JP2000171843A

JP2000171843A - 光源装置

Info

Publication number: JP2000171843A
Application number: JP10347097A
Authority: JP
Inventors: Jun Sakuma; 純佐久間
Original assignee: Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】波長がほぼ２４８ｎｍのコヒーレント光を得
る光源装置において、より高出力なコヒーレント光を得
ることができるようにすること。【解決手段】Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１から放出さ
れる基本レーザ光を非線形光学結晶Ｃ１に入射して第２
高調波を発生させ、第１の和周波発生用非線形光学結晶
Ｃ３に導く。一方、Ｎｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：ＹＬＦ
レーザ光源Ｌ２から放出されるレーザ光の第２高調波を
励起光としてＴｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３を発振させる。
第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３は、上記第２高
調波とＴｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３が放出するレーザ光か
らその和周波光を発生する。第２の和周波発生用非線形
光学結晶Ｃ４は、該和周波光と基本レーザ光からその和
周波光である波長２４８．４ｎｍの光を発生する。な
お、上記Ｔｉ：ＳＡレーザ光源に換え光パラメトリック
発振器を使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体リソグラフィ
ー装置、表面改質、精密加工（穴あけ、切断、溝加
工）、プリント基板の穴あけ、インクジェットプリンタ
のノズル加工、マーキング等に利用される光源装置に関
する紫外線コヒーレント光源を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路等の微細化に伴い
解像度を高めることが求められ、露光光の波長が短波長
化しており、次世代の半導体リソグラフィー用光源とし
て、波長がほぼ２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光
源、波長がほぼ１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光源
が期待されている。しかし、上記エキシマレーザは、腐
食性ガスを使用するので、主要部品の劣化に対するメン
テナンス、ガス交換、安全管理等の処置が必要である。
そこで、このようなエキシマレーザの代替光源として、
固体レーザ光源と波長変換素子等からなるコヒーレント
光源が期待されている。上記のようなコヒーレント光源
は、例えば、本出願人が先に提案した、特願平９−２８
３７６６号に記載されている。上記出願は、エキシマレ
ーザのインジェクション・シードに関するものである
が、上記出願記載されるシード・レーザ光源が、上記エ
キシマレーザの代替光源に相当する。

【０００３】図９は上記コヒーレント光源の構成例を示
す図である。同図において、波長がほぼ２４８ｎｍのコ
ヒーレント光は次のようにして得られる。Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ光源Ｌ１から放出される基本レーザ光（波長１０
６４．２ｎｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢＯ，ＫＴ
Ｐ，ＢＢＯ，ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰもくしはＡＤ
Ｐ結晶を使用できる；図中では使用できる非線形光学結
晶を四角枠で引き出して示す、以下同じ）に入射し、第
２高調波（波長５３２．１ｎｍ）を発生させる。この第
２高調波を非線形光学結晶Ｃ２（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬ
ＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰも
しくはＡＤＰ結晶）に入射し、基本レーザ光の第３高調
波（波長３５４．７ｎｍ）を発生させ、ダイクロイック
・ミラーＤＭを介して和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４
に導く。

【０００４】一方、タイミング回路Ｔｍにより上記Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１とタイミングがとられたＮ
ｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ２から放
出されるレーザ光を非線形光学結晶Ｃ３に入射し、その
第２高調波を発生させ、これを励起光としてチタン・サ
ファイアレーザ（Ｔｉ：Ａｌ₂Ｏ₃レーザ）光源Ｌ３
（以下、必要に応じて、Ｔｉ：ＳＡレーザ光源と記す）
を発振させる。Ｔｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３が放出するレ
ーザ光（波長８２８．７ｎｍ）をミラーＭ、ダイクロイ
ック・ミラーＤＭを介して和周波発生用非線形光学結晶
Ｃ４に導く。

【０００５】和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４は上記波
長３５４．７ｎｍのコヒーレント光と、波長８２８．７
ｎｍのコヒーレント光からその和周波光である波長２４
８．４ｎｍの光を発生する。以上のように、図９に示し
たコヒーレント光源は、固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧ又は
ＹＬＦレーザ光源Ｌ２を使用できる）が放出する基本波
レーザ光の第３高調波と、波長可変レーザ光源（Ｔｉ：
ＳＡレーザ光源Ｌ３）から放出される光とを和周波混合
して、波長がほぼ２４８ｎｍのコヒーレント光を得るも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９に示したコヒーレ
ント光源は、上記したように基本波レーザ光の第３高調
波と波長可変レーザ光源から放出される光とから波長が
ほぼ２４８ｎｍの和周波光波を得ている。すなわち、出
力が比較的小さい基本波レーザ光の第３高調波と、同様
に出力が小さな波長可変レーザ光とを用いて和周波混合
を行っているので、得られる波長が２４８ｎｍのコヒー
レント光の出力も小さくなる。本発明は上記事情に鑑み
なされたものであって、本発明の目的は、より高出力な
コヒーレント光を得ることができる光源装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、次のようにして高出力なコヒー
レント光を得る。 (a) 固体レーザ光の第２高調波と波長可変レーザ（前記
したＴｉ：ＳＡレーザ光源もしくは光パラメトリック発
振器）から放出される光を和周波混合する。 (b) 上記(a) で得られた和周波光と、上記固体レーザ光
の基本波とをさらに和周波混合して、波長がほぼ２４８
ｎｍのコヒーレント光を得る。本発明においては、上記(a) ，(b) において、上記(a)
の段階で固体レーザ光の第２高調波と、波長可変レーザ
から放出される光を和周波混合しており、上記第２高調
波は従来例における第３高調波に比べて出力が大きく、
上記第２高調波と、波長可変レーザから放出される光の
和周波光も出力が大きくなる。さらに、上記(b) の段階
で使用される基本波レーザ光は、途中で一部が第２高調
波に変換されているものの、変換されない基本波成分の
出力は大きい。

【０００８】したがって、比較的出力が大きい上記第２
高調波と波長可変レーザ光の和周波光と、出力が大きい
上記基本波成分を利用して、上記(b) の段階で和周波光
を得ることにより、最終的に得られるコヒーレント光の
出力も、従来技術に比べ大きくなる。また、上記波長可
変レーザを、光パラメトリック発振器とし、光パラメト
リック発振器の共振器内部に上記(a) の和周波混合を行
うための結晶を設置することにより、和周波混合に際
し、光パラメトリック発振器における共振を利用するこ
とができ、効率を向上させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について説明
する。（１）実施例１図１は本発明の第１の実施例の光源装置の構成を示す図
である。同図において、波長がほぼ２４８ｎｍのコヒー
レント光は、次のようにして得られる。Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ光源Ｌ１から放出される基本レーザ光（波長１０６
４．２ｎｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢＯ，ＫＴＰ，
ＢＢＯ，ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもくし
はＡＤＰ結晶）に入射し、第２高調波（波長５３２．１
ｎｍ）を発生させる。非線形光学結晶Ｃ１から出射する
光のうち、波長１０６４．２ｎｍの基本波レーザ光は、
ダイクロイック・ミラーＤＭ１で反射し、ミラーＭ１，
Ｍ２、ダイクロイック・ミラーＤＭ３を介して第２の和
周波発生用非線形光学結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬ
ＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰも
しくはＡＤＰ結晶）に導かれる。

【００１０】また、非線形光学結晶Ｃ１から出射する光
のうち、第２高調波は、ダイクロイック・ミラーＤＭ
１，ＤＭ２を介して第１の和周波発生用非線形光学結晶
Ｃ３（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，Ｄ
ＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）に導か
れる。一方、タイミング回路Ｔｍにより上記Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ光源Ｌ１とタイミングがとられたＮｄ：ＹＡＧ
もしくはＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ２から放出されるレ
ーザ光を非線形光学結晶Ｃ２に入射し、その第２高調波
を発生させ、これを励起光としてＴｉ：ＳＡレーザ光源
Ｌ３を発振させる。Ｔｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３が放出す
るレーザ光（波長８２８．７ｎｍ）をミラーＭ３、ダイ
クロイック・ミラーＤＭ２を介して第１の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ３に導く。

【００１１】第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３
は、非線形光学結晶Ｃ１からの第２高調波（波長５３
２．１ｎｍ）とＴｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３が放出するレ
ーザ光（波長８２８．７ｎｍ）からその和周波光である
波長３２４．０ｎｍの光を発生し、この和周波光は、ダ
イクロイック・ミラーＤＭ３を介して第２の和周波発生
用非線形光学結晶Ｃ４に導かれる。第２の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ４は、上記第１の和周波発生用非線形
光学結晶Ｃ３が放出する波長３２４．０ｎｍの光と、ミ
ラーＭ１，Ｍ２を介して入射する基本波レーザ光（波長
１０６４．２ｎｍ）からその和周波光である波長２４
８．４ｎｍの光を発生する。

【００１２】なお、上記タイミング回路Ｔｍは、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ光源Ｌ１が放出する光と、Ｔｉ：ＳＡレー
ザ光源Ｌ３が放出する光のタイミングを取るために設け
られたものである。すなわち、Ｔｉ：ＳＡレーザ光源か
ら放出される光は、通常、励起光の立ち上がりから数十
ｎｓ〜数百ｎｓ遅れる。一方、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源
Ｌ１から放出する光には遅れがないので、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ光源Ｌ１が放出する光とＴｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ
３が放出する光のタイミングを調整しないと、第２の和
周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に入射する２つの光が重
ならないことが起こる。そこで、タイミング回路Ｔｍに
より第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に入射する
２つの光が重なるようにタイミングを調整する（タイミ
ング回路について、例えば特願平９−１１２３４６号参
照）。

【００１３】本実施例においては、上記のように第２の
和周波発生用光学結晶Ｃ４に入射する光の一方が、パワ
ーが大きいＮｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１が放出する基本
波レーザ光のため、得られるコヒーレント光の出力も大
きくなる。また、第２の和周波発生用光学結晶Ｃ４に入
射する光の波長の差が大きくなるため、和周波発生用に
使用できる結晶の種類も増加する。

【００１４】図２は上記実施例の変形例を示す図であ
る。図１に示した実施例においては、非線形光学結晶Ｃ
１が放出する基本波レーザ光（波長１０６４．２ｎｍ）
をミラーＭ１，Ｍ２、ダイクロイック・ミラーＤＭ３を
介して第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に導いて
いるが、本実施例では、上記ミラーＭ１，Ｍ２、ダイク
ロイック・ミラーＤＭ３を設けず、非線形光学結晶Ｃ１
が放出する基本波レーザ光を第１の和周波発生用非線形
光学結晶Ｃ３を通過させて第２和周波発生用非線形光学
結晶Ｃ４に導くようにしたものであり、その他の構成は
および動作は第１の実施例と同じである。

【００１５】（２）実施例２図３は本発明の第２の実施例の光源装置の構成を示す図
である。本実施例は、第１の実施例の変形例におけるＴ
ｉ：ＳＡレーザ光源に換え、光パラメトリック発振器
（以下ＯＰＯ発振器という）を用いたものである。ＯＰ
Ｏ発振器は、例えばＢＢＯ結晶等の非線形光学結晶を利
用して、ポンプ光を２つの波長の光に分けるものであ
り、この２つの波長の和周波は上記ポンプ光の周波数と
なる。ＯＰＯ発振器は、通常、結晶の両端に反射鏡（図
３におけるＭＭ１，ＭＭ２、以下これを共振器ミラーと
いう）を配置し、２つの光の波長の内のいずれかと共振
するように設計する。これによって、発生した光が共振
により強まり、変換効率が向上する。ここで、ミラーＭ
Ｍ２の反射率は８２８．７ｎｍの光の全部又は一部を透
過するように設計される。

【００１６】同図の光源装置は、Ｔｉ：ＳＡレーザに換
え、ＯＰＯ発振器を用いた点を除き、基本的には前記第
１の実施例の変形例と同じである。図３において、Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１から放出される基本レーザ光
（波長１０６４．２ｎｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢ
Ｏ，ＫＴＰ，ＢＢＯ，ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，Ｄ
ＡＤＰもくしはＡＤＰ結晶）に入射し、第２高調波（波
長５３２．１ｎｍ）を放出する。非線形光学結晶Ｃ１か
ら出射する光のうち、波長が１０６４．２ｎｍの基本波
レーザ光は、ダイクロイック・ミラーＤＭ、第１の和周
波発生用非線形光学結晶Ｃ３を通過して第２の和周波発
生用非線形光学結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，
ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくは
ＡＤＰ結晶）に導かれる。また、非線形光学結晶Ｃ１か
ら出射する光のうち、第２高調波は、ダイクロイック・
ミラーＤＭを介して第１の和周波発生用非線形光学結晶
Ｃ３（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，Ｄ
ＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）に導か
れる。

【００１７】一方、タイミング回路Ｔｍにより上記Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１とタイミングがとられたＮ
ｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ２から放
出されるレーザ光を非線形光学結晶Ｃ２に入射し、その
第２高調波を発生させ、ＯＰＯ発振器Ｃ５に入射する。
ＯＰＯ発振器Ｃ５は、上記第２高調波をポンプ光とし
て、波長８２８．７ｎｍの光を発生し、この光はミラー
Ｍ、ダイクロイック・ミラーＤＭを介して第１の和周波
発生用非線形光学結晶Ｃ３に導かれる。第１の和周波発
生用非線形光学結晶Ｃ３は、非線形光学結晶Ｃ１からの
第２高調波（波長５３２．１ｎｍ）とＯＰＯ発振器Ｃ５
が放出するレーザ光（波長８２８．７ｎｍ）からその和
周波光である波長３２４．０ｎｍの光を発生し、この和
周波光は、第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に導
かれる。第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４は、上
記第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３が放出する波
長３２４．０ｎｍの光と、基本波レーザ光（波長１０６
４．２ｎｍ）からその和周波光である波長２４８．４ｎ
ｍの光を発生する。

【００１８】なお、上記タイミング回路Ｔｍは、前記し
たようにＮｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１が放出する光とＮ
ｄ：ＹＡＧ／ＹＬＦレーザ光源が放出する光のタイミン
グを取るために設けられたものであるが、ＯＰＯ発振器
Ｃ５はＴｉ：ＳＡレーザ光源のような遅れがないので、
この場合は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１と、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ／ＹＬＦレーザ光源が放出する光のタイミングを一
致させればよい。なお、次の実施例に示すように、ＯＰ
Ｏ発振器Ｃ５のポンプ光としてＮｄ：ＹＡＧレーザ光源
Ｌ１が出力する光を利用する場合には、タイミング回路
Ｔｍは不要である。

【００１９】本実施例においては、上記のように第２の
和周波発生用光学結晶Ｃ４に入射する光の一方が、パワ
ーが大きいＮｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１が放出する基本
波レーザ光のため、図１と同様、得られるコヒーレント
光の出力も大きくなる。また、第２の和周波発生用光学
結晶Ｃ４に入射する光の波長の差が大きくなるため、和
周波発生用に使用できる結晶の種類も増加する。

【００２０】（３）実施例３図４は本発明の第３の実施例の光源装置の構成を示す図
である。本実施例は、第２の実施例において、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザＬ１から放出されるレーザ光をＯＰＯ発振器
Ｃ５のポンプ光として利用するようにしたものであり、
その動作は上記第２の実施例と同様である。図４におい
て、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１から放出される基本レ
ーザ光（波長１０６４．２ｎｍ）を非線形光学結晶Ｃ１
（ＬＢＯ，ＫＴＰ，ＢＢＯ，ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤ
Ｐ，ＤＡＤＰもくしはＡＤＰ結晶）に入射し、第２高調
波（波長５３２．１ｎｍ）を放出する。非線形光学結晶
Ｃ１から出射する光のうち、波長１０６４．２ｎｍの基
本波レーザ光は、ダイクロイック・ミラーＤＭ１、ＤＭ
２、第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３を通過して
第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢ
Ｏ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，Ｄ
ＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）に導かれる。また、非線形
光学結晶Ｃ１から出射する光のうち、第２高調波の一部
は、ダイクロイック・ミラーＤＭ１，ＤＭ２を介して第
１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３（ＣＢＯ，ＬＢ
Ｏ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，Ｄ
ＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）に導かれる。

【００２１】一方、非線形光学結晶Ｃ１から出射する光
の内、波長５３２．１ｎｍの光の他の一部はダイクロイ
ックミラーＤＭ１、ミラーＭ１を介してＯＰＯ発振器Ｃ
５に導かれる。ＯＰＯ発振器Ｃ５はこの光をポンプ光と
して、波長８２８．７ｎｍの光を発生し、この光はミラ
ーＭ２、ダイクロイック・ミラーＤＭ２を介して第１の
和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３に導かれる。以下の動
作は、第２の実施例と同様であり、第１の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ３は波長３２４．０ｎｍの和周波光を
発生し、第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４は、上
記第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３が放出する波
長３２４．０ｎｍの光と、基本波レーザ光（波長１０６
４．２ｎｍ）からその和周波光である波長２４８．４ｎ
ｍの光を発生する。

【００２２】本実施例においても、図１と同様、得られ
るコヒーレント光の出力を大きくすることができ、ま
た、和周波発生用に使用できる結晶の種類も増加する。
さらに、本実施例においては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザＬ１
から放出されるレーザ光をＯＰＯ発振器Ｃ５のポンプ光
として利用しているので、第２の実施例に比べ、構成を
簡単化することができる。

【００２３】（４）実施例４図５は本発明の第４の実施例を示す図であり、本実施例
は、上記第３の実施例において、第１の和周波発生用非
線形結晶Ｃ３をＯＰＯ発振器Ｃ５の出力側に配置し、Ｏ
ＰＯ発振器Ｃ３が発生する波長８２８．７ｎｍの光と波
長５３２．１ｎｍの光を和周波混合し、和周波光を第２
の和周波発生用非線形結晶Ｃ４に導くようにしたもので
ある。

【００２４】図５において、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ
１から放出される基本レーザ光（波長１０６４．２ｎ
ｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢＯ，ＫＴＰ，ＢＢＯ，
ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもくしはＡＤＰ
結晶）に入射し、第２高調波（波長５３２．１ｎｍ）を
放出する。非線形光学結晶Ｃ１から出射する光のうち、
波長１０６４．２ｎｍの基本波レーザ光は、ダイクロイ
ック・ミラーＤＭ１、ＤＭ２を介して第２の和周波発生
用非線形光学結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，Ｂ
ＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡ
ＤＰ結晶）に導かれる。また、非線形光学結晶Ｃ１から
出射する光のうち、第２高調波は、ダイクロイック・ミ
ラーＤＭ１で反射され、ミラーＭ１を介してＯＰＯ発振
器Ｃ５に導かれる。ＯＰＯ発振器Ｃ５はこの光をポンプ
光として、波長８２８．７ｎｍの光を発生し、この光は
上記波長５３２．１ｎｍの第２高調波とともに第１の和
周波発生用非線形光学結晶Ｃ３に導かれる。

【００２５】第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３
は、上記２つの光を和周波混合して波長３２４．０ｎｍ
の光を発生し、この和周波光は、ミラーＭ２、ダイクロ
イックミラーＤＭ２を介して第２の和周波発生用非線形
光学結晶Ｃ４に導かれる。第２の和周波発生用非線形光
学結晶Ｃ４は、上記第１の和周波発生用非線形光学結晶
Ｃ３が放出する波長３２４．０ｎｍの光と、基本波レー
ザ光（波長１０６４．２ｎｍ）からその和周波光である
波長２４８．４ｎｍの光を発生する。本実施例において
も、図１と同様、得られるコヒーレント光の出力を大き
くすることができ、また、和周波発生用に使用できる結
晶の種類も増加する。さらに、第３の実施例と同様、構
成を簡単化することができる。

【００２６】（５）実施例５図６は本発明の第５の実施例を示す図であり、本実施例
は、上記第４の実施例において、第１の和周波発生用非
線形結晶Ｃ３を、ＯＰＯ発振器Ｃ５の内部に組み込み、
ＯＰＯ結晶の両端に設けられた共振器ミラーの間に設け
たものである。図６の動作は、前記図５に示した実施例
と基本的に同じであり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１か
ら放出される基本レーザ光（波長１０６４．２ｎｍ）を
非線形光学結晶Ｃ１に入射し、第２高調波（波長５３
２．１ｎｍ）を放出する。非線形光学結晶Ｃ１から出射
する光のうち、波長１０６４．２ｎｍの基本波レーザ光
は、第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に導かれ
る。また、非線形光学結晶Ｃ１から出射する第２高調波
は、ダイクロイック・ミラーＤＭ１で反射され、ミラー
Ｍ１を介してＯＰＯ発振器Ｃ５に導かれる。ＯＰＯ発振
器Ｃ５の内部には、第１の和周波発生用非線形結晶Ｃ３
が設けられており、ＯＰＯ発振器の共振器ミラーＭＭ
１，ＭＭ２は波長８２８．７ｎｍで共振するように配置
され、ミラーＭＭ１，ＭＭ２の波長８２８．７ｎｍの光
に対する反射率は、ほぼ１００％となるように設計され
ている。

【００２７】ＯＰＯ発振器Ｃ５のＯＰＯ結晶は入射する
波長５３２．１ｎｍのポンプ光を２つの光に分け、波長
８２８．７ｎｍの光を発生する。第１の和周波発生用非
線形結晶Ｃ３は、波長５３２．１ｎｍの光と上記波長８
２８．７ｎｍの光を和周波混合し、波長３２４．０ｎｍ
の光を発生する。この波長３２４．０ｎｍの光はミラー
ＭＭ２を透過して外部に放出され、また、波長８２８．
７ｎｍの光は共振器ミラーＭＭ１，ＭＭ２で共振して、
波長８２８．７ｎｍの強度が大きくなる。このため３２
４．０ｎｍへの変換効率が向上する。上記波長３２４．
０ｎｍの光は前記したように、ミラーＭ２、ダイクロイ
ックミラーＤＭ２を介して第２の和周波発生用非線形光
学結晶Ｃ４に導かれ、第２の和周波発生用非線形光学結
晶Ｃ４は、図５で説明したのと同様に波長２４８．４ｎ
ｍの光を発生する。

【００２８】本実施例においても、図１と同様、得られ
るコヒーレント光の出力を大きくすることができ、ま
た、和周波発生用に使用できる結晶の種類も増加する。
さらに、第３の実施例と同様、構成を簡単化することが
できるとともに、ＯＰＯ発振器内に第１の和周波発生用
非線形結晶Ｃ３を設けたので、波長３２４．０ｎｍの光
のパワーを大きくすることができ、一層、波長２４８．
４ｎｍの光の出力を大きくすることができる。なお、上
記第１〜第５の実施例では、基本波を発生するレーザ光
源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ光源を用いる場合について
説明したが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源に換え、同じ波長
の光を放出するＮｄ：ＹＶＯ₄レーザ光源を用いること
もできる。

【００２９】（６）実施例６図７は本発明の第６の実施例を示す図であり、本実施例
は、基本波レーザ光を放出するレーザ光源として、Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ１に換え、波長１０４７．０ｎ
ｍの光を放出するＮｄ：ＹＬＦレーザ光源を用いるよう
にしたものである。図７において、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ
光源Ｌ４から放出される基本レーザ光（波長１０４７．
０ｎｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢＯ，ＫＴＰ，ＢＢ
Ｏ，ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもくしはＡ
ＤＰ結晶）に入射し、第２高調波（波長５２３．５ｎ
ｍ）を発生させる。非線形光学結晶Ｃ１から出射する光
のうち、波長１０４７．０ｎｍの基本波レーザ光は、ダ
イクロイック・ミラーＤＭ１で反射し、ミラーＭ１，Ｍ
２、ダイクロイック・ミラーＤＭ３を介して第２の和周
波発生用非線形光学結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢ
Ｏ，ＢＢＯ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもし
くはＡＤＰ結晶）に導かれる。また、非線形光学結晶Ｃ
１から出射する光のうち、第２高調波は、ダイクロイッ
ク・ミラーＤＭ１，ＤＭ２を介して第１の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ３（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢ
Ｏ，ＫＤＡ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤ
Ｐ結晶）に導かれる。

【００３０】一方、タイミング回路Ｔｍにより上記Ｎ
ｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ４とタイミングがとられたＮ
ｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ２から放
出されるレーザ光を非線形光学結晶Ｃ２に入射し、その
第２高調波を発生させ、これを励起光としてＴｉ：ＳＡ
レーザ光源Ｌ３を発振させる。Ｔｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ
３が放出するレーザ光（波長８６１．７ｎｍ）をミラー
Ｍ３、ダイクロイック・ミラーＤＭ２を介して第１の和
周波発生用非線形光学結晶Ｃ３に導く。第１の和周波発
生用非線形光学結晶Ｃ３は、非線形光学結晶Ｃ１からの
第２高調波（波長５２３．５ｎｍ）とＴｉ：ＳＡレーザ
光源Ｌ３が放出するレーザ光（波長８６１．７ｎｍ）か
らその和周波光である波長３２５．７ｎｍの光を発生
し、この和周波光は、ダイクロイック・ミラーＤＭ３を
介して第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４に導かれ
る。

【００３１】第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４
は、上記第１の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ３が放出
する波長３２５．７ｎｍの光と、ミラーＭ１，Ｍ２を介
して入射する基本波レーザ光（波長１０４７．０ｎｍ）
からその和周波光である波長２４８．４ｎｍの光を発生
する。本実施例においても、上記のように第２の和周波
発生用光学結晶Ｃ４に入射する光の一方が、パワーが大
きいＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ４が放出する基本波レー
ザ光のため、得られるコヒーレント光の出力も大きくな
る。また、第２の和周波発生用光学結晶Ｃ４に入射する
光の波長の差が大きくなるため、和周波発生用に使用で
きる結晶の種類も増加する。なお、上記実施例では、Ｔ
ｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３を用いる場合について説明した
が、Ｔｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３に換え、ＯＰＯ発振器を
用い前記第２〜５の実施例に示したように構成してもよ
い。

【００３２】（７）実施例７上記実施例１〜６では、波長がほぼ２４８ｎｍの光を発
生させる場合について説明したが、上記実施例で説明し
た光源装置において波長可変レーザの波長を変更するこ
とにより波長２３６ｎｍの光を発生させ、これと基本波
レーザ光を和周波混合することにより、波長がほぼ１９
３ｎｍのコヒーレント光を発生させることもできる。

【００３３】図８は上記のようにして波長がほぼ１９３
ｎｍのコヒーレント光を発生させる場合の構成例を示し
ており、同図は、前記第５の実施例に示した構成の光源
装置の出力側に第３の和周波発生用非線形光学結晶を設
け、波長がほぼ１９３ｎｍの光を発生させるようにした
場合の構成示している。なお、１９３ｎｍの光を発生さ
せるため、ＯＰＯ発振器の出力波長は、３０３．９ｎｍ
に変更されている。図８の動作は、前記図６に示した実
施例と基本的に同じであり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ
１から放出される基本レーザ光（波長１０６４．２ｎ
ｍ）を非線形光学結晶Ｃ１（ＬＢＯ，ＫＴＰ，ＢＢＯ，
ＣＬＢＯ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤＰ
結晶）に入射し、第２高調波（波長５３２．１ｎｍ）を
放出する。非線形光学結晶Ｃ１から出射する光のうち、
波長１０６４．２ｎｍの基本波レーザ光は、第２の和周
波発生用非線形光学結晶Ｃ４および第３の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ６に導かれる。

【００３４】また、非線形光学結晶Ｃ１から出射する第
２高調波は、ダイクロイック・ミラーＤＭ１で反射さ
れ、ミラーＭ１を介してＯＰＯ発振器Ｃ５に導かれる。
ＯＰＯ発振器Ｃ５の内部には、第１の和周波発生用非線
形結晶Ｃ３（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤ
Ａ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）
が配置されおり、第１の和周波発生用非線形結晶Ｃ３
は、ＯＰＯ発振器Ｃ５から得られる波長７０８．６ｎｍ
の光と、上記第２高調波（波長５３２．１ｎｍ）とを和
周波混合し、波長３０３．９ｎｍの光を発生する。この
波長３０３．９ｎｍの光は、ミラーＭ２、ダイクロイッ
クミラーＤＭ２を介して第２の和周波発生用非線形光学
結晶Ｃ４（ＣＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＤ
Ａ，ＤＫＤＰ，ＫＤＰ，ＤＡＤＰもしくはＡＤＰ結晶）
に導かれ、第２の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ４は、
基本レーザ光（波長１０６４．２ｎｍ）と、上記波長３
０３．９ｎｍの光を和周波混合し、波長２３６．４ｎｍ
の光を発生する。

【００３５】第２の和周波発生用非線形結晶Ｃ４の出力
光は、さらに第３の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ６
（ＡＤＰ，ＣＬＢＯもしくはＢＢＯ結晶）に入射し、第
３の和周波発生用非線形光学結晶Ｃ６は、上記基本レー
ザ光（波長１０６４．２ｎｍ）と、波長２３６．４ｎｍ
の光を和周波混合し、波長１９３．４ｎｍのコヒーレン
ト光を発生する。本実施例においては、以上のように、
第２の和周波発生用光学結晶Ｃ４、第３の和周波発生用
非線形光学結晶Ｃ６に入射する光の一方が、パワーが大
きいＮｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ４が放出する基本波レー
ザ光のため、得られるコヒーレント光の出力も大きくな
る。また、第２の和周波発生用光学結晶Ｃ４に入射する
光の波長の差が大きくなるため、和周波発生用に使用で
きる結晶の種類も増加する。

【００３６】なお、上記第７の実施例では、ＯＰＯ発振
器を用いる場合について説明したが、ＯＰＯ発振器に換
え、Ｔｉ：ＳＡレーザ光源Ｌ３を用い前記第１の実施例
に示したように構成してもよい。また、基本波を発生す
るレーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ光源に換え、同
じ波長の光を放出するＮｄ：ＹＶＯ₄レーザ光源を用い
ることもできる。また、上記第１〜第７の実施例におい
て、基本波レーザ光を放出するＮｄ：ＹＡＧレーザ光源
Ｌ１、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｌ４、Ｔｉ：ＳＡレーザ
光源Ｌ３の波長もしくはＯＰＯ発振器Ｃ５の波長を原子
の線スペクトル基準、分子の吸収スペクトル基準を用い
て安定化することもできる（波長安定化手段について
は、例えば前記した特願平９−２８３７６６号、特願平
９−１１２３４６号等を参照されたい）。これにより、
光源装置から放出される光の波長を、原子の線スペクト
ル基準、分子の吸収スペクトル基準のレベルで安定化す
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を得ることができる。（１）固体レーザ光源から放出される基本レーザ光の第
２高調波と、波長可変レーザ光源から放出されるコヒー
レント光とから第１の和周波光を発生させ、該第１の和
周波光と、上記基本レーザ光とから波長が２３１〜２５
１ｎｍの第２の和周波光を発生させるようにしたので、
従来技術に比べ、より高出力のコヒーレント光を得るこ
とができる。（２）波長可変レーザ光源を、光パラメトリック発振器
とし、光パラメトリック発振器の共振器内部に第１の和
周波混合を行うための非線形光学結晶を設置することに
より、和周波混合に際し、光パラメトリック発振器にお
ける共振を利用することができ、効率を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図２】第１の実施例の変形例を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図４】本発明の第３の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図５】本発明の第４の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図６】本発明の第５の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図７】本発明の第６の実施例の光源装置の構成を示す
図である。

【図８】第５の実施例に示した構成の光源装置を使用し
て波長がほぼ１９３ｎｍのコヒーレント光を発生させる
場合の構成を示す図である。

【図９】波長がほぼ２４８ｎｍのコヒーレント光を発生
させる光源装置の従来例を示す図である。

【符号の説明】

Ｌ１Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源Ｌ２チタンサファイア・レーザ光源Ｌ３Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源Ｃ１〜Ｃ４非線形光学結晶Ｃ５ＯＰＯ発振器ＤＭ１〜ＤＭ３ダイクロイック・ミラーＭ１〜Ｍ３ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長が１０００ｎｍ〜１１００ｎｍの基
本レーザ光を発生する固体レーザ光源と、この基本レー
ザ光の第２高調波を発生する手段と、波長可変レーザ光源と、上記第２高調波と、上記波長可変レーザ光源から放出さ
れるコヒーレント光とから第１の和周波光を発生させる
第１の和周波発生手段と、上記第１の和周波光と、上記基本レーザ光とから波長が
２３１〜２５１ｎｍの第２の和周波光を発生させる第２
の和周波発生手段とから構成される光源装置。
【請求項２】上記波長可変レーザ光源が光パラメトリ
ック発振器であることを特徴とする請求項１の光源装
置。
【請求項３】上記第１の和周波発生手段は、上記光パ
ラメトリック発振器の共振器内部に配置され、この共振
器内において第１の和周波光を発生することを特徴とす
る請求項２の光源装置。