JP2001337356A - Light source device - Google Patents

Light source device

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JP2001337356A
JP2001337356A JP2000157675A JP2000157675A JP2001337356A JP 2001337356 A JP2001337356 A JP 2001337356A JP 2000157675 A JP2000157675 A JP 2000157675A JP 2000157675 A JP2000157675 A JP 2000157675A JP 2001337356 A JP2001337356 A JP 2001337356A
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JP
Japan
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wavelength
light
laser
light source
harmonic
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Pending
Application number
JP2000157675A
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Japanese (ja)
Inventor
Soichi Yamato
壮一 大和
Tomoko Otsuki
朋子 大槻
Takatomo Sasaki
孝友 佐々木
Yusuke Mori
勇介 森
Masashi Yoshimura
政志 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/353Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/354Third or higher harmonic generation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate efficiently the light of a wavelength of 200 nm or shorter with a simple constitution. SOLUTION: The light of a single wavelength within the wavelength range from IR region up to visible region generated by a laser generating section is subjected to wavelength conversion to UV light of a wavelength of 200 nm or shorter by a wavelength conversion section 16. The UV light of the prescribed wavelength of <=200 nm is efficiently generated by sum frequency generation using a CBO crystal 46 in the final step of the wavelength conversion as the wavelength conversion section 16 or the intermediate step which is not the final step of the wavelength conversion but generates the UV light of a wavelength of 200 nm or shorter. As a result, the UV light of the wavelength of desired 200 nm or shorter is efficiently generated by a simple constitution.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置に係り、
より詳しくは200nm以下の波長の紫外光を発生する
光源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device,
More specifically, the present invention relates to a light source device that generates ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、物体の微細構造の検査、物体
の微細加工、また、視力矯正の治療等のために、短波長
の光を発生する光源について多くの開発がなされてき
た。こうした、短波長光源の開発の方向は、主に次の2
種に大別される。その一つはレーザの発振波長自身が短
波長であるエキシマレーザ光源の開発であり、もう一つ
は赤外又は可視光レーザの高調波発生を利用した短波長
光源の開発である。
2. Description of the Related Art Conventionally, many light sources for generating short-wavelength light have been developed for inspecting the fine structure of an object, finely processing the object, and treating vision correction. The development direction of such a short wavelength light source is mainly as follows.
They are roughly classified into species. One is the development of an excimer laser light source in which the laser oscillation wavelength itself is a short wavelength, and the other is the development of a short wavelength light source utilizing harmonic generation of an infrared or visible light laser.

【0003】このうち、前者の方向に沿っては、KrF
エキシマレーザ(波長248nm)を使用する光源装置
が開発され、現在ではさらに短波長の光源としてArF
エキシマレーザ(波長193nm)等を使用する光源装
置の開発が進められている。しかし、これらのエキシマ
レーザは大型であること、有毒なフッ素ガスを使用する
ためレーザのメインテナンスが煩雑でかつ費用が高額と
なるなどの、光源装置として不利な点が存在する。
Of these, KrF
A light source device using an excimer laser (wavelength: 248 nm) has been developed.
Development of a light source device using an excimer laser (wavelength 193 nm) or the like has been advanced. However, these excimer lasers have disadvantages as a light source device, such as being large in size, and using a toxic fluorine gas, so that the maintenance of the laser is complicated and the cost is high.

【0004】そこで、後者の方向に沿った短波長化の方
法である、非線形光学結晶の非線形光学効果を利用し、
長波長の光(赤外光、可視光)をより短波長の紫外光に
変換する方法が注目を集めている。かかる方法を使用し
た光源装置としては、例えば、国際公開公報WO99/
46835に開示されたもの(以下、単に「従来例」と
いう)がある。
Therefore, utilizing the nonlinear optical effect of a nonlinear optical crystal, which is a method of shortening the wavelength along the latter direction,
Attention has been focused on a method of converting long-wavelength light (infrared light or visible light) into shorter-wavelength ultraviolet light. As a light source device using such a method, for example, International Publication WO99 /
No. 46835 (hereinafter simply referred to as “conventional example”).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のような非線形光
学結晶を使用する短波長化の方法では、使用する非線形
光学結晶における非線形光学効果の発生効率によって短
波長光の発生効率が決まるが、現状では、利用可能な非
線形光学結晶の非線形光学効果の発生効率が高いとはい
い難い。特に、上述のArFエキシマレーザによって発
生可能な200nm以下の波長の紫外光の発生に利用で
きる非線形光学結晶の種類は限られており、かつ、これ
らの非線形光学結晶による非線形光学効果の発生効率
は、200nm以上の波長の光と比べても小さい傾向に
ある。
In the method of shortening the wavelength using the above-described nonlinear optical crystal, the efficiency of generating the short-wavelength light is determined by the efficiency of generating the nonlinear optical effect in the nonlinear optical crystal used. Then, it is difficult to say that the generation efficiency of the nonlinear optical effect of the available nonlinear optical crystal is high. In particular, the types of nonlinear optical crystals that can be used to generate ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less that can be generated by the above-described ArF excimer laser are limited, and the generation efficiency of the nonlinear optical effect by these nonlinear optical crystals is: It tends to be smaller than light having a wavelength of 200 nm or more.

【0006】例えば、上述の従来例では、約193nm
の波長の光を発生するために、約1544nmの波長の
光を基本波とし、基本波とその7倍高調波との和周波発
生のための非線型光学結晶として、LiB35(LB
O)結晶やCsLiB610(CLBO)結晶を使用す
ることが開示されている。しかし、これらの種類の非線
形光学結晶を使用したとしても、基本波の8倍高調波で
ある約193nmの波長の光を十分な効率で発生できて
いるとはいい難かった。
For example, in the above conventional example, about 193 nm
In order to generate light having a wavelength of about 1544 nm, light having a wavelength of about 1544 nm is used as a fundamental wave, and LiB 3 O 5 (LB) is used as a nonlinear optical crystal for generating a sum frequency of the fundamental wave and its seventh harmonic.
It is disclosed to use O) crystals or CsLiB 6 O 10 (CLBO) crystals. However, even if these types of nonlinear optical crystals were used, it was difficult to say that light having a wavelength of about 193 nm, which is the eighth harmonic of the fundamental wave, could be generated with sufficient efficiency.

【0007】このため、現在、短波長光の発生効率を向
上する技術が待望されており、そのための研究・開発が
引き続き行われている。
For this reason, a technique for improving the generation efficiency of short-wavelength light has been long-awaited, and research and development therefor are continuously being conducted.

【0008】本発明は、上記の事情のもとでなされたも
のであり、その目的は、簡単な構成で、200nm以下
の波長の紫外光を効率良く発生することができる光源装
置を提供することにある。
The present invention has been made under the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of efficiently generating ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less with a simple configuration. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等の長年の研究
によって得た知見によれば、従来から非線形光学結晶の
1つとして知られていたCsB35(CBO)結晶が、
200nm以下の波長の光を和周波発生により発生する
にあたり、従来使用されていたLBO結晶やCLBO結
晶等と比べて、発生効率が高いことが判明した。本発明
は、かかる知見に基づいてなされたものである。
According to the knowledge obtained by the present inventors over many years of research, CsB 3 O 5 (CBO) crystal, which has been known as one of the nonlinear optical crystals, has been developed.
It has been found that the generation efficiency of light having a wavelength of 200 nm or less is higher than that of a conventionally used LBO crystal or CLBO crystal in generating a sum frequency. The present invention has been made based on such findings.

【0010】すなわち、本発明の光源装置は、赤外域か
ら可視域までの波長範囲内で単一波長の光を発生させる
単一波長発振レーザ(12A)を有するレーザ光発生部
(12)と、前記レーザ光発生部が発生するレーザ光と
同一の波長の入射光を、200nm以下の波長の紫外光
に波長変換する波長変換部(16)とを備え、前記波長
変換部が、和周波発生により200nm以下の波長の紫
外光を発生するCBO結晶(46)を有することを特徴
とする光源装置である。
That is, the light source device of the present invention comprises: a laser light generator (12) having a single-wavelength oscillation laser (12A) for generating light of a single wavelength within a wavelength range from an infrared region to a visible region; A wavelength conversion unit (16) for converting incident light having the same wavelength as the laser light generated by the laser light generation unit into ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, wherein the wavelength conversion unit performs A light source device comprising a CBO crystal (46) that generates ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

【0011】これによれば、レーザ光発生部が発生した
赤外域から可視域までの波長範囲内で単一波長の光を、
波長変換部が200nm以下の波長の紫外光に波長変換
するが、波長変換部としての波長変換の最終段、あるい
は波長変換の最終段ではないが200nm以下の波長の
紫外光を発生する中間段において、CBO結晶を使用し
て和周波発生により所定の200nm以下の波長の紫外
光を発生する。したがって、所定の200nm以下の波
長の紫外光を効率良く発生することができるので、波長
変換部の出力光として、所望の200nm以下の波長の
紫外光を、簡単な構成で効率良く発生することができ
る。
According to this, the light of a single wavelength within the wavelength range from the infrared region to the visible region generated by the laser light generator is generated.
The wavelength conversion unit converts the wavelength to ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, but at the final stage of wavelength conversion as a wavelength conversion unit, or not at the final stage of wavelength conversion, but at an intermediate stage that generates ultraviolet light of a wavelength of 200 nm or less. , And a CBO crystal is used to generate ultraviolet light of a predetermined wavelength of 200 nm or less by sum frequency generation. Therefore, it is possible to efficiently generate ultraviolet light having a predetermined wavelength of 200 nm or less, so that it is possible to efficiently generate ultraviolet light having a desired wavelength of 200 nm or less with a simple configuration as output light of the wavelength conversion unit. it can.

【0012】本発明の光源装置では、例えば、前記波長
変換部が、前記入射光を基本波として、前記基本波と前
記基本波の7倍高調波との和周波発生を前記CBO結晶
によって行うことにより、基本波の8倍高調波の紫外光
を発生させる構成とすることができる。
In the light source device according to the present invention, for example, the wavelength conversion section may use the incident light as a fundamental wave to generate a sum frequency of the fundamental wave and a seventh harmonic of the fundamental wave by the CBO crystal. Accordingly, it is possible to have a configuration in which ultraviolet light having a frequency eight times higher than the fundamental wave is generated.

【0013】ここで、前記単一波長発振レーザが、1.
544μm〜1.552μmの範囲内に発振波長を持つ
レーザ光を発生し、前記波長変換部は、193nm〜1
94nmの範囲内の紫外光を発生する構成とすることが
できる。かかる場合には、ArFエキシマレーザと同様
の波長である193nm〜194nmの範囲内の紫外光
を効率良く発生することができる。
Here, the single-wavelength oscillation laser includes:
A laser beam having an oscillation wavelength in the range of 544 μm to 1.552 μm is generated.
It can be configured to generate ultraviolet light in the range of 94 nm. In such a case, it is possible to efficiently generate ultraviolet light in the range of 193 nm to 194 nm, which is the same wavelength as that of the ArF excimer laser.

【0014】また、本発明の光源装置では、前記レーザ
光発生部が発生するレーザ光を増幅し、前記波長変換部
へ向けて射出する光増幅部(14)を更に備える構成と
することができる。かかる場合には、レーザ光発生部が
発生するレーザ光を光増幅部が増幅した後、高輝度の増
幅されたレーザ光が波長変換部に供給される。したがっ
て、高輝度の200nm以下の波長の紫外光を効率良く
発生することができる。
Further, the light source device of the present invention may further include an optical amplifier (14) for amplifying the laser light generated by the laser light generator and emitting the amplified laser light toward the wavelength converter. . In such a case, after the optical amplifier amplifies the laser light generated by the laser light generator, the amplified laser light with high luminance is supplied to the wavelength converter. Therefore, it is possible to efficiently generate high-intensity ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
1〜図4を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】図1には、本発明の一実施形態に係る光源
装置10の概略構成がブロック図にて示されている。こ
の光源装置10は、波長193nm(ArFエキシマレ
ーザ光とほぼ同一波長)の紫外パルス光を出力する高調
波発生装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a light source device 10 according to an embodiment of the present invention. The light source device 10 is a harmonic generation device that outputs ultraviolet pulse light having a wavelength of 193 nm (substantially the same wavelength as ArF excimer laser light).

【0017】光源装置10は、図1に示されるように、
光源部10A、レーザ制御装置10B、光量制御装置1
0C、及び光源制御装置11等を含んで構成されてい
る。
The light source device 10, as shown in FIG.
Light source unit 10A, laser controller 10B, light amount controller 1
0C, the light source control device 11, and the like.

【0018】前記光源部10Aは、レーザ光発生部とし
てのパルス光発生部12、光増幅部14、波長変換部1
6、及びビームモニタ機構18を含んで構成されてい
る。
The light source section 10A includes a pulse light generation section 12, a light amplification section 14, a wavelength conversion section 1 as a laser light generation section.
6 and a beam monitor mechanism 18.

【0019】前記パルス光発生部12は、レーザ光源1
2A、光カップラBS1、光アイソレータ12B、及び
電気光学変調器(以下、「EOM」という)12C等を
有する。なお、レーザ光源12Aから波長変換部16ま
での間の各要素間は、光ファイバ等によって光学的に接
続されている。
The pulse light generator 12 is provided with the laser light source 1.
2A, an optical coupler BS1, an optical isolator 12B, an electro-optical modulator (hereinafter, referred to as “EOM”) 12C, and the like. The elements between the laser light source 12A and the wavelength converter 16 are optically connected by an optical fiber or the like.

【0020】前記レーザ光源12Aとしては、ここで
は、単一波長発振レーザ、例えば、発振波長1.544
μm、連続波出力(以下「CW出力」という)のInG
aAsP,DFB半導体レーザが用いられている。以下
においては、レーザ光源12Aを適宜「DFB半導体レ
ーザ12A」とも呼ぶものとする。
As the laser light source 12A, here, a single wavelength oscillation laser, for example, an oscillation wavelength of 1.544
μm, continuous wave output (hereinafter referred to as “CW output”) InG
aAsP and DFB semiconductor lasers are used. Hereinafter, the laser light source 12A is also referred to as “DFB semiconductor laser 12A” as appropriate.

【0021】なお、DFB半導体レーザ12Aは、通
常、ヒートシンクの上に設けられ、これらが筐体内に収
納されている。本実施形態では、DFB半導体レーザ1
2Aに付設されるヒートシンク上に温度調整器(例えば
ペルチェ素子など)が設けられており、レーザ制御装置
10Bがその温度を制御することにより発振波長が制御
(調整)可能な構成となっている。
The DFB semiconductor laser 12A is usually provided on a heat sink, and these are housed in a housing. In this embodiment, the DFB semiconductor laser 1
A temperature controller (for example, a Peltier element) is provided on a heat sink attached to 2A, and the oscillation wavelength can be controlled (adjusted) by controlling the temperature of the laser controller 10B.

【0022】前記光カップラBS1としては、透過率が
97%程度のものが用いられている。このため、DFB
半導体レーザ12Aからのレーザ光は、光カップラBS
1によって2つに分岐され、その97%程度が次段の光
アイソレータ12Cに向かって進み、残り3%程度がビ
ームモニタ機構18に入射するようになっている。
The optical coupler BS1 has a transmittance of about 97%. Therefore, DFB
The laser light from the semiconductor laser 12A is supplied to the optical coupler BS.
The light is branched into two by 1, and about 97% of the light is directed toward the next-stage optical isolator 12C, and the remaining about 3% is incident on the beam monitor mechanism 18.

【0023】前記ビームモニタ機構18は、フォトダイ
オード等の光電変換素子から成るエネルギモニタ(図示
省略)を含んでいる。このエネルギモニタの出力は、レ
ーザ制御装置10Bを介して光源制御装置11に供給さ
れており、光源制御装置11ではエネルギモニタの出力
に基づいてレーザ光のエネルギパワーを検出し、レーザ
制御装置10Bを介してDFB半導体レーザ12Aで発
振されるレーザ光の光量を必要に応じて制御したり、D
FB半導体レーザ12Aをオフしたりする。
The beam monitor mechanism 18 includes an energy monitor (not shown) composed of a photoelectric conversion element such as a photodiode. The output of this energy monitor is supplied to the light source control device 11 via the laser control device 10B. The light source control device 11 detects the energy power of the laser light based on the output of the energy monitor, and controls the laser control device 10B. Control the amount of laser light oscillated by the DFB semiconductor laser 12A via the
For example, the FB semiconductor laser 12A is turned off.

【0024】前記光アイソレータ12Bは、光カップラ
BS1からEOM12Cに向かう方向の光のみを通過さ
せ、反対向きの光の通過を阻止する。この光アイソレー
タ12Bにより、反射光(戻り光)に起因するDFB半
導体レーザ12Aの発振モードの変化や雑音の発生等が
防止される。
The optical isolator 12B passes only the light in the direction from the optical coupler BS1 to the EOM 12C, and blocks the light in the opposite direction. The optical isolator 12B prevents a change in the oscillation mode of the DFB semiconductor laser 12A and the generation of noise due to the reflected light (return light).

【0025】前記EOM12Cは、光アイソレータ12
Bを通過したレーザ光(CW光(連続光))をパルス光
に変換するためのものである。EOM12Cとしては、
屈折率の時間変化に伴うチャープによる半導体レーザ出
力の波長広がりが小さくなるように、チャープ補正を行
った電極構造を持つ電気光学変調器(例えば二電極型変
調器)が用いられている。EOM12Cは、光量制御装
置10Cから印加される電圧パルスに同期して変調され
たパルス光を出力する。例えば、EOM12CによりD
FB半導体レーザ12Aで発振されたレーザ光が、例え
ばパルス幅1ns、繰り返し周波数100kHz(パル
ス周期約10μs)のパルス光に変調される。なお、繰
り返し周波数は、後述するファイバ増幅器22(図2参
照)におけるASE(Amplified Spontaneous Emissio
n,自然放出光)ノイズの影響を抑制できる値が選択され
る。
The EOM 12C is an optical isolator 12
This is for converting the laser light (CW light (continuous light)) that has passed through B into pulsed light. As EOM12C,
An electro-optic modulator (for example, a two-electrode modulator) having an electrode structure that has been subjected to chirp correction is used so that the wavelength spread of the semiconductor laser output due to chirp due to a change in refractive index over time is reduced. The EOM 12C outputs a pulse light modulated in synchronization with a voltage pulse applied from the light amount control device 10C. For example, D
The laser light oscillated by the FB semiconductor laser 12A is modulated into a pulse light having, for example, a pulse width of 1 ns and a repetition frequency of 100 kHz (a pulse period of about 10 μs). The repetition frequency is determined by an ASE (Amplified Spontaneous Emissio) in a fiber amplifier 22 (see FIG. 2) described later.
(n, spontaneous emission light) A value that can suppress the influence of noise is selected.

【0026】なお、EOM12Cへの印加電圧とDFB
半導体レーザ12Aへの供給電流制御とを併用して、出
力光のパルス化を行うことが望ましい。かかる場合に
は、消光比を向上することができる。このようにすれ
ば、EOM12Cのみを用いる場合に比べて、消光比を
向上しつつ、パルス幅が狭いパルス光を容易に発生させ
ることが可能になるとともに、パルス光の発振間隔や発
振の開始及びその停止などをより簡単に制御することが
可能になる。また、EOM12Cに代えて、音響光学光
変調素子(AOM)を用いることも可能である。
The voltage applied to the EOM 12C and the DFB
It is desirable that the output light be pulsed in combination with the control of the supply current to the semiconductor laser 12A. In such a case, the extinction ratio can be improved. This makes it possible to easily generate a pulse light with a narrow pulse width while improving the extinction ratio as compared with the case where only the EOM 12C is used. The stop and the like can be controlled more easily. Also, an acousto-optic light modulator (AOM) can be used instead of the EOM 12C.

【0027】前記光増幅部14は、EOM12Cからの
パルス光を増幅するもので、図2に示されるように、E
OM12Cからのパルス光を時間順に周期的に振り分け
て分岐(例えば、128分岐)する光分岐器21と、複
数のファイバ増幅器22とを含んで構成されている。
The optical amplifier 14 amplifies the pulse light from the EOM 12C, and as shown in FIG.
It is configured to include an optical branching unit 21 that periodically distributes the pulsed light from the OM 12C in time order and branches (for example, 128 branches), and a plurality of fiber amplifiers 22.

【0028】図2に示されるように、ファイバ増幅器2
2は、増幅用ファイバ23、ポンプ光を発生する励起用
半導体レーザ241,242、上述のEOM12Cの出力
光とポンプ光とを合成し、こうして得られた合成光を増
幅用ファイバ23に供給する波長分割多重化装置(Wave
length Division Multiplexer:WDM)251,252
備えている。ここで、励起用半導体レーザ241及びW
DM251は前方励起に使用され、一方、励起用半導体
レーザ242及びWDM252は後方励起に使用されてい
る。これにより、入力光強度に対する光増幅率の線形性
の維持と、光増幅率の向上とを図っている。
As shown in FIG.
2 combines the output light of the EOM 12C and the pump light with the amplification fiber 23, the pumping semiconductor lasers 24 1 and 24 2 for generating the pump light, and supplies the combined light thus obtained to the amplification fiber 23. Wavelength Division Multiplexer (Wave
length division multiplexer (WDM) 25 1 , 25 2 . Here, the pumping semiconductor laser 24 1 and W
DM25 1 is used for forward excitation, while the pumping semiconductor laser 24 2 and WDM25 2 are used in backward pumping. As a result, the linearity of the optical amplification factor with respect to the input light intensity is maintained, and the optical amplification factor is improved.

【0029】前記増幅用ファイバ23は、シリカガラス
を主材とし、コアとクラッドを有し、コアにEr、ある
いはErとYbとの2種のイオンが高密度にドープされ
た光ファイバが用いられる。なお、増幅用ファイバ23
には、2重クラッド構造を持つダブル・クラッド・ファ
イバの構造を採用することが可能である。
The amplification fiber 23 is made of silica glass as a main material, has a core and a clad, and is an optical fiber in which the core is doped with Er or two kinds of ions of Er and Yb at a high density. . The amplification fiber 23
Can adopt a double clad fiber structure having a double clad structure.

【0030】以上のように構成されたファイバ増幅器2
2において、増幅用ファイバ23に、励起用半導体レー
ザ241,242が発生したポンプ光がWDM251,2
2を介して供給された状態で、WDM251を介してパ
ルス光が入射し増幅用ファイバ23のコア中を進行する
と、誘導放射が発生し、パルス光が増幅される。かかる
光増幅にあたって、増幅用ファイバ23は高い増幅率を
有するので、波長の単一性が高い高輝度のパルス光が出
力される。このため、効率良く狭帯域の光を得ることが
できる。
The fiber amplifier 2 configured as described above
2, the pump light generated by the pumping semiconductor lasers 24 1 and 24 2 is supplied to the amplifying fiber 23 by the WDMs 25 1 and 2 2.
5 2 while being fed through, when the pulse light through the WDM25 1 travels through the core of the amplifier fiber 23 is incident, stimulated emission occurs, the pulse light is amplified. In such optical amplification, since the amplification fiber 23 has a high amplification rate, high-intensity pulsed light having high unity of wavelength is output. For this reason, narrow-band light can be obtained efficiently.

【0031】前記励起用半導体レーザ241,242は、
DFB半導体レーザ12Aにおける発振波長よりも短い
波長(例えば、980nm)の光をポンプ光として発生
する。このポンプ光がWDM251,252を介して増幅
用ファイバ23に供給され、それによりErが励起さ
れ、いわゆるエネルギ準位の反転分布が発生する。な
お、励起用半導体レーザ241,242は、光量制御装置
10Cによって制御されるようになっている。
The pumping semiconductor lasers 24 1 and 24 2 are:
Light having a wavelength (for example, 980 nm) shorter than the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser 12A is generated as pump light. This pump light is supplied to the amplification fiber 23 via the WDMs 25 1 and 25 2 , thereby exciting Er and generating a so-called inverted population of energy levels. The semiconductor lasers for excitation 24 1 and 24 2 are controlled by a light quantity control device 10C.

【0032】また、本実施形態では、各ファイバ増幅器
22のゲインの差を抑制するため、ファイバ増幅器22
で出力の一部が分岐され、それぞれの分岐端に設けられ
た光電変換素子26によってそれぞれ光電変換されるよ
うになっている。これらの光電変換素子26の出力信号
が光量制御装置10Cに供給されるようになっている。
In this embodiment, in order to suppress the difference in gain between the fiber amplifiers 22, the fiber amplifiers 22 are used.
, A part of the output is branched and photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements 26 provided at the respective branch ends. The output signals of these photoelectric conversion elements 26 are supplied to the light quantity control device 10C.

【0033】光量制御装置10Cでは、各ファイバ増幅
器22からの光出力が一定になるように(即ちバランス
するように)、各励起用半導体レーザ241,242のド
ライブ電流をフィードバック制御するようになってい
る。
[0033] In the light quantity control device 10C, as such (i.e. to balance), the feedback control of the drive current of each pumping semiconductor laser 24 1, 24 2 optical output becomes constant from the fiber amplifier 22 Has become.

【0034】前記波長変換部16は、複数の非線形光学
結晶を含み、前記増幅されたパルス光(波長1.544
μmの光)をその8倍高調波に波長変換して、ArFエ
キシマレーザとほぼ同じ出力波長(193nm)のパル
ス紫外光を発生する。
The wavelength conversion section 16 includes a plurality of nonlinear optical crystals, and the amplified pulse light (wavelength 1.544)
(μm light) is converted into an eighth harmonic thereof to generate pulsed ultraviolet light having substantially the same output wavelength (193 nm) as the ArF excimer laser.

【0035】図3には、この波長変換部16の構成例が
示されている。ここで、この図に基づいて波長変換部1
6の具体例について説明する。なお、図3には、光増幅
部14から射出される波長1.544μmの基本波を、
非線形光学結晶を用いて8倍波(高調波)に波長変換し
て、ArFエキシマレーザとほぼ同じ波長である193
nmの紫外光を発生する構成例を示す。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the wavelength converter 16. Here, based on this figure, the wavelength converter 1
A specific example 6 will be described. In FIG. 3, a fundamental wave having a wavelength of 1.544 μm emitted from the optical amplification unit 14 is
The wavelength is converted to an eighth harmonic (harmonic) using a nonlinear optical crystal, and the wavelength is substantially the same as that of the ArF excimer laser 193.
1 shows a configuration example for generating ultraviolet light of nm.

【0036】図3の波長変換部16では、基本波(波長
1.544μm)→2倍波(波長772nm)→3倍波
(波長515nm)→4倍波(波長386nm)→7倍
波(波長221nm)→8倍波(波長193nm)の順
に波長変換が行われる。
In the wavelength converter 16 shown in FIG. 3, the fundamental wave (wavelength 1.544 μm) → the second harmonic wave (wavelength 772 nm) → the third harmonic wave (wavelength 515 nm) → the fourth harmonic wave (wavelength 386 nm) → the seventh harmonic wave (wavelength 221 nm) → the eighth harmonic (wavelength 193 nm) in this order.

【0037】これを更に詳述すると、光増幅部14から
出力される波長1.544μm(周波数ω)の基本波
は、1段目の非線形光学結晶31に入射する。基本波が
この非線形光学結晶31を通る際に、2次高調波発生に
より基本波の周波数ωの2倍、すなわち周波数2ω(波
長772nm)の2倍波が発生する。
More specifically, a fundamental wave having a wavelength of 1.544 μm (frequency ω) output from the optical amplifier 14 enters the first-stage nonlinear optical crystal 31. When the fundamental wave passes through the nonlinear optical crystal 31, a second harmonic is generated, which is twice the frequency ω of the fundamental wave, that is, a double wave of a frequency 2ω (wavelength 772 nm).

【0038】この1段目の非線形光学結晶31として、
LBO結晶が用いられ、基本波を2倍波に波長変換する
ための位相整合にLBO結晶の温度調節による方法、N
CPM(Non-Critical Phase Matching)が使用され
る。NCPMは、非線形光学結晶内での基本波と2倍波
(第二高調波)との角度ずれ(Walk-off)が起こらないた
め高効率で2倍波への変換を可能にし、また発生した2
倍波はWalk-offによるビームの変形も受けないため有利
である。
As the first-stage nonlinear optical crystal 31,
An LBO crystal is used, and a method of adjusting the temperature of the LBO crystal for phase matching for wavelength conversion of a fundamental wave to a second harmonic is used.
CPM (Non-Critical Phase Matching) is used. The NCPM does not cause a walk-off between the fundamental wave and the second harmonic (second harmonic) in the nonlinear optical crystal, so that conversion to the second harmonic wave can be performed with high efficiency and is generated. 2
The harmonic wave is advantageous because the beam is not deformed by the walk-off.

【0039】非線形光学結晶31で波長変換されずに透
過した基本波と、波長変換で発生した2倍波とは、次段
の波長板32でそれぞれ半波長、1波長の遅延が与えら
れて、基本波のみその偏光方向が90度回転し、集光レ
ンズ33を介した後に2段目の非線形光学結晶34に入
射する。2段目の非線形光学結晶34としてLBO結晶
が用いられるとともに、そのLBO結晶は1段目の非線
形光学結晶(LBO結晶)31とは温度が異なるNCP
Mで使用される。この非線形光学結晶34では、1段目
の非線形光学結晶31で発生した2倍波と、波長変換さ
れずにその非線形光学結晶31を透過した基本波とから
和周波発生により3倍波(波長515nm)を得る。
The fundamental wave transmitted without wavelength conversion by the nonlinear optical crystal 31 and the second harmonic generated by the wavelength conversion are given a half wavelength and a one wavelength delay by the next-stage wave plate 32, respectively. Only the fundamental wave rotates its polarization direction by 90 degrees, and enters the second-stage nonlinear optical crystal 34 after passing through the condenser lens 33. An LBO crystal is used as the second-stage nonlinear optical crystal 34, and the LBO crystal has a different temperature from the first-stage nonlinear optical crystal (LBO crystal) 31.
Used in M. In this nonlinear optical crystal 34, a third harmonic (wavelength: 515 nm) is generated from the second harmonic generated in the first-stage nonlinear optical crystal 31 and the fundamental wave transmitted through the nonlinear optical crystal 31 without wavelength conversion. Get)

【0040】次に、非線形光学結晶34で得られた3倍
波と、波長変換されずにその非線形光学結晶34を透過
した基本波および2倍波とは、ダイクロイック・ミラー
35により分離され、ここで反射された3倍波は集光レ
ンズ38、及びダイクロイック・ミラー41を通って4
段目の非線形光学結晶43に入射する。一方、ダイクロ
イック・ミラー35を透過した基本波および2倍波は、
集光レンズ36を通って3段目の非線形光学結晶37に
入射する。
Next, the third harmonic obtained by the nonlinear optical crystal 34 and the fundamental wave and the second harmonic transmitted through the nonlinear optical crystal 34 without wavelength conversion are separated by the dichroic mirror 35, The third harmonic reflected by the light passes through the condenser lens 38 and the dichroic mirror 41 and
The light enters the non-linear optical crystal 43 of the stage. On the other hand, the fundamental wave and the second harmonic transmitted through the dichroic mirror 35 are
The light enters the third-stage nonlinear optical crystal 37 through the condenser lens 36.

【0041】3段目の非線形光学結晶37としてはLB
O結晶が用いられ、基本波が波長変換されずにそのLB
O結晶を透過するとともに、2倍波がLBO結晶で2次
高調波発生により4倍波(波長386nm)に変換され
る。非線形光学結晶37で得られた4倍波とそれを透過
した基本波とは、ダイクロイック・ミラー39により分
離され、ここを透過した基本波は集光レンズ42を通る
とともに、ダイクロイック・ミラー44で反射されて5
段目の非線形光学結晶46に入射する。一方、ダイクロ
イック・ミラー39で反射された4倍波は、集光レンズ
40を通ってダイクロイック・ミラー41に達し、ここ
でダイクロイック・ミラー35で反射された3倍波と同
軸に合成されて4段目の非線形光学結晶43に入射す
る。
The third-stage nonlinear optical crystal 37 is LB
O crystal is used, and its LB is
While transmitting through the O crystal, the second harmonic is converted into a fourth harmonic (wavelength 386 nm) by the second harmonic generation in the LBO crystal. The fourth harmonic obtained by the nonlinear optical crystal 37 and the fundamental wave transmitted therethrough are separated by the dichroic mirror 39, and the fundamental wave transmitted therethrough passes through the condenser lens 42 and is reflected by the dichroic mirror 44. Been 5
The light enters the non-linear optical crystal 46 of the stage. On the other hand, the fourth harmonic reflected by the dichroic mirror 39 reaches the dichroic mirror 41 through the condenser lens 40, where it is coaxially synthesized with the third harmonic reflected by the dichroic mirror 35, and is combined in four stages. The light enters the nonlinear optical crystal 43 of the eye.

【0042】4段目の非線形光学結晶43としては、β
−BaB24(BBO)結晶が用いられ、3倍波と4倍
波とから和周波発生により7倍波(波長221nm)を
得る。非線形光学結晶43で得られた7倍波は集光レン
ズ45を通るとともに、ダイクロイック・ミラー44
で、ダイクロイック・ミラー39を透過した基本波と同
軸に合成されて、5段目の非線形光学結晶46に入射す
る。
As the fourth-stage nonlinear optical crystal 43, β
-BaB 2 O 4 (BBO) crystal is used, to obtain a 7 harmonic (wavelength 221 nm) by the sum frequency generation and a triple wave and fourth harmonic. The seventh harmonic obtained by the non-linear optical crystal 43 passes through the condenser lens 45 and is also dichroic mirror 44
Then, the light is synthesized coaxially with the fundamental wave transmitted through the dichroic mirror 39 and enters the fifth-stage nonlinear optical crystal 46.

【0043】5段目の非線形光学結晶46としてCBO
結晶が用いられ、基本波と7倍波とから和周波発生によ
り8倍波(波長193nm)を得る。
As the fifth-stage nonlinear optical crystal 46, CBO
A crystal is used, and an eighth harmonic (wavelength: 193 nm) is obtained by generating a sum frequency from the fundamental wave and the seventh harmonic.

【0044】この非線形光学結晶46として使用される
CBO結晶は、従来から使用されてきた非線形光学結晶
であるCLBO結晶、BBO結晶、LBO結晶と比べ
て、基本波(波長1544nm)と7倍波(波長221
nm)から和周波発生により8倍波(波長193nm)
を得るにあたっての特性が、図4に示されるように異な
っている。ここで、図4に示される各種結晶の光学特性
を参照しながら、上記の和周波発生による8倍波(波長
193nm)発生の適性を検討する。
The CBO crystal used as the nonlinear optical crystal 46 has a fundamental wave (wavelength of 1544 nm) and a seventh harmonic (a wavelength of 1544 nm) as compared with the conventionally used nonlinear optical crystals CLBO, BBO and LBO crystals. Wavelength 221
nm) to 8th harmonic (wavelength 193 nm) by sum frequency generation
Are different from each other as shown in FIG. Here, the suitability of the generation of the eighth harmonic (wavelength: 193 nm) by the above-mentioned sum frequency generation will be examined with reference to the optical characteristics of various crystals shown in FIG.

【0045】まず、カットオフ波長(λCUT-OFF)につ
いて検討する。和周波発生にあたっては、使用される光
学結晶のカットオフ波長が発生和周波の波長よりも短い
ことが必要であり、かつ、発生和周波の波長よりも短け
れば短いほど好ましい。この観点からは、LBO結晶が
最も有利であり、CBO結晶がこれに次いでいる。一
方、BBO結晶のカットオフ波長は、発生和周波である
上記の8倍波の波長よりも短いが、差が非常に小さいの
で、上記の8倍波の発生には不利となっている。
First, the cutoff wavelength (λ CUT-OFF ) will be examined. In generating the sum frequency, it is necessary that the cut-off wavelength of the optical crystal used is shorter than the wavelength of the generated sum frequency, and it is preferable that the cutoff wavelength be shorter than the wavelength of the generated sum frequency. From this point of view, LBO crystals are most advantageous, followed by CBO crystals. On the other hand, the cut-off wavelength of the BBO crystal is shorter than the wavelength of the eighth harmonic, which is the generated sum frequency, but the difference is very small, which is disadvantageous for the generation of the eighth harmonic.

【0046】次に、実効圧電d係数(deff)について
検討する。カットオフ波長の効果を考えなければ、実効
圧電d係数の2乗が大きいほど、和周波発生における発
生効率は高い。この観点からは、BBO結晶を使用する
ことが最も有利であると考えられ、CBO結晶がそれに
次いでいる。一方、LBO結晶は、実効圧電d係数が他
と比べて非常に小さく、上記の8倍波の発生には不利で
あることが分かる。
Next, the effective piezoelectric d coefficient (d eff ) will be discussed. If the effect of the cutoff wavelength is not considered, the greater the square of the effective piezoelectric d coefficient, the higher the generation efficiency in sum frequency generation. From this perspective, the use of BBO crystals is considered to be most advantageous, followed by CBO crystals. On the other hand, it can be seen that the LBO crystal has an extremely small effective piezoelectric d coefficient as compared with others, and is disadvantageous for the generation of the eighth harmonic.

【0047】以上の和周波発生効率に関連する2点を総
合してみると、上記の8倍波の発生には、CBO結晶が
最も有利であり、CLBO結晶がそれに次いでいると考
えられる。一方、BBO結晶及びLBO結晶は上記の8
倍波の発生には不利であると考えられる。
Considering the above two points related to the sum frequency generation efficiency, it is considered that the CBO crystal is the most advantageous for the generation of the eighth harmonic, and the CLBO crystal is second. On the other hand, the BBO crystal and the LBO crystal
It is considered disadvantageous for generation of harmonics.

【0048】また、位相整合角の調整許容角(正確に位
相整合角が設定されたときと比べて、和周波発生効率が
1/2となる位相整合角からのずれ角)について、CB
O結晶の方がCLBO結晶よりも大きい。したがって、
装置の組み立ての観点からも、CBO結晶の方がCLB
O結晶よりも有利である。
The allowable adjustment angle of the phase matching angle (the deviation angle from the phase matching angle at which the sum frequency generation efficiency becomes 1 / as compared with the case where the phase matching angle is accurately set) is CB.
O crystals are larger than CLBO crystals. Therefore,
From the viewpoint of equipment assembly, the CBO crystal is CLB
Advantages over O crystals.

【0049】また、Walk−off角(ρ)につい
て、CBO結晶の方がCLBO結晶よりも小さい。した
がって、この観点からも、CBO結晶の方がCLBO結
晶よりも有利である。
The Walk-off angle (ρ) of the CBO crystal is smaller than that of the CLBO crystal. Therefore, from this viewpoint, the CBO crystal is more advantageous than the CLBO crystal.

【0050】さらに、CBO結晶は、CLBO結晶より
も潮解性が低く、設置環境耐性の観点からもCLBO結
晶よりも優れている。
Further, the CBO crystal has a lower deliquescence than the CLBO crystal, and is superior to the CLBO crystal in terms of installation environment resistance.

【0051】したがって、CBO結晶は、総合的にみ
て、従来から使用されてきた、図4に挙げられている他
の非線形光学結晶よりも、上記の8倍波の効率的な発生
に関して有利であるといえる。このため、本実施形態の
波長変換部16は、非常に効率良く波長変換を行うこと
ができる。
Therefore, the CBO crystal has an overall advantage over the conventional nonlinear optical crystal shown in FIG. 4 with respect to the efficient generation of the eighth harmonic described above. It can be said that. For this reason, the wavelength conversion unit 16 of the present embodiment can perform wavelength conversion very efficiently.

【0052】以上説明したように、本実施形態に係る光
源装置10によれば、パルス光発生部12が発生した赤
外域の波長範囲内で単一波長の光と同一の波長の光を、
波長変換の最終段としてCBO結晶を使用して和周波発
生により200nm以下の波長の紫外光を発生してい
る。したがって、200nm以下の波長の紫外光を効率
良く発生することができる。
As described above, according to the light source device 10 according to the present embodiment, the light of the same wavelength as the light of the single wavelength within the infrared wavelength range generated by the pulsed light generator 12 is
Ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less is generated by using a CBO crystal as the final stage of wavelength conversion and generating a sum frequency. Therefore, ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less can be efficiently generated.

【0053】また、パルス光発生部12が有するDFB
半導体レーザ12Aが発生した波長1544nmのレー
ザ光と同一波長の光を基本波として、波長変換部16
が、基本波と基本波の7倍高調波との和周波発生をCB
O結晶によって行うので、ArFエキシマレーザとほぼ
同一の波長である紫外光を効率良く発生することができ
る。
The DFB included in the pulse light generator 12
The wavelength converter 16 uses the light having the same wavelength as the 1544 nm laser light generated by the semiconductor laser 12A as a fundamental wave.
Generates the sum frequency of the fundamental wave and the seventh harmonic of the fundamental wave by CB
Since the O-crystal is used, ultraviolet light having substantially the same wavelength as that of the ArF excimer laser can be efficiently generated.

【0054】また、光増幅部14が、パルス光発生部1
2が発生するレーザ光を増幅し、波長変換部16に供給
するので、高輝度の増幅されたレーザ光が波長変換部に
供給される。したがって、高輝度の200nm以下の波
長の紫外光を効率良く発生することができる。
Further, the optical amplification unit 14 is configured to
Since the laser light generated by 2 is amplified and supplied to the wavelength converter 16, the amplified laser light with high luminance is supplied to the wavelength converter. Therefore, it is possible to efficiently generate high-intensity ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.

【0055】なお、上記の実施形態における波長変換部
の構成は一例であって、本発明の波長変換部の構成や非
線形光学結晶の材料、出力波長などがこれに限定されな
いことは勿論である。例えば、光増幅部14から射出さ
れる波長1.57μmの基本波を、非線形光学結晶を用
いて10倍波の高調波発生を行い、F2レーザと同じ波
長である157nmの紫外光を発生するにあたって、波
長変換の中間段でCBO結晶を使用して和周波発生によ
り8倍波の発生を行うことも可能である。
The configuration of the wavelength conversion section in the above embodiment is merely an example, and it goes without saying that the configuration of the wavelength conversion section of the present invention, the material of the nonlinear optical crystal, the output wavelength, and the like are not limited thereto. For example, a fundamental wave having a wavelength of 1.57 μm emitted from the optical amplifying unit 14 is subjected to harmonic generation of a tenth harmonic using a non-linear optical crystal to generate 157 nm ultraviolet light having the same wavelength as the F 2 laser. At this time, it is also possible to generate an eighth harmonic by sum frequency generation using a CBO crystal at an intermediate stage of wavelength conversion.

【0056】また、波長変換の最終段又は中間段で使用
されるCBO結晶から発生する紫外光の波長は、例えば
CBO結晶のカットオフ波長(実用値)を下限として任
意に設定してよい。なお、CBO結晶から発生する紫外
光は8倍波以外の高調波でもよいし、さらには、CBO
結晶での和周波発生は、基本波及び7倍波以外の組み合
わせでも構わない。
The wavelength of ultraviolet light generated from the CBO crystal used in the final or intermediate stage of the wavelength conversion may be set arbitrarily, for example, with the cut-off wavelength (practical value) of the CBO crystal as the lower limit. Note that the ultraviolet light generated from the CBO crystal may be a harmonic other than the eighth harmonic,
The sum frequency generation in the crystal may be a combination other than the fundamental wave and the seventh harmonic.

【0057】なお、上記の実施形態では、レーザ光源1
2Aとして、DFB半導体レーザ等の半導体レーザに限
らず、例えば発振波長が990nm付近のイッテルビウ
ム(Yb)・ドープ・ファイバーレーザ等であることが望
ましいが、これらに限られるものではない。
In the above embodiment, the laser light source 1
2A is not limited to a semiconductor laser such as a DFB semiconductor laser, but is preferably, for example, an ytterbium (Yb) -doped fiber laser having an oscillation wavelength of about 990 nm, but is not limited thereto.

【0058】また、上記の実施形態では、増幅用ファイ
バとしてErドープファイバを採用したが、Ybドープ
ファイバその他の希土類元素ドープファイバを採用する
ことも可能である。
In the above embodiment, the Er-doped fiber is used as the amplification fiber. However, a Yb-doped fiber or another rare-earth element-doped fiber may be used.

【0059】また、光増幅部14において並列に配置さ
れるファイバ増幅器22の数は任意でよく、本発明に係
る光源装置が適用される製品において要求される仕様に
応じてその本数を決定すればよい。特に、光源装置とし
て高出力を要求されない場合には、ファイバ増幅器22
の数を減らして、構成を簡略化することができる。な
お、ファイバ増幅器22を1つのみ含むように簡略化す
るときは、分岐器21も不要となる。
The number of the fiber amplifiers 22 arranged in parallel in the optical amplifier 14 may be arbitrary, and if the number is determined according to the specifications required for the product to which the light source device according to the present invention is applied. Good. In particular, when high output is not required for the light source device, the fiber amplifier 22
And the configuration can be simplified. When simplifying to include only one fiber amplifier 22, the splitter 21 is not required.

【0060】また、ビームモニタ機構18が、ファブリ
ペロー・エタロン(Fabry-Perot etalon:以下、「エタ
ロン素子」ともいう)を更に備え、エタロン素子に入射
し、透過した光の強度を検出することとし、この検出結
果についてレーザ制御装置10Bにおいて信号処理を施
すことにより、エタロン素子に対する入射光の光学特性
に関する情報(具体的は、入射光の中心波長及び波長幅
(スペクトル半値幅)等を得る構成とすることも可能で
ある。そして、この光学特性に関する情報に基づいて、
レーザ制御装置10Bが、中心波長が所望の値(設定波
長)となるようにDFB半導体レーザ12Aの温度制御
(及び電流制御)をフィードバック制御にて行うことと
することも可能である。
The beam monitor mechanism 18 further includes a Fabry-Perot etalon (hereinafter, also referred to as an “etalon element”), and detects the intensity of light incident on the etalon element and transmitted therethrough. By performing signal processing on the detection result in the laser control device 10B, information on the optical characteristics of the incident light with respect to the etalon element (specifically, the central wavelength and the wavelength width (spectral half width) of the incident light, etc. are obtained). And, based on this information about the optical properties,
The laser control device 10B may perform the temperature control (and the current control) of the DFB semiconductor laser 12A by feedback control so that the center wavelength becomes a desired value (set wavelength).

【0061】また、アセチレンの同位体等の吸収セル等
を用いて、DFB半導体レーザ12Aの発振波長の絶対
波長キャリブレーションをし、このキャリブレーション
結果に基づいて、DFB半導体レーザ12A出力波長を
制御することもできる。さらに、レーザ光の波長のモニ
タ用の光として、基本波とともにあるいはこれに代え
て、上述した波長変換部16の中間波(2倍波、3倍
波、4倍波等)あるいは波長変換後の光を選択する場合
には、それらの中間波等の波長帯域に吸収線が密に存在
する吸収セルを用いれば良い。例えば、波長のモニタ用
の光として、3倍波を選択する場合には、波長503n
m〜530nmの近傍に吸収線が密に存在するヨウ素分
子を吸収セルとして用い、そのヨウ素分子の適切な吸収
線を選んでその波長を絶対波長とすれば良い。なお、絶
対波長源としては、吸収セルに限らず、絶対波長光源を
用いても良い。
The absolute wavelength of the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser 12A is calibrated using an absorption cell such as an acetylene isotope, and the output wavelength of the DFB semiconductor laser 12A is controlled based on the calibration result. You can also. Further, as the light for monitoring the wavelength of the laser light, the intermediate wave (the second harmonic, the third harmonic, the fourth harmonic, or the like) of the above-described wavelength converter 16 or the wavelength-converted light after the wavelength conversion, together with or instead of the fundamental wave When light is selected, an absorption cell in which absorption lines exist densely in a wavelength band such as an intermediate wave may be used. For example, when the third harmonic is selected as the light for monitoring the wavelength, the wavelength 503n
An iodine molecule having an absorption line densely in the vicinity of m to 530 nm may be used as an absorption cell, and an appropriate absorption line of the iodine molecule may be selected and its wavelength may be used as an absolute wavelength. Note that the absolute wavelength source is not limited to the absorption cell, and an absolute wavelength light source may be used.

【0062】なお、本発明の光源装置は、様々な装置に
利用することができる。例えば、レーザ光を角膜に照射
して表面のアブレーションあるいは切開した角膜内部の
アブレーションを行い、角膜の曲率若しくは凹凸を矯正
して近眼、乱視などの治療を行うレーザ治療装置に使用
される光源装置として利用することができる。また、基
板上に微細パターンを転写する露光装置に使用される露
光光の光源としても利用することができる。さらに、光
学式検査装置等における光源装置としても、本発明の光
源装置は利用可能である。
The light source device of the present invention can be used for various devices. For example, as a light source device used in a laser treatment device that irradiates the cornea with laser light to perform ablation of the surface or ablation inside the incised cornea, correct curvature or unevenness of the cornea and perform treatment such as myopia and astigmatism. Can be used. Further, it can also be used as a light source of exposure light used in an exposure apparatus that transfers a fine pattern onto a substrate. Further, the light source device of the present invention can be used as a light source device in an optical inspection device or the like.

【0063】また、本発明の光源装置は、光学系の光学
調整(光軸合わせ等)用又は検査用としても利用可能で
ある。さらには、エキシマレーザを光源として有する各
種装置において、エキシマレーザに置き換えて本発明の
光源装置を適用できる。
The light source device of the present invention can also be used for optical adjustment (optical axis alignment, etc.) of an optical system or for inspection. Further, in various devices having an excimer laser as a light source, the light source device of the present invention can be applied in place of the excimer laser.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
源装置によれば、レーザ光発生部が発生した赤外域から
可視域までの波長範囲内で単一波長の光を、波長変換部
が200nm以下の波長の紫外光に波長変換する際に、
波長変換の最終段あるいは中間段において、CBO結晶
を使用して和周波発生により所定の200nm以下の波
長の紫外光を効率良く発生する。したがって、本発明の
光源装置は、所望の200nm以下の波長の紫外光を効
率良く発生することができる。
As described above in detail, according to the light source device of the present invention, the light of a single wavelength within the wavelength range from the infrared region to the visible region generated by the laser light generating portion is converted into the wavelength converting portion. Is converted into ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less,
In the final or intermediate stage of the wavelength conversion, a CBO crystal is used to generate a sum frequency to efficiently generate ultraviolet light having a predetermined wavelength of 200 nm or less. Therefore, the light source device of the present invention can efficiently generate ultraviolet light having a desired wavelength of 200 nm or less.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る光源装置の構成を概
略的に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a light source device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の光増幅部を構成するファイバ増幅器及び
その周辺部を、波長変換部の一部とともに概略的に示す
図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a fiber amplifier and a peripheral portion thereof that constitute the optical amplification unit in FIG. 1 together with a part of a wavelength conversion unit.

【図3】図1の波長変換部の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit in FIG. 1;

【図4】各種結晶の光学特性を示す図である。FIG. 4 is a view showing optical characteristics of various crystals.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光源装置、12…パルス光発生部(レーザ光発生
部)、12A…レーザ光源(単一波長発振レーザ)、1
4…光増幅部、16…波長変換部、46…CBO結晶。
Reference numeral 10: light source device, 12: pulse light generation unit (laser light generation unit), 12A: laser light source (single wavelength oscillation laser), 1
4 ... optical amplifying part, 16 ... wavelength converting part, 46 ... CBO crystal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500244540 吉村 政志 広島県福山市延広町2番10号 (72)発明者 大和 壮一 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 大槻 朋子 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 佐々木 孝友 大阪府吹田市山田西2丁目8番A9−310 号 (72)発明者 森 勇介 大阪府交野市私市8丁目16番9号 (72)発明者 吉村 政志 広島県福山市延広町2番10号 Fターム(参考) 2K002 AA07 AB12 CA02 GA04 GA05 HA19 HA20 5F072 AB09 AB13 HH07 KK05 KK12 KK30 PP07 QQ02 RR05 SS06 YY09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (71) Applicant 500244540 Masashi Yoshimura 2-10 Nobuhirocho, Fukuyama City, Hiroshima Prefecture (72) Inventor Soichi Yamato 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72 ) Inventor Tomoko Otsuki 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nikon Corporation (72) Inventor Takatomo Sasaki 2-8-A9-310 Yamada Nishi 2-chome, Suita-shi, Osaka (72) Inventor Yusuke Mori Osaka 8-16-9, Ichiichi, Fukano-shi (72) Inventor Masashi Yoshimura 2-10 Nobuhirocho, Fukuyama-shi, Hiroshima F-term (reference) 2K002 AA07 AB12 CA02 GA04 GA05 HA19 HA20 5F072 AB09 AB13 HH07 KK05 KK12 KK30 PP07 QQ02 RR05 SS06 YY09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 赤外域から可視域までの波長範囲内で単
一波長の光を発生させる単一波長発振レーザを有するレ
ーザ光発生部と、前記レーザ光発生部が発生するレーザ
光と同一の波長の入射光を、200nm以下の波長の紫
外光に波長変換する波長変換部とを備え、 前記波長変換部は、和周波発生により200nm以下の
波長の紫外光を発生するCBO結晶を有することを特徴
とする光源装置。
1. A laser light generating section having a single-wavelength oscillation laser for generating light of a single wavelength within a wavelength range from an infrared region to a visible region, and the same laser light generated by the laser light generating portion. A wavelength conversion unit that converts the wavelength of incident light into ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, wherein the wavelength conversion unit has a CBO crystal that generates ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less by sum frequency generation. Characteristic light source device.
【請求項2】 前記波長変換部は、前記入射光を基本波
として、前記基本波と前記基本波の7倍高調波との和周
波発生を前記CBO結晶によって行うことにより、基本
波の8倍高調波の紫外光を発生させることを特徴とする
請求項1に記載の光源装置。
2. The wavelength conversion section, using the incident light as a fundamental wave, performs a sum frequency generation of the fundamental wave and a seventh harmonic of the fundamental wave by the CBO crystal, so that the wavelength is eight times the fundamental wave. The light source device according to claim 1, wherein the light source generates harmonic ultraviolet light.
【請求項3】 前記単一波長発振レーザは、1.544
μm〜1.552μmの範囲内に発振波長を持つレーザ
光を発生し、 前記波長変換部は、193nm〜194nmの範囲内の
紫外光を発生することを特徴とする請求項2に記載の光
源装置。
3. The single-wavelength oscillation laser according to claim 1, wherein
3. The light source device according to claim 2, wherein the light source device generates a laser beam having an oscillation wavelength in a range of μm to 1.552 μm, and the wavelength conversion unit generates an ultraviolet light in a range of 193 nm to 194 nm. 4. .
【請求項4】 前記レーザ光発生部が発生するレーザ光
を増幅し、前記波長変換部へ向けて射出する光増幅部を
更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
項に記載の光源装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: an optical amplifier that amplifies the laser light generated by the laser light generator and emits the laser light toward the wavelength converter. The light source device according to claim 1.
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