CN109891688B - 激光装置以及激光加工系统 - Google Patents

Abstract

激光装置具备：A、固态激光装置，其输出包括多个脉冲的突发种子脉冲光；B、准分子放大器，其在放电空间中，利用一次放电对突发种子脉冲光进行放大，并作为放大突发脉冲光输出；C、能量传感器，其计测放大突发脉冲光的能量；以及D、激光控制部，其基于从所述固态激光装置输出突发种子脉冲光的时机与在放电空间中产生放电的时机之差和能量的计测值之间的关系，校正使固态激光装置输出突发种子脉冲光的时机。

Description

激光装置以及激光加工系统

技术领域

本公开涉及激光装置以及激光加工系统。

背景技术

随着半导体集成电路的微型化以及高集成化，在半导体曝光装置中，要求提高分辨力。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。为此，正在推进从曝光用光源输出的光的短波长化。作为曝光用光源采用放电激励型的气体激光装置，以此来代替现有的汞灯。目前，作为曝光用激光装置，采用输出248.4nm波长的紫外线的KrF准分子激光装置及输出193.4nm波长的紫外线的ArF准分子激光装置。

作为现有的曝光技术，实现了液浸曝光的实际使用，即在曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙填充液体，通过改变该间隙的折射率，缩短曝光用光源的目击波长。在作为曝光用光源使用ArF准分子激光装置进行液浸曝光的情况下，向晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光还被称为ArF液浸光刻。

KrF、ArF准分子激光装置的自由振荡中的频谱线宽较宽，达到约350～400pm，所以出现通过曝光装置侧的投影透镜而收缩投影在晶片上的激光(紫外线光)的色像差，降低分辨力。为此，需要将从气体激光装置输出的激光的频谱线宽窄带化到能够忽略色像差的程度。因此，气体激光装置的激光谐振器内设置有具有窄带化元件的窄带化模块(LineNarrow Module)，通过该窄带化模块实现频谱线宽的窄带化。窄带化元件还可以是校准器或光栅等。将这样使频谱线宽窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。

并且，从准分子激光装置输出的紫外激光的脉冲宽度为约几十ns，波长较短，分别是248.4nm和193.4nm，所以有时用于高分子材料或玻璃材料等的直接加工。对于高分子材料，利用具有比结合能量高的光能量的紫外激光，切断高分子材料的结合。因此，如众所周知，利用紫外激光可以实现非加热加工，并且，可以得到利落的加工形状。并且，对于玻璃或陶瓷等，利用可见激光以及红外激光难以进行加工，但是，对于从准分子激光装置输出的紫外激光的吸收率较高，所以利用紫外激光可以进行加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-222173号公报

专利文献2：日本特开2016-51897号公报

专利文献3：日本特开2014-53627号公报

专利文献4：日本特表2012-515450号公报

发明内容

根据本公开的一个观点的激光装置，具备：

A、固态激光装置，其输出包括多个脉冲的突发种子脉冲光；

B、准分子放大器，其在放电空间中，利用一次放电对突发种子脉冲光进行放大，并作为放大突发脉冲光进行输出；

C、能量传感器，其计测放大突发脉冲光的能量；以及

D、激光控制部，其基于从固态激光装置输出突发种子脉冲光的时机与在放电空间中产生放电的时机之差和能量的计测值之间的关系，校正使固态激光装置输出突发种子脉冲光的时机。

根据本公开的一个观点的激光加工系统，具备：

K、上述激光装置；以及

L、激光照射装置，其向被加工物照射从激光装置输入的放大突发脉冲光。

附图说明

下面，仅仅作为例子，参照附图说明本公开的几个实施方式。

图1是示意地示出根据对比例的激光装置的构成的图。

图2是示出根据对比例的固态激光装置的构成的框图。

图3是示出突发种子脉冲光与放电的时机的时序图。

图4A是说明突发种子脉冲光与放电的时机恰当的情况的说明图。

图4B是说明突发种子脉冲光与放电的时机不恰当的情况的说明图。

图5是示意地示出根据第一实施方式的激光装置的构成的图。

图6是示出根据第一实施方式的固态激光装置的构成的框图。

图7是规定放大突发脉冲光的波形的各种参数的图。

图8是规定突发脉冲信号的波形的各种参数的图。

图9是示出根据第一实施方式的激光装置的动作时机的时序图。

图10是说明触发延迟时间的校正动作的流程图。

图11A是说明振荡准备动作的流程图。

图11B是说明本振荡动作的流程图。

图12是说明接收目标突发脉冲数据时的处理的流程图。

图13是说明向突发脉冲生成器发送设定数据时的处理的流程图。

图14是说明突发脉冲能量的计测动作的流程图。

图15是说明目标延迟时间的优化处理的流程图。

图16示出表T1的图。

图17是说明能量反馈控制的流程图。

图18是示意地示出根据第二实施方式的激光装置的构成的图。

图19是示出根据第二实施方式的激光装置的动作时机的时序图。

图20A是说明振荡准备动作的流程图。

图20B是说明本振荡动作的流程图。

图21是说明接收目标突发脉冲数据时的处理的流程图。

图22是说明脉冲波形的分析动作的流程图。

图23是示出表T2的图。

图24是说明目标延迟时间的优化处理的流程图。

图25是示出表T3的图。

图26是说明参数反馈控制的流程图。

图27是示意地示出根据第三实施方式的激光装置的构成的图。

图28是示出根据第三实施方式的固态激光装置的构成的图。

图29A是说明振荡准备动作的流程图。

图29B是说明本振荡动作的流程图。

图30是说明接收目标突发脉冲数据时的处理的流程图。

图31是说明发送波长数据时的处理的流程图。

图32是说明波长计测动作的流程图。

图33是说明波长反馈控制的流程图。

图34是示出根据第一变形例的固态激光装置的构成的图。

图35是示出根据第一变形例的激光装置的动作时机的时序图。

图36是示出根据第二变形例的固态激光装置的构成的图。

图37是示出根据第二变形例的突发种子脉冲生成器的构成的图。

图38是示出激光加工系统的图。

图39是示出半导体激光器和半导体光放大器的具体例子的图。

图40是示出放电传感器的变形例的图。

具体实施方式

＜内容＞

1、对比例

1.1 构成

1.2 动作

1.3 课题

1.4 种子光的突发脉冲化

2、第一实施方式

2.1 构成

2.2 定义

2.2.1 放大突发脉冲光的波形

2.2.2 突发脉冲信号的波形

2.3 动作

2.3.1 基本动作时机

2.3.2 触发延迟时间的校正处理

2.3.3 振荡控制

2.4 效果

3、第二实施方式

3.1 构成

3.2 动作

3.2.1 基本动作时机

3.2.2 触发延迟时间的校正处理

3.2.3 振荡控制

3.3 效果

4、第三实施方式

4.1 构成

4.2 动作

4.2.1 振荡控制

4.3 效果

5、固态激光装置的变形例

5.1 第一变形例

5.1.1 构成

5.1.2 动作

5.1.3 效果

5.2 第二变形例

5.2.1 构成以及动作

6、激光加工系统

6.1 构成

6.2 效果

7、半导体激光器和半导体光放大器的具体例子

7.1 构成

7.2 动作

7.3 效果

8、放电传感器的变形例

8.1 构成以及动作

8.2 效果

9、其它的变形例

下面，参照附图详细说明本公开的实施方式。下面说明的实施方式示出了本公开的若干个例子，并不是用于限定本公开的内容。并且，并不限定各实施方式中说明的构成以及动作全部是作为本公开的构成以及动作必要的。需要说明的是，对于同一构成元素标注相同的附图标记，并且省略重复说明。

1、对比例

1.1构成

图1以及图2示出了根据对比例的激光装置2的构成。激光装置2是MOPA(MasterOscillator Power Amplifier：主振功率放大器)式激光装置。在图1中，激光装置2包括作为MO(Master Oscillator：主振荡器)的固态激光装置10、作为PA(Power Amplifier：功率放大器)的准分子放大器20、监视模块30、快门40、激光控制部50以及同步电路60。

图2示出了固态激光装置10的构成。固态激光装置10包括半导体激光器11、半导体光放大器12、掺钛蓝宝石放大器13、波长转换系统14以及固态激光控制部15。固态激光控制部15控制半导体激光器11、掺钛蓝宝石放大器13以及波长转换系统14的动作。

半导体激光器11是输出波长为约773.6nm的CW(Continuous Wave：连续波)激光的分布反馈式半导体激光器。优选地，半导体激光器11构成为通过变更半导体的温度设定，可以改变振荡波长。半导体光放大器12根据后述的第二内部触发信号Tr2对从半导体激光器11输出的种子光进行脉冲放大。下面，将通过半导体光放大器12转换为脉冲状的激光称为种子脉冲光。

掺钛蓝宝石放大器13包括未图示的掺钛蓝宝石晶体以及未图示的抽运用激光器。掺钛蓝宝石晶体配置在从半导体光放大器12输出的种子脉冲光的光路上。抽运用激光器是例如输出YLF激光器的第二高次谐波光的激光装置。掺钛蓝宝石放大器13对从半导体光放大器12输出的种子脉冲光进行放大。

波长转换系统14包括作为非线性晶体的LBO(LiB₃O₅)晶体以及KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶体。接受从掺钛蓝宝石放大器13输出的种子脉冲光后进行波长转换，生成第四高次谐波光。即、波长转换系统14输出波长为约193.4nm的紫外的种子脉冲光SP。

当设置为可以变更半导体激光器11的振荡波长时，优选地，构成为将LBO晶体和KBBF晶体分别配置在未图示的旋转台上，可以变更入射各晶体的种子脉冲光的入射角度。固态激光控制部15使各旋转台旋转，以使入射各晶体的种子脉冲光的入射角度达到与目标波长对应的相位匹配角度。

在图1中，准分子放大器20包括激光腔21、脉冲功率模块(PPM)22、充电器23、触发校正部24、凸面镜25a以及凹面镜25b。激光腔21设置有窗口21a、21b。激光腔21内装入有作为激光介质的激光气体。激光气体例如是氩氟(ArF)气体。

并且，在激光腔21形成有开口，并且设置有埋设多个穿通件(feedthrough)26a的电绝缘板26，用于堵塞该开口。在电绝缘板26上配置有PPM22。在激光腔21内配置有作为主电极的第一放电电极27a及第二放电电极27b和接地板28。

第一放电电极27a及第二放电电极27b作为用于通过放电来激励激光介质的一对放电电极，相对配置。第一放电电极27a及第二放电电极27b配置成彼此的放电面相对。将第一放电电极27a的放电面与第二放电电极27b的放电面之间的空间称为放电空间。第一放电电极27a的与放电面相反侧的面被电绝缘板26支撑。第一放电电极27a连接于穿通件26a。第二放电电极27b的与放电面相反侧的面被接地板28支撑。

PPM22除了开关22a之外，还包括未图示的充电电容器、脉冲变压器、磁压缩电路以及峰化电容器。峰化电容器经由未图示的连接部连接于穿通件26a。充电器23对充电电容器进行充电。具体地，充电器23基于从激光控制部50输入的充电电压V的设定值，对充电电容器进行充电。

开关22a的接通/切断是通过基于后述的第一内部触发信号Tr1从触发校正部24输入的开关信号S来控制的。在开关22a中输入有开关信号S后开关22a被接通时，电流从充电电容器流向脉冲变压器的一次侧，通过电磁感应，逆向的电流流向脉冲变压器的二次侧。磁压缩电路连接于脉冲变压器的二次侧，压缩电流脉冲的脉冲宽度。峰化电容器通过该电流脉冲而得到充电。当峰化电容器的电压达到激光气体的击穿电压时，第一放电电极27a及第二放电电极27b之间的激光气体出现绝缘破坏，产生放电。

凸面镜25a和凹面镜25b配置成使得从固态激光装置10输出的种子脉冲光SP通过三次第一放电电极27a及第二放电电极27b之间的放电空间后光束宽度得到放大。从固态激光装置10输出的种子脉冲光SP透过窗口21a后通过放电空间，透过窗口21b后被凸面镜25a反射。被凸面镜25a反射的种子脉冲光SP透过窗口21b后通过放电空间，并且透过窗口21a后被凹面镜25b反射。被凹面镜25b反射的种子脉冲光SP透过窗口21a后通过放电空间，透过窗口21b，从准分子放大器20输出到外部。种子脉冲光SP在被凸面镜25a反射时，其光束宽度得到放大。

同步电路60基于从激光控制部50接收到的发光触发信号Tr0，生成第一内部触发信号Tr1和第二内部触发信号Tr2。同步电路60将第一内部触发信号Tr1输入准分子放大器20，将第二内部触发信号Tr2输入固态激光装置10。第一内部触发信号Tr1和第二内部触发信号Tr2具有规定的时间差Tmod，以便在从固态激光装置10输出的种子脉冲光SP入射到准分子放大器20的放电空间时产生放电。下面，将该时间差Tmod还称为触发延迟时间Tmod。

触发校正部24根据从同步电路60输入的第一内部触发信号Tr1，生成并输出开关信号S。并且，触发校正部24根据充电电压V的设定值校正从输入第一内部触发信号Tr1起到输出开关信号S为止的时间Tpac。这是因为，当PPM22包括磁压缩电路时，如下面的公式(1)所示，从开关信号S输入到开关22a起到产生放电为止的需要时间Tpas取决于充电电压V。

Tpas＝K/V……(1)

其中，K是固定值。

触发校正部24基于公式(1)校正开关信号S的生成时机，以使从第一内部触发信号Tr1输入触发校正部24起到产生放电为止的时间Tpat不取决于充电电压V。

入射到准分子放大器20的放电空间的种子脉冲光SP通过放电空间中产生放电从而被放大，作为被放大的放大脉冲光AP，从准分子放大器20输出。监视模块30配置在放大脉冲光AP的光路上。

监视模块30包括第一分束器31、第二分束器32、能量传感器33以及波长监视器34。第一分束器31配置在放大脉冲光AP的光路上，反射放大脉冲光AP的一部分。第二分束器32配置在被第一分束器31反射的反射光的光路上，反射反射光的一部分。

透过第二分束器32的透过光入射到能量传感器33中。能量传感器33包括例如对紫外光具有灵敏度的光电二极管，用于检测入射光的能量。即、能量传感器33计测放大脉冲光AP的脉冲能量。能量传感器33将计测到的脉冲能量的计测值E发送给激光控制部50。

被第二分束器32反射的反射光入射到波长监视器34。波长监视器34包括校准器分光镜，并且包括未图示的扩散板、气隙校准器、聚光透镜、线传感器而构成。通过线传感器检测由扩散板、气隙校准器以及聚光透镜生成的干涉条纹的半径，从而计测放大脉冲光AP的波长。波长监视器34将波长的计测值λ发送给激光控制部50。

透过第一分束器31的放大脉冲光AP经由快门40供给至激光照射装置3。通过激光控制部50在打开状态和关闭状态之间控制快门40的开关动作。激光照射装置3包括激光照射控制部3a。激光照射控制部3a向激光控制部50发送发光触发信号Tr0、目标波长λt、目标脉冲能量Et。

1.2动作

其次，对基于激光控制部50的控制进行的激光装置2的动作进行说明。激光控制部50在从激光照射控制部3a接收到目标波长λt时，改变半导体激光器11的振荡波长，以使从固态激光装置10输出的种子脉冲光SP的波长达到目标波长λt。具体地，激光控制部50在半导体激光器11设定满足下面的公式(2)的波长数据λ1。

λ1＝4λt……(2)

例如，目标波长λt为193.4nm的情况下，将波长数据λ1设为773.6nm。激光控制部50在变更设定于半导体激光器11的波长数据λ1时，经由固态激光控制部15还进行包含在波长转换系统14中的各旋转台的控制。具体地，激光控制部50是旋转台旋转，以使入射到LBO晶体以及KBBF晶体的种子脉冲光SP的入射角度达到对应于目标波长λt的相位匹配角度。由此，LBO晶体以及KBBF晶体的波长转换效率达到最大。

激光控制部50在从激光照射控制部3a接收到目标脉冲能量Et时，在充电器23设定对应于目标脉冲能量Et的充电电压V。充电器23基于充电电压V的设定值，对包含在PPM22中的充电电容器进行充电。

激光控制部50向激光照射控制部3a发送照射许可信号Ps后，激光控制部50从激光照射控制部3a接收到发光触发信号Tr0时，激光控制部50向同步电路60发送发光触发信号Tr0。同步电路60在接收到发光触发信号Tr0时，生成第一内部触发信号Tr1，在从生成第一内部触发信号Tr1后经过触发延迟时间Tmod之后，生成第二内部触发信号Tr2。同步电路60将第一内部触发信号Tr1输入准分子放大器20，将第二内部触发信号Tr2输入固态激光装置10。

向准分子放大器20输入第一内部触发信号Tr1后，触发校正部24将第一内部触发信号Tr1仅延迟基于激光控制部50在充电器23设定的充电电压V的延迟时间Tpac，从而生成开关信号S。即、触发校正部24在时间Tpat不取决于充电电压V而是变成固定的时机将开关信号S输入PPM22的开关22a，其中，该时间Tpat是从第一内部触发信号Tr1输入触发校正部24起到产生放电为止的时间。

向固态激光装置10输入第二内部触发信号Tr2后，半导体光放大器12对从半导体激光器11输入的作为CW激光的种子光进行脉冲放大，生成种子脉冲光。由半导体光放大器12生成的种子脉冲光通过掺钛蓝宝石放大器13进一步被放大，入射到波长转换系统14。波长转换系统14通过作为非线性晶体的LBO晶体以及KBBF晶体，生成第四高次谐波光。其结果，从固态激光装置10输出具有目标波长λt(193.4nm)的种子脉冲光SP。

从触发校正部24向开关22a输入开关信号S，并且通过PPM22进行脉冲压缩等时，在准分子放大器20的放电空间中产生放电。就在产生该放电之前，种子脉冲光SP从固态激光装置10入射到放电空间。种子脉冲光SP通过放电被放大，并且，通过在凸面镜25a与凹面镜25b之间反射，从而光束宽度被扩大。在放电空间中被放大，并且光束宽度被扩大的种子脉冲光SP作为放大脉冲光AP从准分子放大器20输出。

放大脉冲光AP从准分子放大器20入射监视模块30。通过第一分束器31对入射到监视模块30的放大脉冲光AP的一部分进行采样，计测脉冲能量和波长。脉冲能量的计测值E和波长的计测值λ输入到激光控制部50。

激光控制部50对比波长的计测值λ和目标波长λt，并且变更设定于半导体激光器11的波长数据λ1，以使计测值λ接近目标波长λt。并且，激光控制部50对比脉冲能量的计测值E和目标脉冲能量Et，控制充电器23的充电电压V，以使计测值E接近目标脉冲能量Et。

在快门40为打开状态的情况下，通过监视模块30的放大脉冲光AP入射到激光照射装置3。激光照射装置3将从激光装置2供给的放大脉冲光AP用于高分子材料、玻璃、陶瓷等为加工对象体的激光加工中。

1.3课题

将紫外波段的激光用于激光加工中的情况下，为了提高脉冲的峰值功率，优选地，缩短脉冲宽度。在上述对比例中，优选地，将输入准分子放大器20中的种子脉冲光SP的脉冲宽度设为1ns左右。相对于此，准分子放大器20的放电时间(增益持续时间)是几10ns左右。这样，在将种子脉冲光SP形成为短脉冲的情况下，准分子放大器20的放电时间大于种子脉冲光SP的脉冲宽度，在放电时间内无法以种子脉冲光SP填满放电空间。

即、如果将种子脉冲光SP形成为短脉冲，则存在降低准分子放大器20中的放大效率的课题。并且，如果将种子脉冲光SP形成为短脉冲，则存在放大脉冲光AP内的自由放射放大光(ASE)的比例增加的课题。而且，将种子脉冲光SP形成为短脉冲，则存在容易出现窗口21a、21b等光学元件的损伤，缩短使用寿命的课题。

1.4种子光的突发脉冲化

为了解决上述课题，可以将种子脉冲光SP形成为具有与准分子放大器20的增益持续时间对应的时间宽度的突发脉冲。具体地，如图3示出，将包括多个脉冲的突发种子脉冲光BSP从固态激光装置10入射到准分子放大器20的放电空间。

突发种子脉冲光BSP包括例如五个脉冲。将各脉冲的脉冲宽度设为小于1ns，将脉冲间隔设为几ns。突发种子脉冲光BSP的整体的脉冲宽度设为与上述的放电时间(增益持续时间)Tg对应的值，例如几10ns。并且，突发种子脉冲光BSP的重复频率Rp设为例如1Hz至6000Hz的范围内。重复频率Rp是6000Hz的情况下，突发种子脉冲光BSP的重复周期Tpr是约167μs。

通过将突发种子脉冲光BSP入射到准分子放大器20的放电空间，从而可以在放电时间内以突发种子脉冲光BSP填满放电空间。在这种情况下，如图3示出，需要使突发种子脉冲光BSP入射放电空间的时机与在放电空间产生放电的时机一致。需要说明的是，在图3中，附图标记WF表示通过一次放电产生的放电波形(增益波形)。

如图4A示出，在突发种子脉冲光BSP入射到放电空间的时机与在放电空间内产生放电的时机几乎一致的情况下，提高放电空间内的放大效率，减少自由放射放大光的发生。并且，通过将种子光形成为突发状，可以降低峰值强度，降低光学元件的损伤。在这种情况下，突发种子脉冲光BSP通过放电空间被放大的结果，从准分子放大器20输出的放大突发脉冲光BAP的能量达到最大。其中，放大突发脉冲光BAP的能量定义为通过一次放电被放大的放大突发脉冲光BAP的各脉冲的脉冲能量之和。

但是，如图4B示出，当突发种子脉冲光BSP入射到放电空间的时机与在放电空间内产生放电的时机出现偏差的情况下，突发种子脉冲光BSP的只有一部分的脉冲被放大，其它的脉冲没有被放大，直接从准分子放大器20输出。在这种情况下，放大突发脉冲光BAP的能量比图4A示出的时候低。并且，在这种情况下，自由放射放大光的发生增加。

这样，即使将入射到放电空间的种子脉冲光形成为突发化，由于突发种子脉冲光BSP的入射时机与放电时机的偏差，出现与上述对比例相同的课题。希望将该偏差最小化，将放大突发脉冲光BAP的能量最大化。

2、第一实施方式

其次，对根据本公开的第一实施方式的激光装置进行说明。下面，对于根据第一实施方式的激光装置，对于与根据对比例的激光装置2的构成元素相同的部分，标注相同的附图标记，并且适当地省略说明。

2.1构成

图5以及图6示意地示出了根据第一实施方式的激光装置2a的构成。根据第一实施方式的激光装置2a包括作为MO的固态激光装置10a、作为PA的准分子放大器20a、监视模块30、快门40、激光控制部50以及同步电路60。而且，激光装置2a包括第一光传感器70、第二光传感器71、分束器72以及计时器73。

在第一实施方式中，固态激光装置10a构成为输出上述的突发种子脉冲光BSP，对于这一点后面详细说明。分束器72配置在固态激光装置10a与准分子放大器20a之间的突发种子脉冲光BSP的光路上。分束器72反射突发种子脉冲光BSP中的一部分。

第一光传感器70是例如对紫外光具有灵敏度的光电二极管，接受被分束器72反射的反射光。第一光传感器70在接受到反射光时，生成第一检测信号D1后发送给计时器73。即、第一光传感器70是检测从固态激光装置10a输出突发种子脉冲光BSP的时机的传感器。需要说明的是，与对比例的情况相同地，透过分束器72的突发种子脉冲光BSP入射到准分子放大器20a的放电空间。

在第一实施方式中，包含在准分子放大器20a的激光腔21形成有放电观察用窗口21c。第二光传感器71配置在受光面与放电观察用窗口21c相对的位置。

第二光传感器71经由放电观察用窗口21c接受在准分子放大器20a的放电空间中产生的放电光的一部分。放电光中包括紫外激光以及可见光。第二光传感器71是例如对紫外或者可见光具有灵敏度的传感器，由光电二极管或者光电管构成。第二光传感器71在检测到放电光时，生成第二检测信号D2并发送给计时器73。即、第二光传感器71是检测在放电空间中产生放电的时机的放电传感器。

计时器73计算从第一光传感器70接收到第一检测信号D1的时刻起到从第二光传感器71接收到第二检测信号D2的时刻为止的延迟时间。计时器73将延迟时间的计测值D输入到激光控制部50。激光控制部50基于计测值D，校正同步电路60输出第一内部触发信号Tr1起到输出第二内部触发信号Tr2为止的触发延迟时间Tmod，在后面详细说明。需要说明的是，触发延迟时间Tmod的校正相当于校正使固态激光装置10a输出突发种子脉冲光BSP的时机。

在第一实施方式中，如图6示出，固态激光装置10a在包括半导体激光器11、半导体光放大器12、掺钛蓝宝石放大器13、波长转换系统14、固态激光控制部15的基础上，包括突发脉冲生成器16。突发脉冲生成器16根据基于后述的目标突发脉冲数据BPDt的设定数据，生成突发脉冲信号BPS，在后面详细说明。突发脉冲生成器16由例如可编程的函数发生器构成。

突发脉冲生成器16中从同步电路60输入有在对比例中说明的第二内部触发信号Tr2。突发脉冲生成器16根据第二内部触发信号Tr2的输入，将突发脉冲信号BPS输入半导体光放大器12。突发脉冲信号BPS是电流控制信号。半导体光放大器12根据输入的突发脉冲信号BPS，变更放大率、脉冲数、脉冲宽度以及脉冲间隔，生成突发状的种子脉冲光。与对比例相同地，该种子脉冲光被掺钛蓝宝石放大器13放大，通过波长转换系统14进行波长转换。其结果，从固态激光装置10a输出上述的突发种子脉冲光BSP。

除了上述的放电观察用窗口21c形成在激光腔21之外，准分子放大器20a与根据对比例的准分子放大器20的构成相同。准分子放大器20a在从固态激光装置10a向放电空间入射突发种子脉冲光BSP的时机进行放电。准分子放大器20a通过一次放电，放大突发种子脉冲光BSP，作为放大突发脉冲光BAP输出。

监视模块30具有与对比例相同的构成，对放大突发脉冲光BAP的一部分进行采样，通过能量传感器33计测放大突发脉冲光BAP的能量。在本实施方式中，能量传感器33作为计测值E计测包含在一个放大突发脉冲光BAP中的多个脉冲的能量之和。

并且，监视模块30通过波长监视器34计测放大突发脉冲光BAP的波长。监视模块30将放大突发脉冲光BAP的能量的计测值E以及波长的计测值λ的值发送给激光控制部50。

通过监视模块30的放大突发脉冲光BAP经由快门40供给至激光照射装置3。在本实施方式中，包含在激光照射装置3中的激光照射控制部3a将发光触发信号Tr0、目标波长λt、目标突发脉冲数据BPDt发送给激光控制部50。激光控制部50向激光照射控制部3a发送照射许可信号Ps。

目标突发脉冲数据BPDt包括规定激光照射装置3期望的放大突发脉冲光BAP的波形的各种参数。目标突发脉冲数据BPDt中包括例如目标突发脉冲能量Et、包含在放大突发脉冲光BAP中的脉冲的目标频率ft、目标脉冲宽度Twf、脉冲数m。脉冲数m至少为2以上即可。在本实施方式中，脉冲数m设为“5”。

与对比例相同地，激光控制部50对比波长的计测值λ和目标波长λt，变更设在半导体激光器11的波长数据λ1，以使计测值λ接近目标波长λt。并且，激光控制部50对比突发脉冲能量的计测值E和目标突发脉冲能量Et，变更充电器23的充电电压V，以使计测值E接近目标突发脉冲能量Et。

2.2定义

2.2.1放大突发脉冲光的波形

图7示出了规定放大突发脉冲光BAP的波形的各种参数。放大突发脉冲光BAP包括m个脉冲P₁～P_m。将第n个脉冲P_n的峰值强度记载为Ip(n)，脉冲宽度记载为Tw(n)。脉冲宽度Tw(n)是例如半高全宽。并且，从第一个脉冲P₁起到第n个脉冲P_n为止的脉冲间隔记载为Td(n)。这些参数对应于包含在目标突发脉冲数据BPDt中的参数。

2.2.2突发脉冲信号的波形

图8示出了规定包含在固态激光装置10a中的突发脉冲生成器16所生成的突发脉冲信号BPS的波形的各种参数。与放大突发脉冲光BAP对应地，突发脉冲信号BPS包括m个脉冲信号G₁～G_m。第n个脉冲信号G_n的信号强度为Ipg(n)，脉冲宽度为Twg(n)。并且，从第一个脉冲信号G₁起到第n个脉冲信号G_n为止的脉冲间隔为Tdg(n)。脉冲信号G_n是大致矩形形状。基于目标突发脉冲数据BPDt，由激光控制部50算出这些参数的值。

2.3动作

2.3.1基本动作时机

图9示出了根据第一实施方式的激光装置2a的激光振荡动作中的基本的动作时机。首先，同步电路60经由激光控制部50从激光照射控制部3a接收发光触发信号Tr0。同步电路60在接收到发光触发信号Tr0时，几乎同时生成第一内部触发信号Tr1，并输出到触发校正部24。

需要说明的是，在本说明书中，激光装置2a的激光振荡动作有时包括使准分子放大器20a与固态激光装置10a激光振荡而从固态激光装置10a输出的突发种子脉冲光BSP同步放电。

触发校正部24基于充电电压V的设定值校正上述的时间Tpac，从输入第一内部触发信号Tr1起经过时间Tpac之后，生成开关信号S并输入开关22a。开关22a通过开关信号S变成接通状态时，经过时间Tpas之后，在放电空间中开始放电。第二光传感器71检测放电的开始时机。需要说明的是，通过触发校正部24进行的时间Tpac的校正，通过控制时间Tpat始终是固定值。

同步电路60在输出第一内部触发信号Tr1起经过了触发延迟时间Tmod后，生成第二内部触发信号Tr2，并输出到突发脉冲生成器16。在输入有第二内部触发信号Tr2时，突发脉冲生成器16在经过一定时间Tmo0后，将突发脉冲信号BPS输入半导体光放大器12。

半导体光放大器12根据突发脉冲信号BPS的输入，生成突发状的种子脉冲光。该种子脉冲光被掺钛蓝宝石放大器13放大，并且通过波长转换系统14进行波长转换的结果，从固态激光装置10a输出突发种子脉冲光BSP。由第一光传感器70检测突发种子脉冲光BSP的输出时机。

从固态激光装置10a输出的突发种子脉冲光BSP入射到准分子放大器20a的放电空间。在放电空间中，与突发种子脉冲光BSP的入射几乎同时产生上述的放电，对突发种子脉冲光BSP进行放大。被放大的突发种子脉冲光BSP作为放大突发脉冲光BAP，从准分子放大器20a输出。

2.3.2触发延迟时间的校正处理

从固态激光装置10a输出突发种子脉冲光BSP的输出时机通过触发延迟时间Tmod得到调整。触发延迟时间Tmod设定为突发种子脉冲光BSP从固态激光装置10a输出起到入射至放电空间为止的时间达到目标延迟时间Dt。该目标延迟时间Dt是突发种子脉冲光BSP输入到固态激光装置10a起到开始放电为止所需时间。

在突发种子脉冲光BSP的输出时机恰当的情况下，突发种子脉冲光BSP入射放电空间的时机与在放电空间内产生放电的时机大致一致，突发种子脉冲光BSP的放大效率较高。在这种情况下，计时器73计测的延迟时间的计测值D与目标延迟时间Dt大致一致。

但是，由于种种原因，突发种子脉冲光BSP的输出时机出现偏差，当输出时机不恰当的情况下，突发种子脉冲光BSP入射放电空间的时机与在放电空间内产生放电的时机出现偏差，突发种子脉冲光BSP的放大效率下降。在这种情况下，延迟时间的计测值D与目标延迟时间Dt之间出现差异。

图10是说明用于使延迟时间的计测值D接近目标延迟时间Dt的触发延迟时间Tmod的校正动作的流程图。在激光振荡动作中执行该校正动作。下面，说明该校正动作。

通过激光照射控制部3a在将快门40设为打开状态后执行触发延迟时间Tmod的校正动作。首先，激光控制部50将触发延迟时间Tmod设为初始值Tmod0(步骤S10)。其次，激光控制部50向同步电路60发送触发延迟时间Tmod的数据(步骤S11)。其次，激光控制部50读入目标延迟时间Dt(步骤S12)。

其次，激光控制部50生成发光触发信号Tr0后输入到同步电路60(步骤S13)。这时，激光控制部50无需从激光照射控制部3a接收发光触发信号Tr0，自主生成发光触发信号Tr0并输入到同步电路60。同步电路60在输入有发光触发信号Tr0时，输出第一内部触发信号Tr1，在从输出第一内部触发信号Tr1起经过了触发延迟时间Tmod后，输出第二内部触发信号Tr2。由此，进行来自固态激光装置10a的突发种子脉冲光BSP的输出和准分子放大器20a的放电。

对于计时器73，从检测突发种子脉冲光BSP的输出时机的第一光传感器70输入第一检测信号D1，从检测放电时机的第二光传感器71输入第二检测信号D2。计时器73基于第一检测信号D1和第二检测信号D2计测延迟时间，并且将计测值D输出到激光控制部50(步骤S14)。

激光控制部50基于下面的公式(3)算出延迟时间的计测值D和目标延迟时间Dt之差△D(步骤S15)。

△D＝D-Dt……(3)

之后，激光控制部50算出差△D后，校正触发延迟时间Tmod(步骤S16)。具体地，将在触发延迟时间Tmod加上差△D的值作为新的触发延迟时间Tmod。由此，触发延迟时间Tmod和目标延迟时间Dt的关系实现恰当化。激光控制部50向同步电路60发送被校正的触发延迟时间Tmod的数据(步骤S17)。

其次，激光控制部50判断目标延迟时间Dt是否被更新(步骤S18)。该目标延迟时间Dt的更新在后述的振荡控制中进行。激光控制部50在目标延迟时间Dt没有被更新时(步骤S18中NO)，将处理返回到步骤S13。激光控制部50在目标延迟时间Dt被更新时(步骤S18中YES)，将处理返回到步骤S12。

2.3.3振荡控制

图11A以及图11B是示出激光装置2a的实际动作时的振荡控制流程的流程图。图11A是对应于在本振荡动作之前进行的振荡准备动作的部分。图11B是对应于本振荡动作的部分。

下面，说明激光装置2a的振荡控制。首先，激光控制部50将快门40设为关闭状态(步骤S20)。其次，激光控制部50从激光照射控制部3a接收目标突发脉冲数据BPDt(步骤S21)。在该步骤S21中，激光控制部50进行图12的流程图示出的处理。激光控制部50从接收到的目标突发脉冲数据BPDt，取得目标突发脉冲能量Et、目标频率ft、目标脉冲宽度Twf以及脉冲数m(步骤S40)。

其次，激光控制部50利用目标频率ft，基于下面的公式(4)，算出目标脉冲间隔Tdt(n)(步骤S41)。

Tdt(n)＝(n-1)/ft……(4)

其中，n＝1、2、……、m。

之后，激光控制部50利用目标脉冲宽度Twf，基于下面的公式(5)，算出目标脉冲宽度Twt(n)(步骤S42)。

Twt(n)＝Twt……(5)

即、在本实施方式中，激光控制部50将目标脉冲宽度Twt(n)全部设为固定值Twf。

返回图11A，激光控制部50向突发脉冲生成器16发送设定数据(步骤S22)。在该步骤S22中，激光控制部50进行图13的流程图示出的处理。设定数据包括信号强度Ipg(n)、脉冲间隔Tdg(n)、脉冲宽度Twg(n)、脉冲数m。

首先，激光控制部50如下面的公式(6)示出，设定信号强度Ipg(n)(步骤S50)。

Ipg(n)＝Ipg0……(6)

即、信号强度Ipg(n)设为固定值Ipg0。固定值Ipg0例如根据目标突发脉冲能量Et决定。

其次，激光控制部50如下面的公式(7)示出，设定脉冲间隔Tdg(n)(步骤S51)。

Tdg(n)＝Tdt(n)……(7)

即、脉冲间隔Tdg(n)设为目标脉冲间隔Tdt(n)。

激光控制部50如下面的公式(8)示出，设定脉冲宽度Twg(n)(步骤S52)。

Twg(n)＝Twt(n)……(8)

即、脉冲宽度Twg(n)设为目标脉冲宽度Twt(n)。

激光控制部50将在步骤S50～S52中设定的包括信号强度Ipg(n)、脉冲间隔Tdg(n)以及脉冲宽度Twg(n)的设定数据发送给突发脉冲生成器16(步骤S53)。

返回图11A，激光控制部50将充电器23的充电电压V设为固定值V0(步骤S23)，在固定充电电压V的情况下使固态激光装置10a以及准分子放大器20a进行激光振荡动作(步骤S24)。具体地，激光控制部50无需从激光照射控制部3a接收发光触发信号Tr0，而是自主生成后输入到同步电路60。发光触发信号Tr0以规定的重复频率Rp输入同步电路60。固态激光装置10a以及准分子放大器20a与发光触发信号Tr0同步进行上述的激光振荡动作。

与该激光振荡动作同步，如图14的流程图示出，由能量传感器33进行突发脉冲能量的计测。能量传感器33通过检测放大突发脉冲光BAP的入射，检测在准分子放大器20a中是否产生放电(步骤S60)。能量传感器33检测到放电时(步骤S60中YES)，计测突发脉冲能量(步骤S61)。激光控制部50从能量传感器33接收突发脉冲能量的计测值E，并写入未图示的存储器中(步骤S62)。之后，每当产生放电时，进行步骤S61以及步骤S62的处理。

返回图11A，激光控制部50在进行激光振荡动作过程中，进行上述的目标延迟时间Dt的优化(步骤S25)。在该步骤S25中，激光控制部50进行图15的流程图示出的处理。首先，激光控制部50将计数器J的值设为“1”(步骤S70)，将目标延迟时间Dt设为初始值Dt0(步骤S71)。该初始值Dt0是对应于上述的触发延迟时间Tmod的初始值Tmod0的值。激光控制部50为同步电路60设定初始值Tmod0，作为触发延迟时间Tmod。

激光控制部50判断是否由能量传感器33计测突发脉冲能量，且存储在存储器的计测值E被更新(步骤S72)。激光控制部50在计测值E被更新时(步骤S72中YES)，从存储器读入计测值E(步骤S73)，与计数器J相对应地写入图16示出的表T1中(步骤S74)。在图16中，E(J)表示与计数器J对应的计测值E。

并且，激光控制部50从计时器73接收延迟时间的计测值D(步骤S75)，将接收到的计测值D与计数器J相对应地写入表T1中(步骤S76)。在图16中，D(J)表示与计数器J对应的计测值D。

激光控制部50判断计数器J是否为最大值Jmax(步骤S77)。激光控制部50在计数器J不是最大值Jmax时(步骤S77中NO)，作为目标延迟时间Dt，设定在当前的目标延迟时间Dt加上一定时间△Dt的值(步骤S78)。这时，激光控制部50将从触发延迟时间Tmod减去一定时间△Dt的值作为触发延迟时间Tmod设在同步电路60。之后，在当前的计数器J加上1(步骤S79)，返回步骤S72。

直到计数器J变成最大值Jmax的期间，重复进行步骤S72～步骤S79的处理。计数器J变成最大值Jmax时(步骤S77中YES)，激光控制部50从表T1取得E(J)变成最大的D(J)，将其作为最佳延迟时间Dopt(步骤S80)。之后，激光控制部50将目标延迟时间Dt设为最佳延迟时间Dopt(步骤S81)。这时，激光控制部50在同步电路60设定与最佳延迟时间Dopt对应的触发延迟时间Tmod。

返回图11A，激光控制部50进行突发脉冲能量的反馈控制(能量反馈控制)(步骤S26)。在该步骤S26中，激光控制部50进行图17的流程图示出的处理。激光控制部50判断是否由能量传感器33计测突发脉冲能量，并且存储在存储器的计测值E被更新(步骤S90)。激光控制部50在计测值E被更新的情况下(步骤S90中YES)，从存储器读入计测值E(步骤S91)。

其次，激光控制部50基于下面的公式(9)，算出突发脉冲能量的计测值E与目标突发脉冲能量Et之差△E。

△E＝E-Et……(9)

之后，激光控制部50判断差△E是否在下面的公式(10)表示的容许范围内(步骤S93)。

|△E|≤△Emax……(10)

激光控制部50在差△E在容许范围内时(步骤S93中YES)，将标志F1设为“0”(步骤S94)。另一方面，激光控制部50在差△E在容许范围外时(步骤S93中NO)，将标志F1设为“1”(步骤S95)。之后，激光控制部50基于差△E校正充电电压V(步骤S96)。具体地，激光控制部50作为充电电压V重新设定从当前的充电电压V的设定值减去在差△E乘以规定的增益值G的值的值。

返回图11A，激光控制部50判断标志F1是否为“0”(步骤S27)。激光控制部50在标志F1不是“0”时(步骤S27中NO)，返回步骤S26，再次执行突发脉冲能量的反馈控制。另一方面，激光控制部50在标志F1是“0”时(步骤S27中YES)，停止固态激光装置10a以及准分子放大器20a的激光振荡动作(步骤S28)，将快门40设为打开状态(步骤S29)。通过以上步骤，结束激光器振荡的准备动作。

其次，转入图11B，激光控制部50向激光照射控制部3a发送照射许可信号Ps(步骤S30)。激光控制部50从激光照射控制部3a接收到发光触发信号Tr0时，将接收到的发光触发信号Tr0输入同步电路60，从而使固态激光装置10a以及准分子放大器20a进行激光振荡动作。从激光照射控制部3a向激光控制部50以重复频率Rp发送发光触发信号Tr0。

激光控制部50进行突发脉冲能量的反馈控制(步骤S31)。该步骤S31与步骤S26相同，所以省略说明。激光控制部50判断标志F1是否为“0”(步骤S32)。激光控制部50在标志F1不是“0”时(步骤S32中NO)，将快门40设为关闭状态(步骤S34)，处理返回至振荡准备动作的步骤S23。

激光控制部50在标志F1为“0”时(步骤S32中YES)，判断从激光照射控制部3a接收的目标突发脉冲数据BPDt是否被更新(步骤S33)。激光控制部50在目标突发脉冲数据BPDt没有被更新时(步骤S33中NO)，返回步骤S31，再次进行突发脉冲能量的反馈控制。另一方面，激光控制部50在目标突发脉冲数据BPDt被更新时(步骤S33中YES)，处理返回至振荡准备动作的步骤S20。

需要说明的是，在上述动作中，激光控制部50恰当地进行对于波长监视器34取得波长的计测值λ的控制和基于计测值λ和目标波长λt的半导体激光器11的波长控制，在此省略了说明。

2.4效果

在第一实施方式中，在基于计时器73的计测值D的触发延迟时间Tmod的校正处理的基础上，还基于突发脉冲能量的计测值E，进行目标延迟时间Dt的恰当化。目标延迟时间Dt的恰当化是检测计测值E变为最大的最佳延迟时间Dopt的动作。从而，根据第一实施方式，入射放电空间的突发种子脉冲光BSP的入射时机与放电时机的偏差变得最小，突发脉冲能量变得最大。而且，根据第一实施方式，可以得到放电空间中的突发种子脉冲光BSP的放大效率变得稳定，突发脉冲能量变得稳定的效果。

需要说明的是，在第一实施方式中，由波长监视器34进行了波长计测，但是，在无需进行高精度的波长控制时，还可以省略波长监视器34。

并且，在第一实施方式中，为了检测来自固态激光装置10a的突发种子脉冲光BSP的输出时机，设置了第一光传感器70以及分束器72，但是，还可以省略这些。这是因为在固态激光装置10a中，突发种子脉冲光BSP的输出时机相对于第二内部触发信号Tr2的输入的波动较小。还可以不配置第一光传感器70以及分束器72，从激光控制部50向计时器73发送第二内部触发信号Tr2。在这种情况下，计时器73计测从激光控制部50接收到第二内部触发信号Tr2起到从第二光传感器71接收到第二检测信号D2的时刻为止的延迟时间，作为上述计测值D。

并且，在第一实施方式中，由第二光传感器71检测放电时机，但是，还可以不设置第二光传感器71，由能量传感器33算出放电时机。

3、第二实施方式

其次，说明本公开的根据第二实施方式的激光装置。根据第二实施方式的激光装置在根据第一实施方式的激光装置的功能的基础上，还包括控制供给激光照射装置3的放大突发脉冲光BAP的波形的功能。下面，对于与根据第一实施方式的激光装置2a的构成元素相同的部分标注相同的附图标记，并且适当地省略说明。

3.1构成

图18示意地示出了根据第二实施方式的激光装置2b的构成。激光装置2b在监视模块30与激光控制部50之间包括脉冲波形分析部80，监视模块30具备光传感器33a，以此来代替能量传感器33。激光装置2b的其它的构成与根据第一实施方式的激光装置2a的构成基本上相同。

光传感器33a是可以计测包含在放大突发脉冲光BAP中的m个脉冲P₁～P_m的各光强波形的高速光强传感器，由光电二极管或者光电管构成。光传感器33a输出检测到的各脉冲的光强波形，作为电压信号。作为高速光强传感器的具体例子，可以例举PIN光电二极管或双平面管。

脉冲波形分析部80连接于光传感器33a。脉冲波形分析部80将从光传感器33a输入的电压信号高速进行AD(Analog to Digital)转换，作为脉冲波形数据写入未图示的存储器中。脉冲波形分析部80以例如1ns以下的采样周期进行AD。并且，脉冲波形分析部80基于写入存储器的脉冲波形数据，计测表示各脉冲的特征的多个参数，并将各计测值输入到激光控制部50。该参数包括各脉冲的峰值强度、脉冲间隔、脉冲宽度、突发脉冲能量。

在本实施方式中，突发脉冲能量的计测值E通过由脉冲波形分析部80对脉冲波形进行积分来得到。需要说明的是，脉冲波形分析部80可以通过未图示的模拟积分电路读入输出波形的峰值，从而计测突发脉冲能量。该模拟积分电路可以是对于通过准分子放大器20a的一次放电被放大的放大突发脉冲光BAP的整体脉冲能量进行积分的电路。该模拟积分电路的积分时间可以是准分子放大器20a的放电时间以上，例如可以是几十ns以上且几μs以下。并且，脉冲波形分析部80可以通过对数字形式的脉冲波形进行积分处理，从而计测突发脉冲能量。

并且，在本实施方式中，从激光照射控制部3a发送到激光控制部50的目标突发脉冲数据BPDt包括规定包含在放大突发脉冲光BAP中的多个脉冲的参数和目标突发脉冲能量Et。具体地，目标突发脉冲数据BPDt包括各脉冲的目标峰值强度Ipt(n)、目标脉冲间隔Tdt(n)、目标脉冲宽度Twt(n)以及脉冲数m。

3.2动作

3.2.1基本动作时机

图19示出了根据第二实施方式的激光装置2b的激光振荡动作中的基本动作时机。在本实施方式中，如图19示出，突发脉冲信号BPS的各信号强度被调整为包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的峰值强度大致相等。这是因为如果将突发脉冲信号BPS的各信号强度设为一定，则根据放电波形WF的形状，包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的峰值强度发生变化。

3.2.2触发延迟时间的校正处理

第二实施方式中的触发延迟时间Tmod的校正处理与第一实施方式相同。本实施方式中，进行图10的流程图示出的处理，触发延迟时间Tmod和目标延迟时间Dt的关系被恰当化。

3.2.3振荡控制

图20A以及图20B是示出激光装置2b的实际动作时的振荡控制流程的流程图。图20A是对应于在本振荡动作之前进行的振荡准备动作的部分。图20B是对应于本振荡动作的部分。

下面，说明激光装置2b的振荡控制。与第一实施方式相同地，激光控制部50将快门40设为关闭状态(步骤S100)，从激光照射控制部3a接收目标突发脉冲数据BPDt(步骤S101)。在该步骤S101中，激光控制部50进行图21示出的处理。激光控制部50从接收到的目标突发脉冲数据BPDt取得目标突发脉冲能量Et、目标峰值强度Ipt(n)、目标脉冲间隔Tdt(n)、目标脉冲宽度Twt(n)以及脉冲数m(步骤S120)。

其次，激光控制部50向突发脉冲生成器16发送设定数据(步骤S102)。设定数据包括信号强度Ipg(n)、脉冲间隔Tdg(n)、脉冲宽度Twg(n)、脉冲数m。激光控制部50如下面的公式(11)～(13)示出，生成设定数据后发送给突发脉冲生成器16。

Ipg(n)＝Ipt(n)……(11)

Tdg(n)＝Tdt(n)……(12)

Twg(n)＝Twt(n)……(13)

其中，n＝1、2、……、m。

其次，与第一实施方式相同地，激光控制部50将充电器23的充电电压V设为固定值V0(步骤S103)，在使充电电压V一定的情况下使固态激光装置10a以及准分子放大器20a进行激光振荡动作(步骤S104)。与该激光振荡动作同步，如图22的流程图示出，由脉冲波形分析部80进行脉冲波形分析。首先，脉冲波形分析部80将计数器I的值设为“1”(步骤S130)。其次，脉冲波形分析部80通过检查光传感器33a检测到放大突发脉冲光BAP，从而检测在准分子放大器20a中是否产生放电(步骤S131)。

脉冲波形分析部80在检测到放电时(步骤S131中YES)，基于光传感器33a的输出信号，计测包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的脉冲波形，作为脉冲波形数据写入存储器(步骤S132)。脉冲波形分析部80判断计数器I是否为最大值Imax(步骤S133)。脉冲波形分析部80在计数器I不是最大值Imax时(步骤S133中NO)，在当前的计数器I加上1(步骤S134)，返回步骤S131。

直到计数器I变成最大值Imax的期间，重复进行步骤S131～步骤S134的处理。在计数器I变为最大值Imax时(步骤S133中YES)，脉冲波形分析部80读出存储在存储器的多个脉冲波形数据，并将其平均化(步骤S135)。具体地，脉冲波形分析部80累计存储在存储器的Imax个脉冲波形数据，并且除以Imax，从而求出平均。最大值Imax是例如在1～10000的范围内的值。

之后，脉冲波形分析部80基于平均化的脉冲波形数据，计测突发脉冲能量、峰值强度、脉冲间隔、脉冲宽度(步骤S136)。脉冲波形分析部80将计测到的各脉冲的计测数据E、Ip(n)、Td(n)、Tw(n)写入图23示出的表T2(步骤S137)。脉冲波形分析部80例如通过测量各脉冲的半高全宽来求出Tw(n)。之后，每当产生放电时，进行步骤S130～步骤S137的处理。

返回图20A，激光控制部50在激光振荡动作过程中，优化上述的目标延迟时间Dt(步骤S105)。在该步骤S105中，激光控制部50进行图24的流程图示出的处理。只有步骤S143～步骤S144以及步骤S151与第一实施方式不同。首先，激光控制部50将计数器J的值设为“1”(步骤S141)，将目标延迟时间Dt设为初始值Dt0(步骤S142)。

激光控制部50判断存储在表T2中的计测数据是否被更新(步骤S143)。激光控制部50在计测数据被更新时(步骤S143中YES)，从表T2读出峰值强度的计测值Ip(n)(步骤S144)。激光控制部50如下面的公式(14)示出将读出的计测值Ip(n)相加，从而算出峰值强度的相加值Isum(J)(步骤S145)。相加值Isum(J)对应于突发脉冲能量。

Isum(J)＝Ip(1)+Ip(2)+……+Ip(m)……(14)

激光控制部50将算出的相加值Isum(J)与计算器J相对应地写入图25示出的表T3中(步骤S145)。并且，激光控制部50从计时器73接收延迟时间的计测值D(步骤S146)，将接收到的计测值D与计数器J相对应地写入表T3中(步骤S147)。

激光控制部50判断计数器J是否为最大值Jmax(步骤S148)。激光控制部50在计数器J不是最大值Jmax的情况下(步骤S148中NO)，作为目标延迟时间Dt设定在当前的目标延迟时间Dt加上一定时间△Dt的值(步骤S149)。之后，在当前的计数器J加上“1”(步骤S150)，返回步骤S143。

直到计数器J变为最大值Jmax的期间，重复进行步骤S143～步骤S150的处理。当计数器J变为最大值Jmax时(步骤S148中YES)，激光控制部50从表T3取得Isum(J)变为最大的D(J)，将其作为最佳延迟时间Dopt(步骤S151)。之后，激光控制部50将目标延迟时间Dt设为最佳延迟时间Dopt(步骤S152)。这时，激光控制部50为同步电路60设定对应于最佳延迟时间Dopt的触发延迟时间Tmod。

返回图20A，激光控制部50进行突发脉冲的参数反馈控制(步骤S106)。在该步骤S106中，激光控制部50进行图26的流程图示出的处理。激光控制部50判断存储在表T2中的计测数据是否被更新(步骤S160)。激光控制部50在计测数据被更新时(步骤S160中YES)，从表T2读出峰值强度的计测值Ip(n)和脉冲宽度的计测值Tw(n)(步骤S161)。

其次，激光控制部50算出计测波形与目标波形之差(步骤S162)。具体地，激光控制部50基于下面的公式(15)，算出峰值强度的计测值Ip(n)与目标峰值强度Ipt(n)之差△Ip(n)。并且，激光控制部50基于下面的公式(16)，算出脉冲宽度的计测值Tw(n)与目标脉冲宽度Twt(n)之差△Tw(n)(步骤S162)。

△Ip(n)＝Ip(n)-Ipt(n)……(15)

△Tw(n)＝Tw(n)-Twt(n)……(16)

在这里，没有算出脉冲间隔的计测值Td(n)与目标脉冲间隔Tdt(n)之差，但是，并不限定于此，还可以算出该差。

激光控制部50判断计测波形与目标波形之差是否在容许范围内(步骤S163)。具体地，激光控制部50判断差△Ip(n)是否在以下面的公式(17)表示的容许范围内，而且，差△Tw(n)是否在以下面的公式(18)表示的容许范围内。

|△Ip(n)|≤△Ipmax(n)……(17)

|△Tw(n)|≤△Twmax(n)……(18)

激光控制部50在差△Ip(n)以及差△Tw(n)分别在容许范围内时(步骤S163中YES)，将标志F2设为“0”(步骤S164)。另一方面，激光控制部50在差△Ip(n)和差△Tw(n)中的至少任意一个在容许范围外时(步骤S163中NO)，将标志F2设为“1”(步骤S165)。

激光控制部50基于差△Ip(n)以及差△Tw(n)，校正突发脉冲信号BPS(步骤S166)。具体地，校正突发脉冲信号BPS中的信号强度Ipg(n)和脉冲宽度Twg(n)。激光控制部50将从当前的信号强度Ipg(n)减去在差△Ip(n)乘以规定的增益值Kn的值的值设为新的信号强度Ipg(n)。并且，激光控制部50将从当前的脉冲宽度Twg(n)减去在差△Tw(n)乘以规定的增益值Ln的值的值设为新的脉冲宽度Twg(n)。

激光控制部50将校正的突发脉冲信号BPS发送到突发脉冲生成器16(步骤S167)。由此，从固态激光装置10a校正突发种子脉冲光BSP的波形。

返回图20A，判断标志F2是否为“0”(步骤S107)。激光控制部50在标志F2不是“0”时(步骤S107中NO)，返回步骤S106，再次进行突发脉冲的参数反馈控制。另一方面，激光控制部50在标志F2为“0”时(步骤S107中YES)，进入步骤S108，进行突发脉冲能量的反馈控制。该步骤S108与通过图17的流程图说明的第一实施方式的步骤S26相同，所以省略其说明。需要说明的是，作为步骤S108中的突发脉冲能量的计测值E，还可以使用脉冲波形分析部80通过将脉冲波形积分处理而计测到的计测值，还可以使用上述的相加值Isum(J)。

激光控制部50判断标志F1是否为“0”(步骤S109)，当标志F1不是“0”时(步骤S109中NO)，返回步骤S108，再次执行突发脉冲能量的反馈控制。另一方面，激光控制部50在标志F1是“0”时(步骤S109中YES)，停止固态激光装置10a以及准分子放大器20a的激光振荡动作(步骤S110)，将快门40设为打开状态(步骤S111)。通过以上步骤，结束激光器振荡的准备动作。

其次，转入图20B，激光控制部50向激光照射控制部3a发送照射许可信号Ps(步骤S112)。激光控制部50从激光照射控制部3a接收到发光触发信号Tr0后，将接收到的发光触发信号Tr0输入到同步电路60，从而使固态激光装置10a以及准分子放大器20a进行激光振荡动作。从激光照射控制部3a向激光控制部50以重复频率Rp发送发光触发信号Tr0。

其次，激光控制部50判断存储在表T2的突发脉冲能量的计测数据是否被更新(步骤S113)。激光控制部50在计测数据没有被更新时(步骤S113中NO)，重复执行步骤S113的判断。激光控制部50在计测数据被更新时(步骤S113中YES)，进入步骤S114。在步骤S114中，激光控制部50进行突发脉冲能量的反馈控制。该步骤S114与步骤S108相同，所以省略其说明。其次，进行突发脉冲的参数反馈控制(步骤S115)。该步骤S115与步骤S106相同，所以省略其说明。

激光控制部50判断标志F1以及标志F2是否均为“0”(步骤S116)。激光控制部50在标志F1或者标志F2不是“0”时(步骤S116中NO)，将快门40设为关闭状态(步骤S118)，将处理返回振荡准备动作的步骤S103。

激光控制部50在标志F1以及标志F2均为“0”时(步骤S116中YES)，判断从激光照射控制部3a接收的目标突发脉冲数据BPDt是否被更新(步骤S117)。激光控制部50在目标突发脉冲数据BPDt没有被更新时(步骤S117中NO)，返回步骤S113。另一方面，激光控制部50在目标突发脉冲数据BPDt被更新时(步骤S117中YES)，将处理返回振荡准备动作的步骤S100。

与第一实施方式相同地，激光控制部50适当地进行波长监视器34进行的波长的计测值λ的取得和基于计测值λ和目标波长λt的半导体激光器11的波长控制。

3.3效果

根据第二实施方式，可以控制放大突发脉冲光BAP的波形。并且，根据第二实施方式，计测供给激光照射装置3的放大突发脉冲光BAP的计测波形与目标波形之差，并且校正突发种子脉冲光BSP的波形，以使差变小。即、根据第二实施方式，基于目标突发脉冲数据BPDt，可以使放大突发脉冲光BAP的波形接近目标波形。

需要说明的是，在第二实施方式中，在目标延迟时间Dt的优化处理中，基于将包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的峰值强度相加的相加值Isum(J)求出了最佳延迟时间Dopt。作为一种代替，与第一实施方式相同地，还可以基于突发脉冲能量的计测值E(J)求出最佳延迟时间Dopt。在这种情况下，优选地，除了光传感器33a之外，在监视模块30内设置有与第一实施方式相同的能量传感器33，由能量传感器33计测突发脉冲能量。还可以设置用于向能量传感器33引导光的分束器。

4、第三实施方式

其次，说明本公开的根据第三实施方式的激光装置。根据第三实施方式的激光装置在根据第二实施方式的激光装置的功能的基础上，还包括控制包含在供给激光照射装置3的放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的波长的功能。下面，对于与根据第二实施方式的激光装置2b的构成元素相同的部分标注相同的附图标记，并且适当地省略说明。

4.1构成

图27以及图28示意地示出了根据第三实施方式的激光装置2c的构成。激光装置2c包括针对突发脉冲光的每一个脉冲可以变更波长的固态激光装置10b，波长监视器34可以针对每一个脉冲计测波长。激光装置2c的其它的构成与根据第二实施方式的激光装置2b的构成基本相同。

在本实施方式中，波长监视器34对于包含在放大突发脉冲光BAP中的m个脉冲P₁～P_m分别进行计测波长。波长监视器34将各脉冲P_n的计测波长作为计测波长数据λ(n)输出到激光控制部50。并且，在本实施方式中，从激光照射控制部3a向激光控制部50发送对于各脉冲P_n的目标波长λt(n)。

如图28示出，固态激光装置10b包括第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m、第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m以及合束器90。并且，固态激光装置10b包括掺钛蓝宝石放大器13、波长转换系统14、固态激光控制部15以及突发脉冲生成器16。其中，m对应于上述的脉冲数m。

第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m分别具有与第一实施方式以及第二实施方式中的半导体激光器11相同的构成。第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m分别单独设有波长数据。激光控制部50为第n半导体激光器11n设定波长数据λn。

第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m分别具有与第一实施方式以及第二实施方式中的半导体光放大器12相同的构成。第n半导体光放大器12n配置在对应于第n半导体激光器11n的位置，入射有从第n半导体激光器11n输出的激光。从突发脉冲生成器16向第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m输入突发脉冲信号BPS。第n半导体光放大器12n中输入有与信号强度Ipg(n)、脉冲宽度Twg(n)以及脉冲间隔Tdg(n)对应的脉冲信号G_n。

合束器90包括多个高反射镜91以及多个半透明反射镜92构成。根据脉冲数m适当地变更高反射镜91和半透明反射镜92的数量。合束器90将从第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m输出的多个激光结合成光路与一个光路轴一致后输出。来自合束器90的输出光的光路上配置有上述的掺钛蓝宝石放大器13以及波长转换系统14。

固态激光装置10b通过控制设在第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m的波长数据λ1～λm，从而可以单独变更从固态激光装置10b输出的突发种子脉冲光BSP的各脉冲的波长。

4.2动作

4.2.1振荡控制

图29A以及图29B是示出激光装置2c的实际动作时的振荡控制流程的流程图。除了在图20A以及图20B示出的流程图上增加了步骤S200～步骤S203之外，该流程图与第二实施方式基本相同。步骤S200增加在步骤S102与步骤S103之间。步骤S201以及步骤S202增加在步骤S105与步骤S106之间。步骤S203增加在步骤S115与步骤S116之间。

下面，说明第三实施方式的与第二实施方式的区别。在本实施方式中，在步骤S101，如图30示出，除了上述的目标突发脉冲数据BPDt之外，激光控制部50针对每一个脉冲从激光照射控制部3a接收目标波长λt(n)(步骤S210)。

在步骤S200中，激光控制部50经由固态激光控制部15为第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m设定波长数据λ1～λm。具体地，如图31示出，激光控制部50基于目标波长λt(n)，算出满足下面的公式(19)的波长数据λn(步骤S220)。

λn＝4λt(n)……(19)

之后，激光控制部50将算出的波长数据λ1～λm发送给第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m(步骤S221)。

在本实施方式中，在第二实施方式中利用图22说明的脉冲波形分析控制的基础上，激光控制部50还进行图32的流程图示出的波长计测控制。具体地，通过光传感器33a或者第二光传感器71检测准分子放大器20a中是否产生放电(步骤S230)。

波长监视器34在检测到放电时(步骤S230中YES)，计测包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的波长(步骤S231)。激光控制部50从波长监视器34接收计测波长数据λ(1)～λ(m)，并写入未图示的存储器(步骤S232)。之后，每当产生放电时，进行步骤S231以及步骤S232的处理。

在步骤S201中，激光控制部50进行图33的流程图示出的波长反馈控制。具体地，激光控制部50判断存储在存储器的计测波长数据是否被更新(步骤S240)。激光控制部50在计测波长数据被更新时(步骤S240中YES)，从存储器读出计测波长数据λ(n)(步骤S241)。

其次，激光控制部50算出计测波长与目标波长之差(步骤S242)。具体地，激光控制部50基于下面的公式(20)，算出计测波长数据λ(n)与目标波长λt(n)之差△λ(n)。

△λ(n)＝λ(n)-λt(n)……(20)

激光控制部50将该计算从n为1起进行到m为止。

激光控制部50判断计测波长与目标波长差是否在容许范围内(步骤S243)。具体地，激光控制部50判断差△λ(n)是否在以下面的公式(21)表示的容许范围内。

|△λ(n)|≤△λmax(n)……(21)

激光控制部50将该判断从n为1起进行至m为止。

激光控制部50在n为1起到m为止的所有之差△λ(n)在容许范围内时(步骤S243中YES)，将标志F3设为“0”(步骤S244)。另一方面，激光控制部50在n为1起到m为止中的至少一个之差△λ(n)在容许范围外时(步骤S243中NO)，将标志F3设为“1”(步骤S245)。

激光控制部50基于差△λ(n)，校正波长数据λn(步骤S246)。具体地，从波长数据λn减去在差△λ(n)乘以“4”的值的值作为新的波长数据λn。激光控制部50将校正的计测波长数据λ(1)～λ(m)发送到第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m(步骤S247)。由此，固态激光装置10b分别校正包含在突发种子脉冲光BSP中的各脉冲的波长。

在图29A的步骤S202中，激光控制部50判断标志F3是否为“0”，当标志F3不是“0”时(步骤S202中NO)，将处理返回步骤S201。另一方面，激光控制部50在标志F3为“0”时(步骤S202中YES)，将处理转入步骤S106。

图29B的步骤S203与步骤S201相同，所以省略其说明。在本实施方式中，在步骤S203之后的步骤S116中，激光控制部50判断标志F1～F3是否全部为“0”。激光控制部50在标志F1～F3中的至少一个不是“0”时(步骤S116中NO)，将处理转入步骤S118。激光控制部50在标志F1～F3全部为“0”时，将处理转入步骤S117。

根据本实施方式的激光装置2c的其它的动作与第二实施方式相同。

4.3效果

根据第三实施方式，在供给激光照射装置3的放大突发脉冲光BAP的波形的基础上，还可以控制包含在波形中的各脉冲的波长。并且，根据第三实施方式，计测包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲的计测波长与目标波长之差，并且将各脉冲的波长校正为差变小。

需要说明的是，在第三实施方式中，由波长监视器34进行了波长计测，但是，无需进行高精度的波长控制时，还可以省略波长监视器34。在这种情况下，激光控制部50可以设定固态激光装置10a的振荡波长，不进行波长的反馈控制。

5、固态激光装置的变形例

5.1第一变形例

5.1.1构成

下面，说明固态激光装置的第一变形例。图34示出了根据第一变形例的固态激光装置10c的构成。固态激光装置10c包括第一固态激光装置211、第二固态激光装置212、分色镜213、高反射镜214、波长转换系统215、同步电路216以及固态激光控制部217。

第一固态激光装置211包括第一半导体激光器220、第一半导体光放大器221、第一放大器222以及波长转换部223。第一放大器222包括光纤放大器222a、固态放大器222b以及未图示的CW激励半导体激光器。波长转换部223包括LBO晶体223a以及CLBO晶体223b。

第一半导体激光器220单纵模式，作为第一种子光输出波长为约1030nm的CW光。第一半导体激光器220是例如分布反馈式半导体激光器。第一半导体光放大器221将第一种子光脉冲放大后生成规定的脉冲宽度的激光。下面，将通过第一半导体光放大器221生成的激光称为第一种子脉冲光。

光纤放大器222a是多级连接有掺杂了Yb的多个石英光纤的部件。固态放大器222b是掺杂了Yb的YAG晶体。光纤放大器222a以及固态放大器222b通过从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光被光激励。第一放大器222对从第一半导体光放大器221入射的第一种子脉冲光进行放大。

波长转换部223对通过第一放大器222放大的第一种子脉冲光进行波长转换，并且作为第一脉冲激光PL1输出。具体地，波长转换部223包括LBO晶体223a和CLBO晶体223b，从而根据第一种子脉冲光生成波长为约257.5nm的第四高次谐波，并将其作为第一脉冲激光PL1输出。

第二固态激光装置212包括第二半导体激光器230、第二半导体光放大器231、第二放大器232以及突发脉冲生成器233。第二半导体激光器230、第二半导体光放大器231以及突发脉冲生成器233构成突发种子脉冲生成器234。第二放大器232包括未图示的Er光纤放大器以及未图示的CW激励半导体激光器，Er光纤放大器中多级连接有掺杂了Er和Yb的多个石英光纤。

第二半导体激光器230是单纵模式，作为第二种子光输出波长为约1554nm的CW光。第二半导体激光器230例如是分布反馈式半导体激光器。优选地，第二半导体激光器230构成为通过变更半导体的温度设定，可以改变振荡波长。

突发脉冲生成器233具有与第一实施方式中的突发脉冲生成器16相同的构成。突发脉冲生成器233将从激光控制部50经由固态激光控制部217接收到的突发脉冲信号BPS输入第二半导体光放大器231。第二半导体光放大器231基于突发脉冲信号BPS，将第二种子光转换为突发状的激光。下面，将通过第二半导体光放大器231生成的突发状的激光称为第二种子脉冲光。

包含在第二放大器232中的Er光纤放大器通过从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光被光激励。第二放大器232对从第二半导体光放大器231入射的第二种子脉冲光进行放大。作为突发脉冲光PL2，第二放大器232输出放大的第二种子脉冲光。

分色镜213配置在从第一固态激光装置211输出的脉冲激光PL1被入射的位置。高反射镜214配置为高反射从第二固态激光装置212输出的突发脉冲光PL2，并且被高反射的突发脉冲光PL2入射到分色镜213。

在分色镜213涂布有如下膜，该膜使波长为约257.5nm的脉冲激光PL1高透过，并且高反射波长为约1554nm的突发脉冲光PL2。分色镜213配置为高透过的脉冲激光PL1的光路轴与高反射的突发脉冲激光PL2的光路轴一致。

波长转换系统215包括第一CLBO晶体240、第二CLBO晶体241、第一旋转台242、第二旋转台243、第一分色镜244、第二分色镜245以及高反射镜246。

第一CLBO晶体240、第一分色镜244、第二CLBO晶体241、第二分色镜245按照该顺序配置在脉冲激光PL1以及突发脉冲激光PL2的光路上。脉冲激光PL1和突发脉冲激光PL2入射到第一CLBO晶体240.

在第一CLBO晶体240，脉冲激光PL1和突发脉冲激光PL2重叠，生成对应于波长约257.5nm和波长约1554nm的和频且波长约220.9nm的突发脉冲激光PL3。未被波长转换的脉冲激光PL1以及突发脉冲激光PL2透过第一CLBO晶体240。

在第一分色镜244上涂布有如下的膜，该膜高反射脉冲激光PL1，且使突发脉冲激光PL2和突发脉冲激光PL3高透过。高透过第一分色镜244的突发脉冲激光PL2、PL3入射到第二CLBO晶体241。

在第二CLBO晶体241中，突发脉冲激光PL2和突发脉冲激光PL3重叠，生成对应于波长约1554nm和波长约220.9nm的和频且波长约193.4nm的突发脉冲激光PL4。未被波长转换的突发脉冲激光PL2、PL3透过第二CLBO晶体241。

在第二分色镜245上涂布有如下的膜，该膜高反射突发脉冲激光PL4，并且使突发脉冲激光PL2、PL3高透过。高反射镜246配置在被第二分色镜245高反射的突发脉冲激光PL4被高反射后从波长转换系统215输出的位置。突发脉冲光PL4对应于上述的突发种子脉冲光BSP。

第一旋转台242以可旋转方式保持第一CLBO晶体240。第二旋转台243以可旋转方式保持第二CLBO晶体241。

固态激光控制部217控制第一旋转台以及第二旋转台242、243的旋转动作。并且，固态激光控制部217控制第一半导体激光器220、第二半导体激光器230以及突发脉冲生成器233的动作。

5.1.2动作

其次，说明固态激光装置10c的动作。图35示出了将固态激光装置10c用作MO的激光装置的激光振荡动作中的基本动作时机。

固态激光控制部217从激光照射控制部3a经由激光控制部50接收目标突发脉冲数据BPDt。该目标突发脉冲数据BPDt作为设定数据发送到突发脉冲生成器233。

同步电路216在从上述的同步电路60输入有第二内部触发信号Tr2时，生成第三内部触发信号Tr3和第四内部触发信号Tr4。第三内部触发信号Tr3输入到第一半导体光放大器221。第四内部触发信号Tr4输入到突发脉冲生成器233。

第一半导体光放大器221根据第三内部触发信号Tr3的输入，对从第一半导体激光器220输出的第一种子光进行脉冲放大，并且生成第一种子脉冲光。其中，如图35示出，第一半导体光放大器221使第一种子脉冲光的脉冲宽度比突发脉冲的整体的脉冲宽度更长。

该第一种子脉冲光在第一放大器222进一步被放大后，入射到波长转换部223。波长转换部223根据入射的第一种子脉冲光生成第四高次谐波光。该第四高次谐波光作为脉冲激光PL1从第一固态激光装置211输出。

在向突发脉冲生成器233输入第四内部触发信号Tr4后，第二半导体光放大器231基于突发脉冲信号BPS，对从第二半导体激光器230输出的第二种子光进行脉冲放大，并且生成突发状的第二种子脉冲光。该第二种子脉冲光在第二放大器232进一步被放大后，作为突发脉冲光PL2从第二固态激光装置212输出。

脉冲激光PL1和突发脉冲光PL2入射到波长转换系统215。同步电路216调整第三内部触发信号Tr3和第四内部触发信号Tr4的时机，以使在波长转换系统215中，脉冲激光PL1在时间上与所有的突发脉冲光PL2重叠。其结果，从波长转换系统215作为突发种子脉冲光BSP输出波长为约193.4nm的突发脉冲光PL4。

5.1.3效果

固态激光装置10c生成并输出来自第一固态激光装置211的输出光和来自第二固态激光装置212的输出光的和频光的部件，能够输出高强度的突发种子脉冲光BSP。

并且，固态激光装置10c通过将来自第二固态激光装置212的第二输出光形成为突发脉冲从而生成突发种子脉冲光BSP，而不是将来自第一固态激光装置211的第一输出光形成为突发脉冲。第一输出光的波长为约257.5nm，相对于此，第二输出光的波长为约1554nm，所以与将来自第一固态激光装置211的输出光形成为突发状的情况相比，提高各脉冲的峰值强度，提高波长转换效率。而且，当将通过的非线性晶体数较少的第二输出光形成为突发状时，容易改变波长。

需要说明的是，还可以将第一输出光和第二输出光两个均形成为突发脉冲状。在这种情况下，进一步设置对于第一半导体光放大器221的突发脉冲生成器，由同步电路216使第一输出光和第二输出光的输出时机同步。

5.2第二变形例

5.2.1构成以及动作

下面，说明固态激光装置的第二变形例。图36以及图37示出了根据第二变形例的固态激光装置10d的构成。与上述的根据第三实施方式的固态激光装置10b相同地，固态激光装置10d针对突发脉冲光的每一个脉冲可以变更波长。固态激光装置10d具备突发种子脉冲生成器300，以此来代替突发种子脉冲生成器234，除此之外具有与根据第三实施方式的固态激光装置10b相同的构成。

如图37示出，突发种子脉冲生成器300包括与第三实施方式相同的突发脉冲生成器16、第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m、第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m以及合束器301。本变形例的合束器301由多个光纤构成，光纤通过熔接，连接于其它的光纤。合束器301的多个输入端连接有第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m，输出端连接有上述的第二放大器232。合束器301结合从第一半导体光放大器～第m半导体光放大器121～12m输出的多个激光的光路。

在本变形例中，与第三实施方式相同地，从激光照射控制部3a向激光控制部50发送对于包含在放大突发脉冲光BAP中的各脉冲Pn的目标波长λt(n)。在本变形例中，由固态激光装置10d生成和频光，所以激光控制部50基于目标波长λt(n)，算出满足下面的公式(22)的波长数据λbn后发送给第一半导体激光器～第m半导体激光器111～11m。

λbn＝2/(1/λt(n)-1/257.5)……(22)

固态激光装置10d的动作与根据第一变形例的固态激光装置10c的动作相同。并且，突发种子脉冲生成器300的动作与第三实施方式相同。

6、激光加工系统

6.1构成

图38是示出应用本发明的激光装置的激光加工系统400的图。除了上述的激光照射控制部3a之外，激光照射装置3包括工作台433、XYZ台434、光学系统436、机壳437以及框架438。光学系统436配置在机壳437内。机壳437和XYZ台434固定于框架438。激光装置2a和机壳437通过光路管5连接。

工作台433支撑被加工物441。被加工物441是照射脉冲激光来进行激光加工的对象，例如是包含碳原子的材料。XYZ台434支撑工作台433。XYZ台434可以向X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动，通过调整工作台433的位置，可以调整被加工物441的位置。XYZ台434调整被加工物441的位置，以便可以照射从光学系统436发射的脉冲激光。

光学系统436例如具备高反射镜436a～436c以及聚光透镜436d。高反射镜436a～436c以及聚光透镜436d分别固定于未图示的支架，在机壳437内配置在规定的位置。

高反射镜436a～436c以高反射率反射紫外区域的脉冲激光。高反射镜436a朝高反射镜436b反射从激光装置2a入射的脉冲激光，高反射镜436b向高反射镜436c反射脉冲激光。高反射镜436c向聚光透镜436d反射脉冲激光。高反射镜436a～436c例如在合成石英或氟化钙形成的透明基板的表面涂布有高反射脉冲激光的反射膜。

聚光透镜436d配置成将入射的脉冲激光经由窗口442聚光在被加工物441的表面。窗口442配置在聚光透镜436d与被加工物441之间的光路上，以通过未图示的O环密封在形成于机壳37的开口的状态固定。

作为惰性气体的氮气始终在机壳437的内部流动。机壳437设置有向机壳437吸入氮气的吸入端口437a以及从机壳437向外部排出氮气的排出端口437b。吸入端口37a以及排出端口37b可以连接未图示的吸气管和排出管。吸入端口437a连接有氮气供给源443。

而且，激光照射装置3具备衰减器452、屏蔽体453以及净化气体供给源454。在机壳437内，衰减器452配置在高反射镜436a与高反射镜436b之间的光路上。衰减器452包括例如两个局部反射镜452a及452b以及这些局部反射镜的旋转台452c及452d。两个局部反射镜452a以及452b是根据脉冲激光的入射角度，透过率发生变化的光学元件。局部反射镜452a以及局部反射镜452b的倾斜角度通过旋转台452c以及旋转台452d得到调整，以便脉冲激光的入射角度彼此一致，而且实现期望的透过率。

由此，脉冲激光减少到期望的脉冲能量后通过衰减器452。衰减器452的透过率基于从激光照射控制部3a输入的控制信号得到控制。通过控制衰减器452的透过率，能够调整照射到加工物441表面的脉冲激光的通量。

屏蔽体453包围被工作台433支撑的状态的被加工物441。屏蔽体453具有包围工作台433以及XYZ台434的整体的大小，并且固定于框架438.

在屏蔽体453的上表面形成有与设置在机壳437的窗口442连接的开口。窗口442的入射有来自聚光透镜436d的脉冲激光的入射面配置在机壳437内，发射脉冲激光的发射面配置在屏蔽体453内。由此，窗口442与被加工物441之间的脉冲激光的照射光路被屏蔽体453包围。

净化气体供给源454是向屏蔽体453供给净化气体的气体供给源。作为净化气体使用例如氮或清洁干燥的空气(CDA)。CDA是例如通过机械过滤器和分子筛从大气中的气体去除颗粒和水分等杂质的气体。当将CDA用作净化气体时，优选地，将包含在激光装置2a中的固态激光装置10a设置为振荡波长与氧的吸收线不一致后使其振荡。

氧气始终在屏蔽体453的内部空间内流动。屏蔽体453设置有从氧气供给源454向屏蔽体453内吸入氧气的吸入端口453a以及从屏蔽体453向外部排出氧气的排出端口453b。

6.2效果

在如上所述构成的激光照射装置3连接输出突发脉冲光的激光装置2a等激光装置时，以单一脉冲光时相比，可以降低脉冲的峰值强度，得到延长光学元件的使用寿命的效果。并且，供给激光照射装置3的突发脉冲光的脉冲宽度较短，所以可以得到加工形状干净的效果。

并且，在激光照射装置3连接可以变更每一个脉冲的波长的激光装置2c等激光装置时，通过控制各脉冲的波长，可以进行深加工。例如，通过按照入射的顺序加长包含在突发脉冲光中的各脉冲的波长，从而依次延长聚光透镜436d的焦点距离，所以可以实现深加工。

7、半导体激光器和半导体光放大器的具体例子

7.1构成

图39示出了半导体激光器11和半导体光放大器12的具体构成例子。半导体激光器11包括半导体激光控制部500、第一半导体元件501、珀耳帖元件502、温度传感器503、第一电流控制部504以及温度控制部505。半导体激光器11是以单纵模式振荡的分布反馈式激光器，输出CW激光。第一半导体元件501包括有源层501a以及光栅501b。

半导体光放大器12包括第二半导体元件510以及第二电流控制部511。第二半导体元件510包括有源层510a。

7.2动作

半导体激光控制部500在从固态激光控制部15输入有波长数据λ1时，向温度控制部505输入与波长数据λ1对应的温度Tλ。温度控制部505监视通过温度传感器503检测的珀耳帖元件502的温度，并且控制流过珀耳帖元件502的电流，以使珀耳帖元件502的温度达到温度Tλ。第一电流控制部504基于从固态激光控制部15输入的电流设定值，使电流在第一半导体元件501中流过。第一半导体元件501的有源层501a中流过固定的电流，输出波长λ1的CW激光。

从半导体激光器11输出的CW激光入射到第二半导体元件510的有源层510a。作为电流控制信号的突发脉冲信号BPS入射到第二半导体元件510。与该突发脉冲信号BPS同步，输出被放大的突发状的种子脉冲光。

7.3效果

根据以上的构成，半导体激光器11通过控制第一半导体元件501的温度，能够变更振荡波长。

需要说明的是，在上述各实施方式中，将进行脉冲放大的半导体光放大器设置在半导体激光器的输出侧，但是，还可以使用组合偏振片和EO普克尔斯盒的光学快门，以此来代替半导体光放大器。

并且，在图39中，还可以不设置半导体光放大器12以及突发脉冲生成器16，作为代替，从半导体激光控制部500向第一电流控制部504输入突发脉冲状的电流信号，从而生成突发状的种子脉冲光。而且，在图39中，还可以在配置半导体光放大器12以及突发脉冲生成器16的状态下，从半导体激光控制部500向第一电流控制部504输入突发脉冲状的电流信号，从而生成突发状的种子脉冲光。在这种情况下，使半导体激光器11和半导体光放大器12的动作同步。

8、放电传感器的变形例

其次，说明放电传感器的变形例。在上述各实施方式中，在包含于准分子放大器20的激光腔21内设置了放电观察用窗口21c，经由放电观察用窗口21c从第二光传感器71接受放电光，从而检测放电。在本变形例中，不设置放电观察用窗口21c，由第二光传感器71接受透过凹面镜25b的放电光，从而检测放电。

8.1构成以及动作

图40示出了根据本变形例的准分子放大器的一部分。在本变形例中，准分子放大器还包括第一高反射镜600、第二高反射镜601以及转印透镜602。在本变形例中，凹面镜25b是在可见光透过的基板610上涂布膜611的部件，膜611使可见光透过且高反射193.4nm的光。

第一高反射镜600是在可见光透过的基板600a上涂布膜600b的部件，膜600b使可见光透过且高反射193.4nm的光。相同地，第二高反射镜601是在可见光透过的基板601a上涂布膜601b的部件，膜601b使可见光透过且高反射193.4nm的光。第一高反射镜600和第二高反射镜601配置为将突发种子脉冲光BSP入射到放电空间内。

转印透镜602配置为从放电空间经由窗口21a和凹面镜25b和第二高反射镜601入射有放电光。上述的第二光传感器71配置在通过转印透镜602转印有放电光的图像的位置。在放电空间内产生放电时，第二光传感器71接受放电光，从而检测放电时机。

8.2效果

根据本变形例，无需在激光腔21设置放电观察用窗口21c。

需要说明的是，在上述变形例中，检测从放电空间向激光腔21的入射侧输出的放电光，但是，还可以检测从放电空间向激光腔21的发射侧输出的放电光。在这种情况下，在与窗口21b相对的位置配置与第一高反射镜以及第二高反射镜600、601相同的高反射镜，经由该高反射镜由光传感器检测放电光即可。

9、其它的变形例

在上述各实施方式中，在优化目标延迟时间Dt的处理中，一边改变目标延迟时间Dt，一边将突发脉冲能量的计测值E变为最大时的延迟时间的计测值D设为最佳延迟时间Dopt。在可以高精度地控制目标延迟时间Dt时，还可以一边一点点改变目标延迟时间Dt以使突发脉冲能量的计测值E增加，一边控制同步时机。

上述各实施方式以及具体例子在不产生矛盾的情况下可以进行组合。并且，上述的说明只是示例性的说明，并不用于限定本发明。因此，本领域技术人员可以理解在不脱离附带的权利要求书的范围的情况下，对本公开的各实施方式可以添加变更。

本说明书以及附带的权利要求书整体中使用的术语应该解释为“不限定”的术语。例如，“包括”或者“包含”等术语应该解释为“不限定于作为包含的手段记载的手段”。术语“具有”应该解释为“不限定于作为具有的手段记载的手段”。并且，本说明书以及附带的权利要求书的范围中记载的修饰语“一个”应该解释为“至少一个”或者“一个或一个以上”。

Claims (11)

1.一种激光装置，其具备：

固态激光装置，其输出包括多个脉冲的突发种子脉冲光；

准分子放大器，其在放电空间中，利用一次放电对所述突发种子脉冲光进行放大，并作为放大突发脉冲光进行输出；

能量传感器，其计测所述放大突发脉冲光的能量；

激光控制部，其基于从所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机与在所述放电空间中产生放电的时机之差和所述能量的计测值之间的关系，校正使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机；

光强传感器，其计测包含在所述放大突发脉冲光中的各脉冲的光强波形；以及

脉冲波形分析部，其基于所述各脉冲的光强波形，计测表示所述各脉冲的特征的多个参数，

其中，所述多个参数包括峰值强度、脉冲间隔以及脉冲宽度，

所述激光控制部进行参数反馈控制，在该参数反馈控制下，校正从所述固态激光装置输出的所述突发种子脉冲光的波形，使得所述多个参数的计测值接近各个目标值。

2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，

所述准分子放大器包括一对放电电极、脉冲功率模块以及充电器，

所述激光控制部进行能量反馈控制，在该能量反馈控制下校正所述充电器的充电电压，使得所述能量的计测值接近目标值。

3.根据权利要求2所述的激光装置，其中，

所述激光控制部在校正使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机之后进行所述能量反馈控制。

4.根据权利要求1所述的激光装置，其中，

所述激光控制部在校正使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机之后进行所述参数反馈控制。

5.根据权利要求1所述的激光装置，其中，

所述激光控制部根据从外部输入的一个发光触发信号，使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光。

6.根据权利要求1所述的激光装置，其中，

所述固态激光装置包括半导体激光器、对来自所述半导体激光器的输出光进行脉冲放大的半导体光放大器以及控制所述半导体光放大器的电流的突发脉冲生成器。

7.一种激光装置，其具备：

固态激光装置，其输出包括多个脉冲的突发种子脉冲光；

准分子放大器，其在放电空间中，利用一次放电对所述突发种子脉冲光进行放大，并作为放大突发脉冲光进行输出；

能量传感器，其计测所述放大突发脉冲光的能量；

激光控制部，其基于从所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机与在所述放电空间中产生放电的时机之差、和所述能量的计测值之间的关系，校正使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机；以及

波长监视器，其计测包含在所述放大突发脉冲光中的各脉冲的波长，

其中，所述固态激光装置包括多个半导体激光器，通过变更所述多个半导体激光器的各个波长，能够变更包含在所述突发种子脉冲光中的各脉冲的波长，

所述激光控制部进行波长反馈控制，在该波长反馈控制下，控制包含在从所述固态激光装置输出的所述突发种子脉冲光中的各脉冲，使得所述波长的计测值接近目标值。

8.根据权利要求7所述的激光装置，其中，

所述激光控制部在校正使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光的时机之后进行所述波长反馈控制。

9.根据权利要求7所述的激光装置，其中，

所述固态激光装置包括多个半导体光放大器、合束器以及控制所述多个半导体光放大器的电流的突发脉冲生成器。

10.根据权利要求7所述的激光装置，其中，

所述激光控制部根据从外部输入的一个发光触发信号，使所述固态激光装置输出所述突发种子脉冲光。

11.一种激光加工系统，其具备：

权利要求1或7所述的激光装置；以及

激光照射装置，其将从所述激光装置输入的所述放大突发脉冲光照射到被加工物。

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