JPH04307979A - Laser resonator - Google Patents

Laser resonator

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JPH04307979A
JPH04307979A JP9987091A JP9987091A JPH04307979A JP H04307979 A JPH04307979 A JP H04307979A JP 9987091 A JP9987091 A JP 9987091A JP 9987091 A JP9987091 A JP 9987091A JP H04307979 A JPH04307979 A JP H04307979A
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JP
Japan
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laser
resonator
reflecting mirror
partial
angle
Prior art date
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Application number
JP9987091A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Wakata
若田 仁志
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04307979A publication Critical patent/JPH04307979A/en
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Abstract

PURPOSE:To make small an angle between both surfaces of a partial reflection mirror, which has a non-reflection coat applied on its one face, of a laser resonator and to obtain the laser resonator, whose alignment or the like is facilitated. CONSTITUTION:Such a partial reflecting mirror 5 as that the angle theta its non- reflection coat surface (a surface A) makes with a partial reflection coat surface (a surface B) satisfies the following conditions, is provided (Provided that, the surface B and an optical axis have a vertical relation to each other.) ¦theta¦>tan<-1> (x/8L). Provided that, X(cm) is a beam diameter in a direction, in which the optical axis is slant to the normal of the surface A, and L(cm) is a resonator length.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、光を往復させて発振
状態を作るレーザ共振器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a laser resonator that creates an oscillation state by reciprocating light.

【0002】0002

【従来の技術】図8は例えば特開平1−173680号
公報に示された従来のレーザ共振器を示す構成図である
。図において、1はレーザ媒質、2,3はレーザ光をレ
ーザ媒質1から導出させるための窓、4はレーザ光を全
反射する全反射鏡、52はレーザ光を一部透過させる部
分反射鏡、6はレーザ光の波長を特定範囲に限定するた
めの波長選択素子である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a block diagram showing a conventional laser resonator disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-173680. In the figure, 1 is a laser medium, 2 and 3 are windows for guiding the laser beam from the laser medium 1, 4 is a total reflection mirror that totally reflects the laser beam, 52 is a partial reflection mirror that partially transmits the laser beam, 6 is a wavelength selection element for limiting the wavelength of laser light to a specific range.

【0003】次に動作について説明する。エキシマ等の
レーザ媒質1を放電によって励起すると、強い光が窓2
,3から外部に発せられる。レーザ媒質1の両外側には
、それぞれ、全反射鏡4と部分反射鏡52とが設置され
ている。よって、それらの間を光が往復する間に光は強
められレーザ光となる。そして、レーザ光の一部は、部
分反射鏡52の外部に導出される。なお、波長選択素子
6によって、レーザ光の波長は特定範囲に限定される。
Next, the operation will be explained. When a laser medium 1 such as an excimer is excited by a discharge, strong light is emitted through the window 2.
, 3 to the outside. A total reflection mirror 4 and a partial reflection mirror 52 are installed on both sides of the laser medium 1, respectively. Therefore, while the light travels back and forth between them, the light is intensified and becomes laser light. A portion of the laser light is then guided to the outside of the partial reflecting mirror 52. Note that the wavelength of the laser beam is limited to a specific range by the wavelength selection element 6.

【0004】ところで、このようなレーザから出たレー
ザ光の波長分布には、図9に示すような凹みが生ずるこ
とがある。図9に示した例では、2.2pm〜2.3p
mおきに凹みが生ずる。これらの凹みは、部分反射鏡5
2の作用によって生ずる。
Incidentally, in the wavelength distribution of laser light emitted from such a laser, a concavity as shown in FIG. 9 may occur. In the example shown in FIG. 9, 2.2pm to 2.3p
A dent occurs every m. These recesses are partially reflective mirror 5.
This is caused by the action of 2.

【0005】そこで、上記公報に示されたものでは、部
分反射鏡52の形状を、図8に示すように楔形にすると
ともに、A面に無反射コートを施すことにより、波長分
布の凹みをなくしている。
Therefore, in the device disclosed in the above-mentioned publication, the shape of the partial reflecting mirror 52 is made into a wedge shape as shown in FIG. ing.

【0006】また、アイイーイーイー  ジャーナル 
 オブ  クォンタム  エレクトロニクス(IEEE
  Journal  of  Quantum  E
lectronics)第第QE−16巻第2号(19
80年2月)P.235〜P.241には、A面に無反
射コートを施す点が開示され、オプティクス  レター
ズ(OpticsLetters)第8巻第5号(19
83年5月)P.274〜P.276には、部分反射鏡
52を楔形にする点が開示されている。
[0006] Also, IEE Journal
of Quantum Electronics (IEEE
Journal of Quantum E
electronics) Volume QE-16 No. 2 (19
February 1980) P. 235~P. 241 discloses applying a non-reflective coating to the A side, and Optics Letters Vol. 8 No. 5 (19
May 1983) P. 274~P. No. 276 discloses that the partially reflecting mirror 52 is wedge-shaped.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ共振器は
以上のように構成されているので、部分反射鏡52を楔
形にした場合には、プリズムのように光の方向を曲げる
ために、アラインメント(全反射鏡4および部分反射鏡
52を、共振器の光軸と直交するように調整すること。 )が難しいという課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional laser resonator is constructed as described above, when the partial reflecting mirror 52 is formed into a wedge shape, alignment is required to bend the direction of light like a prism. (Adjusting the total reflection mirror 4 and the partial reflection mirror 52 so that they are perpendicular to the optical axis of the resonator) is difficult.

【0008】特に、不可視光レーザに適用される全反射
鏡4および部分反射鏡52のアラインメントやビーム出
射方向の確認を、可視光レーザを用いて実行する場合に
は、双方のレーザ光の波長が異なることから部分反射鏡
52における屈折角が異なり、可視レーザ光でアライメ
ント等を行っても不可視レーザ光に対しては調整不良と
なってしまう。
In particular, when using a visible light laser to confirm the alignment and beam emission direction of the total reflection mirror 4 and the partial reflection mirror 52, which are applied to an invisible light laser, the wavelengths of both laser beams are Because of the difference, the refraction angle in the partial reflecting mirror 52 is different, and even if alignment or the like is performed using visible laser light, there will be poor adjustment with respect to invisible laser light.

【0009】また、片面(A面)に無反射コートを施し
た場合には、完全な無反射状態を作り出すことは困難で
あるため(現実には、0.5%程度の反射が生ずる。)
、ゲインの高いレーザ、例えばエキシマレーザや色素レ
ーザは、その小さな反射によって発振してしまい、十分
な効果を発揮することができないという課題があった。
[0009] Furthermore, when a non-reflective coating is applied to one side (side A), it is difficult to create a completely non-reflective state (in reality, about 0.5% reflection occurs).
However, a problem with high gain lasers such as excimer lasers and dye lasers is that they oscillate due to small reflections and cannot exhibit sufficient effects.

【0010】上記課題の対応策として、無反射コートが
施されたA面による共振器が構成されないように、すな
わちA面の反射光がレーザ媒質1にもどらないように、
A面を傾斜させる考え方が上記公報に示されている。
As a countermeasure for the above-mentioned problem, a resonator is not formed by the A-plane coated with an anti-reflection coating, that is, so that the reflected light from the A-plane does not return to the laser medium 1.
The idea of tilting the A plane is shown in the above publication.

【0011】しかし、A面の反射光が窓2に入射しない
ようにするには、部分反射鏡52と窓2との間の距離を
d、部分反射鏡52の傾き角をθ、ビーム径をxとする
と、 θ>x/2d の関係を満たす必要がある。例えば、代表的な値である
x=2cm、d=5cmを採用したときには、θ>0.
2radという大きな値になる。この場合には、部分反
射鏡52はほとんどプリズムのような形状となり、光は
大きく屈折するため、実用上、上実したような大きな問
題が生ずる。
However, in order to prevent the reflected light from the A surface from entering the window 2, the distance between the partial reflecting mirror 52 and the window 2 should be d, the inclination angle of the partially reflecting mirror 52 should be θ, and the beam diameter should be When x, it is necessary to satisfy the relationship θ>x/2d. For example, when typical values of x=2cm and d=5cm are adopted, θ>0.
It becomes a large value of 2 rad. In this case, the partial reflecting mirror 52 has a shape almost like a prism, and the light is greatly refracted, resulting in a serious problem in practical use.

【0012】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、レーザ光の波長分布に凹みが生じ
ないようにしつつ、別光源を用いて容易にアラインメン
ト等が行えるレーザ共振器を得ることを目的とする。ま
た、波長分布に生ずる凹みを積極的に利用してより狭い
波長幅のレーザ光を出射しうるレーザ共振器を得ること
を目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a laser resonator that can be easily aligned using a separate light source while preventing the wavelength distribution of the laser beam from becoming concave. The purpose is to obtain. Another object of the present invention is to obtain a laser resonator that can emit laser light with a narrower wavelength width by actively utilizing the depressions that occur in the wavelength distribution.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
るレーザ共振器は、部分反射鏡の無反射コートが施され
た面の法線と共振器の光軸とのなす角度θを、|θ|t
an−1(x/8L) (xは法線に対して光軸が傾いている方向のビーム径、
Lは共振器の長さ)としたものである。
[Means for Solving the Problems] In the laser resonator according to the invention as set forth in claim 1, the angle θ between the normal to the anti-reflection coated surface of the partially reflecting mirror and the optical axis of the resonator is |θ|t
an-1(x/8L) (x is the beam diameter in the direction in which the optical axis is tilted with respect to the normal line,
L is the length of the resonator).

【0014】また、請求項2記載の発明に係るレーザ共
振器は、部分反射鏡の片面を共振器の光軸に垂直にする
とともに、他面の法線と光軸のなす角度θを、|θ|〈
tan−1(x/8L) とし、さらに、部分反射鏡の厚さtを、t〉λ2/2n
λw (λはレーザの中心波長、nは部分反射鏡の基板の屈折
率、λwはレーザの目的とする波長幅)としたものであ
る。
Further, in the laser resonator according to the second aspect of the invention, one surface of the partially reflecting mirror is perpendicular to the optical axis of the resonator, and the angle θ between the normal of the other surface and the optical axis is | θ|〈
tan-1(x/8L), and further, the thickness t of the partially reflecting mirror is t>λ2/2n
λw (λ is the center wavelength of the laser, n is the refractive index of the substrate of the partially reflecting mirror, and λw is the intended wavelength width of the laser).

【0015】[0015]

【作用】請求項1記載の発明における部分反射鏡は、楔
形を形成する角度がより小さくなり、レーザ光の屈折角
とアライメントに用いる別光源の光の屈折角との差をよ
り小さくして、別光源の光によるアラインメントを可能
にする。
[Operation] In the partial reflecting mirror according to the invention as claimed in claim 1, the angle forming the wedge shape is made smaller, and the difference between the refraction angle of the laser beam and the refraction angle of the light from another light source used for alignment is made smaller. Enables alignment using light from a separate light source.

【0016】また請求項2記載の発明における部分反射
鏡は、厚さが調整され、その片面および他面と全反射鏡
との間で2つの共振器を構成するように作用し、レーザ
の波長幅をより狭くする。
[0016] Furthermore, the thickness of the partially reflecting mirror according to the second aspect of the invention is adjusted, and the partially reflecting mirror acts to form two resonators between one surface and the other surface thereof and the total reflecting mirror, so that the wavelength of the laser Make the width narrower.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、5は後述のような形状および構造
を有する部分反射鏡であり、その他のものは同一符号を
付して図8に示したものと同一のものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a partial reflecting mirror having a shape and structure as described below, and the other parts are denoted by the same reference numerals and are the same as those shown in FIG. 8.

【0018】次に動作について説明する。ここで、レー
ザ媒質1として、放電により励起されるエキシマを用い
た場合について説明する。レーザ媒質1に対して放電を
行うと、強い光が窓2,3から発せられる。そして、全
反射鏡4と部分反射鏡5とにより、光は、共振されて強
められレーザ光となる。このとき、レーザ光の波長幅は
400pm程度の広がりがあるが、波長選択素子6によ
って、波長幅は1/100以下に狭くされる。
Next, the operation will be explained. Here, a case will be described in which an excimer excited by discharge is used as the laser medium 1. When the laser medium 1 is discharged, strong light is emitted from the windows 2 and 3. Then, the light is resonated and intensified by the total reflection mirror 4 and the partial reflection mirror 5, and becomes a laser beam. At this time, the wavelength width of the laser beam is spread by about 400 pm, but the wavelength selection element 6 narrows the wavelength width to 1/100 or less.

【0019】その際、波長分布における凹みを防止する
ために、部分反射鏡5の片面(A面)に無反射コートを
施し、かつ、部分反射鏡5を楔形にする必要があること
は、既に述べたとおりである。また、楔形のなす角度(
楔角)があまりに大きいと実用上問題があることも既に
述べたとおりである。
At this time, in order to prevent concavities in the wavelength distribution, it is necessary to apply an anti-reflection coating to one side (side A) of the partial reflection mirror 5 and to make the partial reflection mirror 5 wedge-shaped as already described. As stated above. Also, the angle formed by the wedge shape (
As already mentioned, if the wedge angle is too large, there is a practical problem.

【0020】ここで、楔角として最低限必要な角度を求
める。そのため、波長分布に凹みが生ずる原因を調べた
ところ、図1において、部分反射鏡5のA面と全反射鏡
4とで構成される共振器(この共振器を共振器Cと呼び
、図1において、それによるレーザ光をCで示す。)と
、部分反射鏡5のB面と全反射鏡4とで構成される共振
器(この共振器を共振器Dと呼び、図1において、それ
によるレーザ光をDで示す。)とでそれぞれ発せられた
光が互いに干渉しあうことによって生ずることが明らか
になった。
[0020] Here, the minimum angle required as the wedge angle is determined. Therefore, when we investigated the cause of the dent in the wavelength distribution, we found that in FIG. , the resulting laser beam is shown as C), a resonator consisting of the B surface of the partial reflecting mirror 5, and the total reflecting mirror 4 (this resonator is called resonator D, and in FIG. It has become clear that this is caused by interference between the lights emitted by the laser beams (denoted by D) and the laser beams.

【0021】図2は、横軸を周波数にとって2つの共振
器C,Dによる発振周波数を模式的に示したものである
。図に示すように、それぞれ共振器C,Dの長さによっ
て定まる周波数間隔で多数の発振モードが出現する。 2つの共振器C,Dによる各モードは、部分反射鏡5の
厚さtの影響分だけ異なる周波数を持っている。そして
、周波数の低い方から見ていくと、双方の共振器C,D
による周波数が一度一致してから次に再び一致するまで
の間隔Δνは、c/2ntで表わせる。この間隔を波長
Δλについて見ると、次の式のようになる。 Δλ=λ2/2nt  (λ:レーザ波長,n:部分反
射鏡5の基板の屈折率)
FIG. 2 schematically shows the oscillation frequencies of two resonators C and D, with frequency plotted on the horizontal axis. As shown in the figure, a large number of oscillation modes appear at frequency intervals determined by the lengths of the resonators C and D, respectively. Each mode produced by the two resonators C and D has a different frequency due to the influence of the thickness t of the partially reflecting mirror 5. Then, starting from the lowest frequency, both resonators C and D
The interval Δν from when the frequencies match once until they match again next time can be expressed as c/2nt. If we look at this interval with respect to the wavelength Δλ, we get the following equation. Δλ=λ2/2nt (λ: laser wavelength, n: refractive index of the substrate of the partially reflecting mirror 5)

【0022】上式に実際のレーザにおける数値(λ=2
48nm,n=1.51,t=8mm)を代入すると、
Δλ=2.5pmとなる。これは、図9において現われ
た凹み発現箇所の間隔と一致している。すなわち、波長
分布における凹みは、2つの共振器C,Dにおいて発生
する多数のモード間の干渉によって生じたうなりである
[0022] In the above equation, the numerical value for the actual laser (λ=2
48nm, n=1.51, t=8mm), we get
Δλ=2.5pm. This corresponds to the interval between the locations where the depressions appear in FIG. That is, the dent in the wavelength distribution is a beat caused by interference between multiple modes generated in the two resonators C and D.

【0023】そこで、楔形の部分反射鏡5に無反射コー
ト(実際には0.5%の反射率を有する。)を施した場
合の発振出力と、部分反射コート(反射率10%)を施
した場合の発振出力との比較を行った。図3には、その
結果が示されている。この結果から、無反射コート面に
よって構成される共振器Cであっても十分に発振するこ
とがわかる(図中の黒丸および黒四角参照)。また、部
分反射鏡5を振れさせていくに従って、発振出力が低下
することもわかる。従って、図3に示す例の数値を用い
た場合には、部分反射鏡5の部分反射コート面によって
構成される共振器Dの出力が最も大きくなるような光軸
を設定したときに、無反射コート面の法線が0.6〜1
.2mrad程度以上傾いていれば、無反射コート面に
起因する発振を避けられることがわかる。すなわち、波
長分布における凹みを消すことができる。
Therefore, the oscillation output when the wedge-shaped partial reflection mirror 5 is coated with a non-reflection coating (actually has a reflectance of 0.5%) and the oscillation output when the wedge-shaped partial reflection mirror 5 is coated with a partial reflection coating (reflectance of 10%) are compared. A comparison was made with the oscillation output when The results are shown in FIG. From this result, it can be seen that even the resonator C configured with the anti-reflection coated surface oscillates sufficiently (see the black circles and squares in the figure). It can also be seen that the oscillation output decreases as the partial reflecting mirror 5 is oscillated. Therefore, when using the numerical values in the example shown in FIG. The normal to the coated surface is 0.6 to 1
.. It can be seen that if the angle is tilted by about 2 mrad or more, oscillation caused by the non-reflection coated surface can be avoided. That is, it is possible to eliminate dents in the wavelength distribution.

【0024】この0.6mradは、光が共振器を4回
往復する間にビームの幅(ゲインが存在する範囲)から
はみ出さないような角度である(図4(a)参照)。共
振器長Lが130cm、ビーム径xが0.6cm、1.
2cm(ガス流方向,放電方向)であるとすると、それ
らに相当する角度は、 0.6cm/(2×130cm)×4往復=0.577
×10−3 1.2cm/(2×130cm)×4往復=1.15×
10−3 より、それぞれの方向に対して0.6mrad,1.2
mradになる。
[0024] This 0.6 mrad is an angle such that the light does not go out of the beam width (range where gain exists) while the light travels back and forth through the resonator four times (see FIG. 4(a)). Resonator length L is 130 cm, beam diameter x is 0.6 cm, 1.
2cm (gas flow direction, discharge direction), the corresponding angle is 0.6cm/(2 x 130cm) x 4 round trips = 0.577
×10-3 1.2cm/(2×130cm)×4 round trip=1.15×
10-3, 0.6 mrad, 1.2 for each direction
Become mrad.

【0025】以上に述べたことから、部分反射鏡5の無
反射コート面が構成する共振器によって発振が生じない
条件として、次式を採用できる。 |θ|〉tan−1(x/8) ここで、θは無反射コート面の法線と光軸とのなす角度
、x(cm)は法線に対して光軸が傾いている方向のビ
ーム径である(図4(b)におけるp,q間の距離)。 なお、往復回数は、ゲインが大きいほど小さくて済むが
、ここで論じたレーザは、ゲインが15%/cm、レー
ザ媒質1に長さが40cm程度のものであり、4回往復
する間に発振するごく平均的なレーザである。
From the above, the following equation can be adopted as a condition under which oscillation does not occur in the resonator constituted by the non-reflection coated surface of the partial reflecting mirror 5. |θ|〉tan-1(x/8) Here, θ is the angle between the normal line of the anti-reflection coating surface and the optical axis, and x (cm) is the direction in which the optical axis is tilted with respect to the normal line. This is the beam diameter (distance between p and q in FIG. 4(b)). Note that the number of reciprocations can be reduced as the gain is larger, but the laser discussed here has a gain of 15%/cm and a length of the laser medium 1 of about 40cm, and the laser oscillates during four reciprocations. It's a very average laser.

【0026】上式の右辺で示される角度よりθが大きけ
れば波長分布における凹みをなくすという目的は達成さ
れる。しかし、角度θを大きくしすぎると、従来技術に
よるもののように光が屈折されるため、アラインメント
などがしにくくなる。そこで、アラインメント用として
波長が633nmのHe−Neレーザを用いる場合を想
定して、屈折角度を調べてみた。
If θ is larger than the angle shown on the right side of the above equation, the purpose of eliminating the concavity in the wavelength distribution is achieved. However, if the angle θ is made too large, the light will be refracted as in the prior art, making alignment difficult. Therefore, assuming that a He--Ne laser with a wavelength of 633 nm is used for alignment, the refraction angle was investigated.

【0027】図5は、He−Neレーザによるレーザ光
およびエキシマとしてKrFを用いたエキシマレーザに
よるレーザ光の屈折の様子を示したものである。部分反
射鏡5の楔角をθvとすると屈折角αは次の式で表わせ
る。 α=(n−1)θv      (nは屈折率)レーザ
光を加工用として用い、かつ、レーザ光を加工台まで伝
送する場合に、屈折角α1が大きいと不便である。屈折
角α1が大きいときには、部分反射鏡5の固定方向を正
確にするか、部分反射鏡5を適当に設置して2α1が使
用上問題のない範囲となるようにする等の配慮をしなけ
ればならない。
FIG. 5 shows how laser light is refracted by a He--Ne laser and an excimer laser using KrF as an excimer. Letting the wedge angle of the partial reflecting mirror 5 be θv, the refraction angle α can be expressed by the following equation. α=(n-1)θv (n is the refractive index) When using a laser beam for processing and transmitting the laser beam to a processing table, it is inconvenient if the refraction angle α1 is large. When the refraction angle α1 is large, consideration must be given to fixing the partial reflecting mirror 5 in an accurate direction, or installing the partial reflecting mirror 5 appropriately so that 2α1 is within a range that does not cause problems in use. It won't happen.

【0028】また、既に述べたように、エキシマレーザ
のような大出力レーザを用いる場合には、前もって別の
レーザを用いてアラインメントを行う。その場合、可視
光レーザであるHe−Neレーザを用いることが多い。 He−Neレーザ光はエキシマレーザ光とは屈折率が異
なるので、屈折角も異なる。例えば、エキシマレーザ光
に対する屈折率は1.51、He−Neレーザ光に対す
る屈折率は1.475である。θvとして例えば5mr
adを採用すると、エキシマレーザ光の屈折角は2.5
5mrad、He−Neレーザ光の屈折角は2.38m
radとなる。屈折角の差Δαは次式で表わされる。 Δα=Δn・θv ここで、Δnは2つのレーザ光に対する屈折率の差であ
り、この場合には、0.035である。
Furthermore, as already mentioned, when using a high-output laser such as an excimer laser, alignment is performed in advance using another laser. In that case, a He-Ne laser, which is a visible light laser, is often used. Since the He-Ne laser beam has a different refractive index from the excimer laser beam, the refraction angle is also different. For example, the refractive index for excimer laser light is 1.51, and the refractive index for He-Ne laser light is 1.475. For example, 5mr as θv
When ad is adopted, the refraction angle of excimer laser light is 2.5
5mrad, refraction angle of He-Ne laser beam is 2.38m
It becomes rad. The difference in refraction angles Δα is expressed by the following equation. Δα=Δn·θv Here, Δn is the difference in refractive index between the two laser beams, and in this case, it is 0.035.

【0029】この差Δαがtan−1(x/8L)より
大きいと、He−Neレーザでアラインメントを行った
後、エキシマレーザでは発振しないという事態が生ずる
。この場合には、θvが17.1mradより大きいと
そのような事態が生ずる。そこで、部分反射鏡5の楔角
θvは次式の範囲内にあることが望ましい。 θv<〔tan−1(x/8L)〕/Δn
If this difference Δα is larger than tan-1 (x/8L), a situation will occur in which the excimer laser does not oscillate after alignment is performed with the He-Ne laser. In this case, such a situation will occur if θv is larger than 17.1 mrad. Therefore, it is desirable that the wedge angle θv of the partial reflecting mirror 5 falls within the range of the following equation. θv<[tan-1(x/8L)]/Δn

【0030】
なお、上記実施例では、部分反射鏡5に光がほぼ垂直に
入射する場合の楔角について説明したが、共振器が図6
に示すように、さらに全反射鏡7を有する構成であって
も同様に考えることができる。すなわち、全反射鏡7で
反射された光がさらに部分反射鏡5で反射されてレーザ
媒質1にもどる場合を考えれば、上記実施例における考
え方をそのまま適用できる。
[0030]
In the above embodiment, the wedge angle in the case where the light is almost perpendicularly incident on the partial reflecting mirror 5 has been explained, but the wedge angle in the case where the resonator is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a configuration further including a total reflection mirror 7 can be considered in the same manner. That is, if we consider the case where the light reflected by the total reflection mirror 7 is further reflected by the partial reflection mirror 5 and returns to the laser medium 1, the concept in the above embodiment can be applied as is.

【0031】また、上記実施例では、エキシマレーザに
ついて説明したが、無反射コートが施されてもその面に
よって発振が生ずるようなゲインの高いレーザ(例えば
色素レーザ)であれば、そのようなレーザを用いても同
様の効果を奏する。
In the above embodiment, an excimer laser was explained, but if it is a high gain laser (for example, a dye laser) that oscillates due to its surface even if it is coated with an anti-reflection coating, such a laser can be used. The same effect can be achieved by using .

【0032】図7はこの発明の他の実施例によるレーザ
共振器をレーザ媒質1等とともに示す構成図である。図
において、8は部分反射鏡51のホルダ、9はヒータ、
10は温度検出器、11はヒータ9および温度検出器1
0に接続された温度制御装置である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a laser resonator according to another embodiment of the present invention together with the laser medium 1 and the like. In the figure, 8 is a holder for the partial reflecting mirror 51, 9 is a heater,
10 is a temperature detector, 11 is a heater 9 and a temperature detector 1
A temperature control device connected to 0.

【0033】次に動作について説明する。この場合には
、部分反射鏡51の片面を光軸と垂直にし、他面の法線
と光軸とのなす角度θは、 θ<tan−1(x/8L) とされる。すなわち、波長分布において積極的に凹みを
生じさせる。よって、無反射コートは施されない。そし
て、その面は部分反射鏡5の基板自体の反射率4%を用
いるか、あるいは、その面に両面の反射率を加えると望
ましい反射率となるようなコートが施される。
Next, the operation will be explained. In this case, one side of the partial reflecting mirror 51 is perpendicular to the optical axis, and the angle θ between the normal to the other side and the optical axis is θ<tan-1(x/8L). That is, a dent is actively created in the wavelength distribution. Therefore, no anti-reflection coating is applied. Then, that surface is coated using the reflectance of 4% of the substrate itself of the partial reflecting mirror 5, or such that a desired reflectance is obtained by adding the reflectances of both surfaces to that surface.

【0034】この場合には、波長分布における凹みが、
期待される中心波長の両側に存在し、波長分布はローレ
ンツ形などの単純な形状の分布となっているのが望まし
い。
In this case, the dent in the wavelength distribution is
It is preferable that the wavelength distribution be present on both sides of the expected center wavelength and have a simple shape such as a Lorentzian shape.

【0035】中心波長の両側に凹みを配置するには、部
分反射鏡51の厚さを精度よく加工するか、エッチング
や蒸着で調整すればよい。あるいは、部分反射鏡51の
温度を変えればよい。波長のシフト量Δλsと温度変化
ΔTとの間には、次式が成立している。 Δλs=χλΔT ここで、χは、部分反射鏡5の基板の線膨張率である(
例えば、石英では5×10−7)。
In order to arrange the recesses on both sides of the center wavelength, the thickness of the partial reflecting mirror 51 may be precisely processed or adjusted by etching or vapor deposition. Alternatively, the temperature of the partial reflecting mirror 51 may be changed. The following equation holds true between the wavelength shift amount Δλs and the temperature change ΔT. Δλs=χλΔT Here, χ is the coefficient of linear expansion of the substrate of the partially reflecting mirror 5 (
For example, 5 x 10-7 for quartz).

【0036】例えば、レーザの波長幅を3pmに設定す
る場合に、仮に、波長分布において凹みが中心波長の位
置にあったとすると波長を1.5pmずらせばよいが、
およそ10゜温度を変えればΔλs=1.5pm(λ=
300nmの場合)となる。さらに、変更後の温度を±
1゜以内で安定化すれば、凹みの表われる波長は、0.
15pmの精度で安定化する。
For example, when setting the wavelength width of the laser to 3 pm, if the concavity is located at the center wavelength in the wavelength distribution, it would be sufficient to shift the wavelength by 1.5 pm.
If the temperature is changed by approximately 10°, Δλs=1.5pm (λ=
300 nm). Furthermore, the temperature after the change is ±
If it is stabilized within 1°, the wavelength at which the dent appears will be 0.
Stabilizes with an accuracy of 15pm.

【0037】ここで、ヒータ9が部分反射鏡51の温度
を変え、温度検出器10が検出した温度に応じて、温度
制御装置11は、ヒータ9の発熱量を制御すればよい。
Here, the heater 9 changes the temperature of the partial reflecting mirror 51, and the temperature control device 11 may control the amount of heat generated by the heater 9 in accordance with the temperature detected by the temperature detector 10.

【0038】凹みが中心波長の両側に配置できたときに
、所望する波長幅内に凹みが生じないようにするには、
凹みの間隔が波長幅λwより大きければよい。すなわち
、以下の条件を満たすように部分反射鏡51の厚さt(
ビーム中心が透過する位置における厚さ)を定めればよ
い。 t>λ2/2nλw
[0038] When the depressions can be placed on both sides of the center wavelength, in order to prevent the depression from occurring within the desired wavelength width,
It is sufficient that the interval between the recesses is larger than the wavelength width λw. That is, the thickness t(
What is necessary is to determine the thickness at the position where the beam center passes through. t>λ2/2nλw

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、レーザ共振器の部分反射鏡の無反射コート面がビ
ームの光軸となす角度の最低限が明らかになったので、
楔角のより小さい部分反射鏡を採用でき、波形分布に凹
みが生ずることを防止しつつ、アラインメント等が容易
に行えるレーザ共振器が得られる効果がある。
As described above, according to the invention as set forth in claim 1, the minimum angle of the non-reflection coated surface of the partially reflecting mirror of the laser resonator with the optical axis of the beam has been clarified.
A partial reflecting mirror with a smaller wedge angle can be used, and there is an effect that a laser resonator can be obtained in which alignment and the like can be easily performed while preventing the formation of a dent in the waveform distribution.

【0040】また、請求項2記載の発明によれば、レー
ザ共振器を、厚さが調整された部分反射鏡の片面および
他面と全反射鏡との間で2つの共振器が構成されるよう
にしたので、より狭い波長幅のレーザ光を取り出せるも
のが得られる効果がある。
Further, according to the second aspect of the invention, two laser resonators are constructed between one side and the other side of the partially reflecting mirror whose thickness is adjusted and the total reflecting mirror. This has the effect of being able to extract laser light with a narrower wavelength width.

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

【図1】この発明の一実施例によるレーザ共振器をレー
ザ媒質とともに示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser resonator according to an embodiment of the present invention together with a laser medium.

【図2】波長分布に生ずる凹みを説明するための説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a concavity that occurs in the wavelength distribution.

【図3】部分反射鏡のふれ角に対するレーザ出力の変化
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change in laser output with respect to a deflection angle of a partially reflecting mirror.

【図4】光の往復の様子およびビーム径の定義を示す説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how light travels back and forth and the definition of a beam diameter.

【図5】楔角と屈折角との関係を説明するための説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between wedge angle and refraction angle.

【図6】この発明の他の実施例によるレーザ共振器をレ
ーザ媒質等とともに示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a laser resonator according to another embodiment of the present invention together with a laser medium and the like.

【図7】この発明のさらに他の実施例によるレーザ共振
器をレーザ媒質等とともに示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a laser resonator according to still another embodiment of the present invention together with a laser medium and the like.

【図8】従来のレーザ共振器をレーザ媒質等とともに示
す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional laser resonator together with a laser medium and the like.

【図9】波長分布の一例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of wavelength distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    レーザ媒質 2    窓 3    窓 4    全反射鏡 5    部分反射鏡 6    波長選択素子 7    全反射鏡 8    ホルダ 9    ヒータ 10  温度検出器 11  温度制御装置 51  部分反射鏡 52  部分反射鏡 1 Laser medium 2 Window 3. Window 4 Total reflection mirror 5 Partial reflector 6 Wavelength selection element 7 Total reflection mirror 8 Holder 9 Heater 10 Temperature detector 11 Temperature control device 51 Partial reflector 52 Partial reflector

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  レーザ媒質を挾んで設置された全反射
鏡および部分反射鏡を有するレーザ共振器において、前
記部分反射鏡は、片面に部分反射コートを有するととも
に他面に無反射コートを有し、かつ、前記部分反射鏡の
部分反射コート面の法線と共振器の光軸とのなす角度を
θ、前記法線に対して前記光軸が傾いている方向のビー
ム径をx、前記全反射鏡と前記部分反射鏡との間の距離
をLとした場合に、 |θ|〉tan−1(x/8L) の関係を有することを特徴とするレーザ共振器。
1. A laser resonator having a total reflection mirror and a partial reflection mirror installed to sandwich a laser medium, wherein the partial reflection mirror has a partial reflection coating on one side and a non-reflection coating on the other side. , and the angle between the normal to the partially reflective coated surface of the partially reflective mirror and the optical axis of the resonator is θ, the beam diameter in the direction in which the optical axis is inclined with respect to the normal is x, and the total A laser resonator characterized by having a relationship of |θ|>tan-1(x/8L), where L is a distance between a reflecting mirror and the partial reflecting mirror.
【請求項2】  レーザ媒質を挾んで設置された全反射
鏡および部分反射鏡を有するレーザ共振器において、前
記部分反射鏡は、共振器の光軸と垂直な一面を有し、前
記部分反射鏡の他面の法線と共振器の光軸とのなす角度
をθ、前記法線に対して前記光軸が傾いている方向のビ
ーム径をx、前記全反射鏡と前記部分反射鏡との間の距
離をLとした場合に、 |θ|〈tan−1(x/8L) の関係を有しかつ、前記部分反射鏡の厚さをt、レーザ
の中心波長をλ、前記部分反射鏡の基板の屈折率をn、
レーザの波長幅をλwとした場合に、 t〉λ2/2nλw の関係を有することを特徴とするレーザ共振器。
2. A laser resonator having a total reflection mirror and a partial reflection mirror installed to sandwich a laser medium, wherein the partial reflection mirror has one surface perpendicular to the optical axis of the resonator; The angle between the normal of the other surface and the optical axis of the resonator is θ, the beam diameter in the direction in which the optical axis is inclined with respect to the normal is x, and the angle between the total reflection mirror and the partial reflection mirror is When the distance between them is L, the relationship is |θ|<tan-1(x/8L), and the thickness of the partially reflecting mirror is t, the center wavelength of the laser is λ, and The refractive index of the substrate is n,
A laser resonator characterized by having a relationship of t>λ2/2nλw, where λw is the wavelength width of the laser.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111326945A (en) * 2018-12-17 2020-06-23 住友重机械工业株式会社 Optical resonant cavity

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