入射面24Aに所定
の角度で対向する円錐状の斜面24Cと、光軸に平行な
円周面24Dとを有する。
The prism 24 shown in FIG. 4 has an incident surface 24A perpendicular to the optical axis, a vertex 24B, a conical slope 24C facing the incident surface 24A at a predetermined angle, and a circle parallel to the optical axis. And a peripheral surface 24D.

【0049】こうしたプリズム24を用いれば、ビーム
強度が均一化される平面が前述のプリズム21、22、
23のようにその斜面の数に依存することなく、Z軸方
向においてビーム強度を均一化することができるのみな
らず、X軸(光軸)まわりの方向において、つまり光軸
のまわり360度の全方位においてレーザー光を重ね合
わせることにより、全方位における均一化を図ることが
できる。
When such a prism 24 is used, the plane on which the beam intensity is made uniform is defined by the above-described prisms 21, 22,.
23, it is possible not only to make the beam intensity uniform in the Z-axis direction without depending on the number of the slopes, but also in the direction around the X-axis (optical axis), that is, 360 degrees around the optical axis. By superimposing laser beams in all directions, uniformity in all directions can be achieved.

【0050】したがって、放電電極6上のチリあるいは
そのわずかなズレや、レーザー発振による発熱にともな
う各構成部品のゆがみなどにより放電状態が不均一とな
り、この放電状態にともなうビーム強度の不均一性が生
じても、これを適正に均一化することが可能となる。
Accordingly, the discharge state becomes non-uniform due to dust on the discharge electrode 6 or slight displacement thereof, distortion of each component due to heat generated by laser oscillation, etc., and non-uniformity of the beam intensity due to this discharge state. Even if it occurs, it is possible to properly equalize it.

【0051】つぎに図5は、本発明の第二の実施例によ
るエキシマーレーザー発振器30を示すもので、前記プ
リズム21は、プリズム移動機構31にこれを取り付け
てある。
FIG. 5 shows an excimer laser oscillator 30 according to a second embodiment of the present invention. The prism 21 is attached to a prism moving mechanism 31.

【0052】このプリズム移動機構31は、一軸ステー
ジ固定部32と、一軸ステージ可動部33と、ホルダ固
定部34と、プリズム可動部35と、傾き調整ねじ36
とを有する。
The prism moving mechanism 31 includes a uniaxial stage fixing section 32, a uniaxial stage moving section 33, a holder fixing section 34, a prism moving section 35, and a tilt adjusting screw 36.
And

【0053】一軸ステージ可動部33は、光路に沿って
移動可能に上記一軸ステージ固定部32にこれを取り付
けてあり、この一軸ステージ可動部33上にホルダ固定
部34を固定してある。
The uniaxial stage movable section 33 is attached to the uniaxial stage fixing section 32 so as to be movable along the optical path, and the holder fixing section 34 is fixed on the uniaxial stage movable section 33.

【0054】プリズム可動部35は、ホルダ固定部34
にこれを取り付け、光路に対して垂直方向の移動が可能
となるようにする。
The prism movable section 35 is
To be able to move vertically with respect to the optical path.

【0055】このプリズム可動部35にプリズム21を
保持し、傾き調整ねじ36を調整することによってプリ
ズム21の光軸とレーザー光とを平行にする。
The prism 21 is held by the prism movable section 35, and the optical axis of the prism 21 and the laser beam are made parallel by adjusting the inclination adjusting screw 36.

【0056】本発明における重要な要素のひとつは、全
反射鏡3とプリズム21との間の距離である。すなわ
ち、ビームの重ね合わせが行われたときのビーム強度
は、全反射鏡3とプリズム21との間の距離に支配され
る。
One of the important factors in the present invention is the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21. That is, the beam intensity when the beams are superimposed is governed by the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21.

【0057】この全反射鏡3とプリズム21との間の距
離と、ビーム強度との関係の一例を図6(a)、
(b)、(c)、(d)に示す。図6においては、図8
および図9と同様に、縦軸にビーム強度、横軸に放電電
極6に垂直な方向(図7のZ軸方向)の断面位置を取
り、全反射鏡3の表面とプリズム21の先端(頂角部2
1B)との間の距離が5.5mmの場合を(a)に、
7.0mmの場合を(b)に、9.0mmの場合を
(c)に、11.0mmの場合を(d)にそれぞれ示し
てある。
FIG. 6A shows an example of the relationship between the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21 and the beam intensity.
(B), (c) and (d) show. In FIG. 6, FIG.
9, the vertical axis indicates the beam intensity, and the horizontal axis indicates the cross-sectional position in the direction perpendicular to the discharge electrode 6 (the Z-axis direction in FIG. 7). Corner 2
1A) is 5.5 mm, and FIG.
The case of 7.0 mm is shown in (b), the case of 9.0 mm is shown in (c), and the case of 11.0 mm is shown in (d).

【0058】図6から明らかなように、全反射鏡3とプ
リズム21との間の距離が近い場合には図8に示したよ
うにガウシャンライクなビーム断面強度分布を示し、プ
リズム21を全反射鏡3から遠ざけるにしたがって、た
とえば(c)のように均一分布に変化する。そしてやが
て均一分布ではなくなり、プリズム21の形状に依存す
る複雑な分布へと変化する。
As is apparent from FIG. 6, when the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21 is short, a Gaussian-like beam cross-sectional intensity distribution is exhibited as shown in FIG. As the distance from the reflecting mirror 3 increases, the distribution changes to a uniform distribution as shown in FIG. Eventually, the distribution is no longer uniform and changes to a complicated distribution depending on the shape of the prism 21.

【0059】このように、重ね合わせが行われたビーム
強度分布は、全反射鏡3とプリズム21との間の距離に
依存する。したがって、均一なビームを必要とする場合
には、上述した一軸ステージ可動部33を移動させ、全
反射鏡3とプリズム21との間の距離を所定の距離(図
6に示す例では9.0mm)とする。
As described above, the superposed beam intensity distribution depends on the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21. Therefore, when a uniform beam is required, the above-described uniaxial stage movable section 33 is moved to set the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21 to a predetermined distance (9.0 mm in the example shown in FIG. 6). ).

【0060】また均一な分布のビームを必要としないと
きには、全反射鏡3に対して一軸ステージ可動部33を
移動させることにより、任意のビーム幅を有するビーム
を得ることができる。
When a beam having a uniform distribution is not required, a beam having an arbitrary beam width can be obtained by moving the uniaxial stage movable portion 33 with respect to the total reflection mirror 3.

【0061】なお、プリズム21の移動にともなって機
械的ガタツキなどに起因する光軸のズレが発生した場合
には、傾き調整ねじ36を用いてこれを調整することが
できる。
If the optical axis shifts due to mechanical backlash or the like due to the movement of the prism 21, it can be adjusted by using the tilt adjusting screw 36.

【0062】なお、上述の実施例では、レーザー容器2
の外側に光共振器5を設けたいわゆる外部共振器タイプ
について説明したが、レーザー容器2の内部に光共振器
5を設けた内部共振器タイプについても同様である。
In the above embodiment, the laser container 2
The description has been given of the so-called external resonator type in which the optical resonator 5 is provided on the outside of the laser cavity.

【0063】また、プリズム21を移動させるかわりに
全反射鏡3を移動させるように構成することもできる。
Further, instead of moving the prism 21, the total reflection mirror 3 can be moved.

【0064】さらに、プリズム21あるいは全反射鏡3
を移動させる移動機構は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、少なくともプリズム21および全反射鏡3
のいずれか一方を光路に沿って移動することができるも
のであればよい。
Further, the prism 21 or the total reflection mirror 3
Is not limited to the above-described embodiment, and at least the prism 21 and the total reflection mirror 3 are moved.
It is sufficient if any one of them can be moved along the optical path.

【0065】たとえば、プリズム21を全反射鏡3また
はレーザー容器2に、光路に沿って移動可能に取り付け
るようにしてもよい。
For example, the prism 21 may be attached to the total reflection mirror 3 or the laser container 2 so as to be movable along the optical path.

【0066】なお、既述のプリズム21、22、23、
24のビーム通過面には無反射コーティングを施すこと
が好ましい。
The above-described prisms 21, 22, 23,
It is preferable to apply an anti-reflection coating to the 24 beam passage surfaces.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エキシマ
ーレーザー発振器の光共振器の全反射鏡の手前にプリズ
ムを配置したことにより、エキシマーレーザー発振器か
らの出射ビームのビーム強度を均一化することができ
る。
As described above, according to the present invention, by arranging the prism before the total reflection mirror of the optical resonator of the excimer laser oscillator, the beam intensity of the beam emitted from the excimer laser oscillator is made uniform. be able to.

【0068】[0068]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施例によるエキシマーレーザ
ー発振器20の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an excimer laser oscillator 20 according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同、プリズムの変形の一例(プリズム22)を
示す正面図および右側面図である。
FIG. 2 is a front view and a right side view showing an example (prism 22) of a modification of the prism.

【図3】同、プリズムの変形の他例(プリズム23)を
示す正面図および右側面図である。
FIGS. 3A and 3B are a front view and a right side view showing another modification example of the prism (prism 23). FIGS.

【図4】同、プリズムの変形のさらに他例(円錐状のプ
リズム24)を示す正面図および右側面図である。
FIG. 4 is a front view and a right side view showing still another example of the prism deformation (conical prism 24).

【図5】本発明の第二の実施例によるエキシマーレーザ
ー発振器30を示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an excimer laser oscillator 30 according to a second embodiment of the present invention.

【図6】同、エキシマーレーザー発振器の全反射鏡3と
プリズム21との間の距離とビーム強度との関係を示す
グラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the distance between the total reflection mirror 3 and the prism 21 of the excimer laser oscillator and the beam intensity.

【図7】従来のエキシマーレーザー発振器1の概略斜視
図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view of a conventional excimer laser oscillator 1.

【図8】同、Z軸方向におけるXY平面におけるビーム
強度のグラフである。
FIG. 8 is a graph of the beam intensity on the XY plane in the Z-axis direction.

【図9】同、X軸方向におけるYZ平面におけるビーム
強度のグラフである。
FIG. 9 is a graph of the beam intensity on the YZ plane in the X-axis direction.

【図10】従来の出射ビームのビーム強度を均一化可能
としたエキシマーレーザー発振器1の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional excimer laser oscillator 1 capable of equalizing the beam intensity of an output beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エキシマーレーザー発振器 2 レーザー容器 3 全反射鏡 4 部分反射鏡 5 光共振器 6 一対の放電電極 6A 一対の放電電極6の頂面 10 エキシマーレーザ発振器 11 プリズム 12 光共振器 13 ビームホモジナイザなどの光学系 20 エキシマーレーザー発振器 21 プリズム 21A 光軸に垂直な、プリズム21の入射面 21B プリズム21の頂角部 21C、21D 入射面21Aに所定の角度で対向する
斜面 21E 光軸に平行な両側面 22 プリズム 22A 光軸に垂直な入射面 22B 頂角部 22C、22D 入射面22Aに所定の角度で対向する
斜面 22E、22F 光軸に平行な左側面および右側面 22G、22H 光軸に平行な上面および下面 23 プリズム 23A 光軸に垂直な入射面 23B 頂角部 23C、23D、23E、23F 入射面23Aに所定
の角度で対向する斜面 23G、23H 光軸に平行な左側面および右側面 23I、23J 光軸に平行な上面および下面 24 プリズム 24A 光軸に垂直な入射面 24B 頂角部 24C 入射面24Aに所定の角度で対向する円錐状の
斜面 24D 光軸に平行な円周面 30 エキシマーレーザー発振器 31 プリズム移動機構 32 一軸ステージ固定部 33 一軸ステージ可動部 34 ホルダ固定部 35 プリズム可動部 36 傾き調整ねじ 2L 放電電極6の長さ 2D 放電電極6の頂面6Aの間の間隔 P1、Q2 光軸から遠い点 P2、Q1 光軸に近い点
REFERENCE SIGNS LIST 1 excimer laser oscillator 2 laser container 3 total reflection mirror 4 partial reflection mirror 5 optical resonator 6 pair of discharge electrodes 6A top surface of pair of discharge electrodes 6 10 excimer laser oscillator 11 prism 12 optical resonator 13 optical system such as beam homogenizer Reference Signs List 20 excimer laser oscillator 21 prism 21A incident surface of prism 21 perpendicular to optical axis 21B apex 21C, 21D inclined surface facing prism 21A at predetermined angle 21E both sides parallel to optical axis 22 prism 22A Incident surface 22B perpendicular to optical axis 22B Vertex angle 22C, 22D Inclined surface 22E, 22F facing incident surface 22A at a predetermined angle Left and right surfaces parallel to optical axis 22G, 22H Upper and lower surfaces parallel to optical axis 23 Prism 23A Incident surface perpendicular to optical axis 23B Apex portion 23C, 23D, 23 E, 23F Inclined surface facing the incident surface 23A at a predetermined angle 23G, 23H Left and right surfaces parallel to the optical axis 23I, 23J Upper and lower surfaces parallel to the optical axis 24 Prism 24A Incident surface 24B perpendicular to the optical axis Corner 24C Conical slope facing the incident surface 24A at a predetermined angle 24D Circumferential surface parallel to the optical axis 30 Excimer laser oscillator 31 Prism moving mechanism 32 Uniaxial stage fixing part 33 Uniaxial stage movable part 34 Holder fixing part 35 Prism Movable part 36 Tilt adjusting screw 2L Length of discharge electrode 6 2D Distance between top surfaces 6A of discharge electrode 6 P1, Q2 Point far from optical axis P2, Q1 Point near optical axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/08 H01S 3/034 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/08 H01S 3/034

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザー容器と、 このレーザー容器に収容した互いに平行な一対の放電電
極と、 このレーザー容器の前後にそれぞれ設けた単一の 全反射
および単一の部分反射鏡を備えた光共振器と、を有す
とともに、 前記一対の放電電極は、前記光共振器の間にその光軸に
平行に位置するようにこれを配置した エキシマーレーザ
ー発振器であって、 前記光共振器内の光路上において前記全反射鏡から所定
の距離だけ離れた位置に、かつその頂角部を前記全反射
鏡側に向けて単一のプリズムを配置するとともに、 このプリズムの入射面は、前記一対の放電電極の上下方
向の中心を含む平面に対して直角に、かつ前記光共振器
の前記光軸に対して直角にこれを配置し、さらに 前記全
反射鏡、前記部分反射鏡および前記プリズムは、前記一
対の放電電極の上下方向の中心を含む前記平面に対して
それぞれ対称である ことを特徴とするエキシマーレーザ
ー発振器。
1. A laser container and a pair of parallel discharge electrodes housed in the laser container.
And poles, and an optical resonator having a single total reflection mirror and a single partially reflecting mirror provided respectively before and after the laser container, which has a pair of discharge electrodes, between the optical resonator On the optical axis
A excimer laser oscillator arranged so as to lie parallel, predetermined from Oite the total reflection mirror on the optical path within the optical resonator
At the distance of
With placing a single prism toward the mirror side, the entrance surface of the prism, the upper and lower sides of the pair of discharge electrodes
At right angles to a plane containing the center of the
This was placed at right angles to the optical axis, and further the total
The reflecting mirror, the partial reflecting mirror and the prism are
With respect to the plane including the vertical center of the pair of discharge electrodes
Excimer laser oscillators , each of which is symmetric .
【請求項2】 前記プリズムは、これを角錐状とした
ことを特徴とする請求項1記載のエキシマーレーザー発
振器。
2. The excimer laser oscillator according to claim 1, wherein said prism has a pyramid shape.
【請求項3】 前記プリズムは、これを円錐状とした
ことを特徴とする請求項1記載のエキシマーレーザー発
振器。
3. An excimer laser oscillator according to claim 1, wherein said prism has a conical shape.
【請求項4】 レーザー容器と、 このレーザー容器に収容した互いに平行な一対の放電電
極と、 このレーザー容器の前後にそれぞれ設けた全反射鏡およ
び部分反射鏡を備えた光共振器と、を有するとともに、 前記一対の放電電極は、前記光共振器の間にその光軸に
平行に位置するようにこれを配置したエキシマーレーザ
ー発振器であって、 前記光共振器内の光路上において前記全反射鏡から所定
の距離だけ離れた位置に 角錐状のプリズムを配置すると
ともに、 このプリズムの入射面は、前記一対の放電電極の上下方
向の中心を含む平面 に対して直角に、かつ前記光共振器
の前記光軸に対して直角にこれを配置した ことを特徴と
するエキシマーレーザー発振器。
4. A laser container and a pair of parallel discharge electrodes housed in the laser container.
Poles and total reflection mirrors provided before and after this laser vessel.
And an optical resonator having a partial reflecting mirror, and the pair of discharge electrodes is disposed between the optical resonator and an optical axis thereof.
Excimer lasers arranged so that they are located in parallel
An oscillator, which is provided on the optical path in the optical resonator by a predetermined
When a pyramid-shaped prism is placed at a distance of
In both cases, the entrance surface of this prism is above and below the pair of discharge electrodes.
At right angles to a plane containing the center of the
An excimer laser oscillator characterized in that it is arranged at right angles to the optical axis .
【請求項5】 レーザー容器と、 このレーザー容器に収容した互いに平行な一対の放電電
極と、 このレーザー容器の前後にそれぞれ設けた全反射鏡およ
び部分反射鏡を備えた光共振器と、を有するとともに、 前記一対の放電電極は、前記光共振器の間にその光軸に
平行に位置するようにこれを配置したエキシマーレーザ
ー発振器であって、 前記光共振器内の光路上において前記全反射鏡から所定
の距離だけ離れた位置に 円錐状のプリズムを配置すると
ともに、 このプリズムの入射面は、前記一対の放電電極の上下方
向の中心を含む平面に対して直角に、かつ前記光共振器
の前記光軸に対して直角にこれを配置した ことを特徴と
するエキシマーレーザー発振器。
5. A laser container and a pair of mutually parallel discharge electrodes housed in the laser container.
Poles and total reflection mirrors provided before and after this laser vessel.
And an optical resonator having a partial reflecting mirror, and the pair of discharge electrodes is disposed between the optical resonator and an optical axis thereof.
Excimer lasers arranged so that they are located in parallel
An oscillator, which is provided on the optical path in the optical resonator by a predetermined amount from the total reflection mirror;
When a conical prism is placed at a distance of
In both cases, the entrance surface of this prism is above and below the pair of discharge electrodes.
At right angles to a plane containing the center of the
An excimer laser oscillator characterized in that it is arranged at right angles to the optical axis .
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