JP2002055369A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- nonlinear optical
- fundamental wave
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- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/354—Third or higher harmonic generation
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
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- G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学部品の光学面に対する不純物の堆積を有
効に抑制し、基本波に対する光学損失の増加を防止して
高い出力のレーザ光を安定的に出射できるようにする。 【解決手段】 非線形光学素子１０１の内部にて発生し
た高調波である深紫外レーザ光を、基本波であるグリー
ンレーザ光から空間的に分離させた状態で、非線形光学
素子１０１の外部に出射させる。そして、非線形光学素
子１０１の外部に出射されたグリーンレーザ光を入力結
合ミラー１０２により反射させ、非線形光学素子１０１
の内部に再度入射させて、基本波の閉じたパスを形成す
ると共に、非線形光学素子１０１の外部に出射された深
紫外レーザ光を、入力結合ミラー１０２とは異なる別の
反射ミラー２８により反射させて、深紫外レーザ光発生
部２０の外部に取り出す。
効に抑制し、基本波に対する光学損失の増加を防止して
高い出力のレーザ光を安定的に出射できるようにする。 【解決手段】 非線形光学素子１０１の内部にて発生し
た高調波である深紫外レーザ光を、基本波であるグリー
ンレーザ光から空間的に分離させた状態で、非線形光学
素子１０１の外部に出射させる。そして、非線形光学素
子１０１の外部に出射されたグリーンレーザ光を入力結
合ミラー１０２により反射させ、非線形光学素子１０１
の内部に再度入射させて、基本波の閉じたパスを形成す
ると共に、非線形光学素子１０１の外部に出射された深
紫外レーザ光を、入力結合ミラー１０２とは異なる別の
反射ミラー２８により反射させて、深紫外レーザ光発生
部２０の外部に取り出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学素子を
用いて波長変換を行い、特定波長のレーザ光を発生させ
るようにしたレーザ光発生装置に関する。
用いて波長変換を行い、特定波長のレーザ光を発生させ
るようにしたレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光共振器を用いた波長変換によ
り、基本波の第２高調波を発生させ、或いは和周波混合
を行って、所望の波長のレーザ光を得る技術が広く知ら
れている（A.Ashkin,G.D.Boyd,and J.M.Dziedzic,"Reso
nant Optical second harmonic generation and mixin
g,"IEEE J.Quant.Electron.,vol.QE-2,pp.109-124,196
6.参照）。
り、基本波の第２高調波を発生させ、或いは和周波混合
を行って、所望の波長のレーザ光を得る技術が広く知ら
れている（A.Ashkin,G.D.Boyd,and J.M.Dziedzic,"Reso
nant Optical second harmonic generation and mixin
g,"IEEE J.Quant.Electron.,vol.QE-2,pp.109-124,196
6.参照）。
【０００３】近年では、このような技術を利用して波長
が２６６ｎｍの連続波の深紫外レーザ光を長時間安定的
に出射するレーザ光発生装置が実用化されるに至ってい
る。このレーザ光発生装置は、波長が５３２ｎｍのグリ
ーンレーザ光を基本波として、このグリーンレーザ光を
ＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よ
りなる非線形光学素子を用いた光共振器内に入射させ、
このグリーンレーザ光を光共振器の内部で共振させるこ
とによって、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫
外レーザ光を得るようにしたものである。このレーザ光
発生装置は、例えば、半導体ウェハを高分解能で検査す
るためのレーザ顕微鏡の光源等に有効に用いられてい
る。
が２６６ｎｍの連続波の深紫外レーザ光を長時間安定的
に出射するレーザ光発生装置が実用化されるに至ってい
る。このレーザ光発生装置は、波長が５３２ｎｍのグリ
ーンレーザ光を基本波として、このグリーンレーザ光を
ＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よ
りなる非線形光学素子を用いた光共振器内に入射させ、
このグリーンレーザ光を光共振器の内部で共振させるこ
とによって、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫
外レーザ光を得るようにしたものである。このレーザ光
発生装置は、例えば、半導体ウェハを高分解能で検査す
るためのレーザ顕微鏡の光源等に有効に用いられてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したレ
ーザ光発生装置は、光共振器を用いて波長変換を行って
いるので、光共振器に僅かな光学損失の増加があった場
合にも、この光共振器における光学損失が変換効率の大
幅な低下につながり、出力の低下を招いてしまうという
問題がある。そこで、上述したレーザ光発生装置を、今
後更に有効に活用していく上では、光共振器における光
学損失の増加を適切に抑制して、信頼性の更なる向上を
図ることが重要な課題とされている。
ーザ光発生装置は、光共振器を用いて波長変換を行って
いるので、光共振器に僅かな光学損失の増加があった場
合にも、この光共振器における光学損失が変換効率の大
幅な低下につながり、出力の低下を招いてしまうという
問題がある。そこで、上述したレーザ光発生装置を、今
後更に有効に活用していく上では、光共振器における光
学損失の増加を適切に抑制して、信頼性の更なる向上を
図ることが重要な課題とされている。
【０００５】光共振器における光学損失の増加を抑制す
るには、光共振器を構成する各光学部品の光学面に汚れ
が付着することを防止することが重要である。この各光
学部品の光学面の汚れは、例えば、波長変換により発生
した第２高調波（深紫外レーザ光）が照射される部分
に、空気中の不純物、例えば、硫酸アンモニウム等が堆
積することによって生じることが分かってきた。このよ
うな空気中の不純物が堆積する原理は明らかとなってい
ないが、深紫外レーザ光が照射される部分にのみこのよ
うな不純物の堆積が生じることから、深紫外レーザ光に
よる光学反応に起因するものと考えられる。
るには、光共振器を構成する各光学部品の光学面に汚れ
が付着することを防止することが重要である。この各光
学部品の光学面の汚れは、例えば、波長変換により発生
した第２高調波（深紫外レーザ光）が照射される部分
に、空気中の不純物、例えば、硫酸アンモニウム等が堆
積することによって生じることが分かってきた。このよ
うな空気中の不純物が堆積する原理は明らかとなってい
ないが、深紫外レーザ光が照射される部分にのみこのよ
うな不純物の堆積が生じることから、深紫外レーザ光に
よる光学反応に起因するものと考えられる。
【０００６】上述したレーザ光発生装置に用いられる光
共振器では、非線形光学素子として、加工の容易さか
ら、ほぼ平行平板状に成形されたＢＢＯ結晶が用いられ
ている。そして、このＢＢＯ結晶の内部に入射した基本
波であるグリーンレーザ光は、このＢＢＯ結晶内部の位
相整合条件が満たされた光路を通過した直後にＢＢＯ結
晶の外部に出射される。このとき、基本波であるグリー
ンレーザ光がＢＢＯ結晶の位相整合条件が満たされた光
路を通過する過程で、この基本波の第２高調波である深
紫外レーザ光が発生し、この深紫外レーザ光が基本波で
あるグリーンレーザ光とほぼ同一の光軸上を通ってＢＢ
Ｏ結晶の外部に伝搬されることになる。
共振器では、非線形光学素子として、加工の容易さか
ら、ほぼ平行平板状に成形されたＢＢＯ結晶が用いられ
ている。そして、このＢＢＯ結晶の内部に入射した基本
波であるグリーンレーザ光は、このＢＢＯ結晶内部の位
相整合条件が満たされた光路を通過した直後にＢＢＯ結
晶の外部に出射される。このとき、基本波であるグリー
ンレーザ光がＢＢＯ結晶の位相整合条件が満たされた光
路を通過する過程で、この基本波の第２高調波である深
紫外レーザ光が発生し、この深紫外レーザ光が基本波で
あるグリーンレーザ光とほぼ同一の光軸上を通ってＢＢ
Ｏ結晶の外部に伝搬されることになる。
【０００７】ＢＢＯ結晶の外部を伝搬するグリーンレー
ザ光及び深紫外レーザ光は、その光軸上に配設された反
射鏡に照射される。この反射鏡は、基本波であるグリー
ンレーザ光に対しては高い反射率を有し、第２高調波で
ある深紫外レーザ光に対しては高い透過率を有するよう
に構成されている。そして、この反射鏡に照射されたグ
リーンレーザ光はこの反射鏡により反射され、更に他の
複数の反射鏡により反射されて、基本波として再度ＢＢ
Ｏ結晶の内部に入射されることになる。一方、この反射
鏡に照射された深紫外レーザ光は、この反射鏡を透過し
て、光共振器の外部に取り出されることになる。
ザ光及び深紫外レーザ光は、その光軸上に配設された反
射鏡に照射される。この反射鏡は、基本波であるグリー
ンレーザ光に対しては高い反射率を有し、第２高調波で
ある深紫外レーザ光に対しては高い透過率を有するよう
に構成されている。そして、この反射鏡に照射されたグ
リーンレーザ光はこの反射鏡により反射され、更に他の
複数の反射鏡により反射されて、基本波として再度ＢＢ
Ｏ結晶の内部に入射されることになる。一方、この反射
鏡に照射された深紫外レーザ光は、この反射鏡を透過し
て、光共振器の外部に取り出されることになる。
【０００８】ここで、ＢＢＯ結晶の外部に出射されたグ
リーンレーザ光及び深紫外レーザ光の光軸上に配設され
た反射鏡には、深紫外レーザ光が透過する部分に、この
深紫外レーザ光による光学反応に起因して、硫酸アンモ
ニウム等の不純物が堆積する場合がある。このように、
反射鏡の深紫外レーザ光が透過する部分に不純物が堆積
すると、この部分は、基本波であるグリーンレーザ光を
反射させる部分でもあるので、基本波に対する光学損失
を招く要因となる。
リーンレーザ光及び深紫外レーザ光の光軸上に配設され
た反射鏡には、深紫外レーザ光が透過する部分に、この
深紫外レーザ光による光学反応に起因して、硫酸アンモ
ニウム等の不純物が堆積する場合がある。このように、
反射鏡の深紫外レーザ光が透過する部分に不純物が堆積
すると、この部分は、基本波であるグリーンレーザ光を
反射させる部分でもあるので、基本波に対する光学損失
を招く要因となる。
【０００９】このような不純物の堆積を防止するため
に、これまで、上述したレーザ光発生装置においては、
光共振器を構成する各光学部品のみならず、これら光学
部品を支持する機械的構造材等に対しても念入りな洗浄
を行った上で各部品の組み立てを行い、組み立てられた
光共振器をレーザ光発生装置の筐体内部に配設し、この
光共振器が配設されたレーザ光発生装置の筐体内部に、
乾燥した清浄な空気を連続的に供給するといった対策が
施されていた。
に、これまで、上述したレーザ光発生装置においては、
光共振器を構成する各光学部品のみならず、これら光学
部品を支持する機械的構造材等に対しても念入りな洗浄
を行った上で各部品の組み立てを行い、組み立てられた
光共振器をレーザ光発生装置の筐体内部に配設し、この
光共振器が配設されたレーザ光発生装置の筐体内部に、
乾燥した清浄な空気を連続的に供給するといった対策が
施されていた。
【００１０】しかしながら、以上のような対策を施して
も、ＢＢＯ結晶の外部に出射されたグリーンレーザ光及
び深紫外レーザ光の光軸上に配設された反射鏡への不純
物の堆積を完全に防止するには至っておらず、基本波に
対する光学損失が増加して、変換効率が大幅に低下し、
出力の低下を招いてしまう場合があった。
も、ＢＢＯ結晶の外部に出射されたグリーンレーザ光及
び深紫外レーザ光の光軸上に配設された反射鏡への不純
物の堆積を完全に防止するには至っておらず、基本波に
対する光学損失が増加して、変換効率が大幅に低下し、
出力の低下を招いてしまう場合があった。
【００１１】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
て創案されたものであって、光学部品の光学面に対する
不純物の堆積を有効に抑制し、基本波に対する光学損失
の増加を防止して高い出力のレーザ光を安定的に出射で
きるようにし、信頼性の極めて高いレーザ光発生装置を
提供することを目的としている。
て創案されたものであって、光学部品の光学面に対する
不純物の堆積を有効に抑制し、基本波に対する光学損失
の増加を防止して高い出力のレーザ光を安定的に出射で
きるようにし、信頼性の極めて高いレーザ光発生装置を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、基本波を発生させる基本波発生手段と、上記
基本波発生手段より発生した基本波が入射され、この入
射した基本波を位相整合条件が満たされた光路を通過さ
せることで高調波を発生させる非線形光学素子であっ
て、複数の内部全反射面を有し、上記複数の内部全反射
面にて順次反射された基本波を、その光軸が、当該非線
形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と当該非線形
光学素子の外部にて交差するように出射すると共に、上
記複数の内部全反射面にて順次反射された高調波を、当
該非線形光学素子の内部における複屈折及び上記複数の
内部全反射面における複反射を利用して、上記基本波と
空間的に分離した状態で出射する非線形光学素子と、上
記非線形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と、上
記非線形光学素子から出射された基本波の光軸とが交差
する位置に配設され、上記非線形光学素子から出射され
た基本波を反射して再度上記非線形光学素子の内部に入
射させる基本波反射手段と、上記非線形光学素子から上
記基本波と空間的に分離された状態で出射された高調波
を反射して当該レーザ光発生装置の外部に出射させる高
調波反射手段とを備えることを特徴としている。
生装置は、基本波を発生させる基本波発生手段と、上記
基本波発生手段より発生した基本波が入射され、この入
射した基本波を位相整合条件が満たされた光路を通過さ
せることで高調波を発生させる非線形光学素子であっ
て、複数の内部全反射面を有し、上記複数の内部全反射
面にて順次反射された基本波を、その光軸が、当該非線
形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と当該非線形
光学素子の外部にて交差するように出射すると共に、上
記複数の内部全反射面にて順次反射された高調波を、当
該非線形光学素子の内部における複屈折及び上記複数の
内部全反射面における複反射を利用して、上記基本波と
空間的に分離した状態で出射する非線形光学素子と、上
記非線形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と、上
記非線形光学素子から出射された基本波の光軸とが交差
する位置に配設され、上記非線形光学素子から出射され
た基本波を反射して再度上記非線形光学素子の内部に入
射させる基本波反射手段と、上記非線形光学素子から上
記基本波と空間的に分離された状態で出射された高調波
を反射して当該レーザ光発生装置の外部に出射させる高
調波反射手段とを備えることを特徴としている。
【００１３】このレーザ光発生装置において、基本波発
生手段は、基本波を発生させる。この基本波発生手段に
より発生した基本波は、非線形光学素子の内部に入射さ
れる。非線形光学素子の内部に入射した基本波は、非線
形光学素子の複数の内部全反射面にて順次反射されて、
非線形光学素子から出射される。このとき、非線形光学
素子から出射される基本波の光軸と、非線形光学素子に
入射する基本波の光軸とが、非線形光学素子の外部にて
交差することになる。そして、これらの光軸が交差する
位置に配設された基本波反射手段により、非線形光学素
子から出射された基本波が反射されて、再度非線形光学
素子の内部に入射することになる。これにより、基本波
の閉じたパスが形成され、光共振器が構成される。
生手段は、基本波を発生させる。この基本波発生手段に
より発生した基本波は、非線形光学素子の内部に入射さ
れる。非線形光学素子の内部に入射した基本波は、非線
形光学素子の複数の内部全反射面にて順次反射されて、
非線形光学素子から出射される。このとき、非線形光学
素子から出射される基本波の光軸と、非線形光学素子に
入射する基本波の光軸とが、非線形光学素子の外部にて
交差することになる。そして、これらの光軸が交差する
位置に配設された基本波反射手段により、非線形光学素
子から出射された基本波が反射されて、再度非線形光学
素子の内部に入射することになる。これにより、基本波
の閉じたパスが形成され、光共振器が構成される。
【００１４】また、非線形光学素子の内部に入射した基
本波が、位相整合条件が満たされた光路を通過すること
で、非線形光学素子の内部にてこの基本波の高調波が発
生する。この高調波は、非線形光学素子の複数の内部全
反射面にて順次反射されて、非線形光学素子から出射さ
れる。このとき、高調波は、非線形光学素子の内部にお
ける複屈折及び非線形光学素子の複数の内部全反射面に
おける複反射により、基本波と空間的に分離した状態
で、非線形光学素子から出射されることになる。そし
て、非線形光学素子から出射された高調波が、高調波反
射手段により反射されてレーザ光発生装置の外部に出射
される。
本波が、位相整合条件が満たされた光路を通過すること
で、非線形光学素子の内部にてこの基本波の高調波が発
生する。この高調波は、非線形光学素子の複数の内部全
反射面にて順次反射されて、非線形光学素子から出射さ
れる。このとき、高調波は、非線形光学素子の内部にお
ける複屈折及び非線形光学素子の複数の内部全反射面に
おける複反射により、基本波と空間的に分離した状態
で、非線形光学素子から出射されることになる。そし
て、非線形光学素子から出射された高調波が、高調波反
射手段により反射されてレーザ光発生装置の外部に出射
される。
【００１５】このレーザ光発生装置では、非線形光学素
子から出射する基本波と高調波とが空間的に分離してい
るので、基本波を反射する基本波反射手段に高調波を照
射させないようにすることが可能である。したがって、
このレーザ光発生装置では、基本波反射手段に高調波が
照射されることに起因して、基本波反射手段に不純物が
堆積するといった不都合を未然に防止して、不純物が堆
積した基本波反射手段にて基本波を反射させる場合に生
じる基本波の光学損失を有効に防止することができる。
子から出射する基本波と高調波とが空間的に分離してい
るので、基本波を反射する基本波反射手段に高調波を照
射させないようにすることが可能である。したがって、
このレーザ光発生装置では、基本波反射手段に高調波が
照射されることに起因して、基本波反射手段に不純物が
堆積するといった不都合を未然に防止して、不純物が堆
積した基本波反射手段にて基本波を反射させる場合に生
じる基本波の光学損失を有効に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００１７】本発明を適用したレーザ光発生装置は、非
線形光学素子を用いた波長変換により高調波を発生さ
せ、この高調波を基本波とは分離した状態で非線形光学
素子の外部に出射させて取り出すようにしたものであ
る。
線形光学素子を用いた波長変換により高調波を発生さ
せ、この高調波を基本波とは分離した状態で非線形光学
素子の外部に出射させて取り出すようにしたものであ
る。
【００１８】先ず、本発明を適用したレーザ光発生装置
の具体的な説明に先立ち、本発明の原理について説明す
る。
の具体的な説明に先立ち、本発明の原理について説明す
る。
【００１９】屈折率ｎ１の媒質の内部を伝搬する光線
が、屈折率ｎ０の媒質との境界にある程度以上の入射角
をもって入射する場合には、光線はこれら媒質間の境界
を透過せずに、全てのエネルギーが反射されることにな
る。このように屈折率の異なる媒質間の境界に入射した
光線の全てのエネルギーが反射される現象は、内部全反
射と呼ばれる。この内部全反射を応用したものとして、
コーナキューブリフレクタと呼ばれるものがある。この
コーナキューブリフレクタは、図１に示すように、９０
度の頂角を形成する２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ２を有
し、内部に入射した光をこれら２つの内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２にて順次反射させた後に外部に出射させること
で、入射光と平行で伝搬方向が逆となる出射光を得るよ
うにしたものである。このコーナキューブリフレクタ
は、例えば、道路脇のガードレールや自動車の反射板等
に用いられている。
が、屈折率ｎ０の媒質との境界にある程度以上の入射角
をもって入射する場合には、光線はこれら媒質間の境界
を透過せずに、全てのエネルギーが反射されることにな
る。このように屈折率の異なる媒質間の境界に入射した
光線の全てのエネルギーが反射される現象は、内部全反
射と呼ばれる。この内部全反射を応用したものとして、
コーナキューブリフレクタと呼ばれるものがある。この
コーナキューブリフレクタは、図１に示すように、９０
度の頂角を形成する２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ２を有
し、内部に入射した光をこれら２つの内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２にて順次反射させた後に外部に出射させること
で、入射光と平行で伝搬方向が逆となる出射光を得るよ
うにしたものである。このコーナキューブリフレクタ
は、例えば、道路脇のガードレールや自動車の反射板等
に用いられている。
【００２０】ここで、上述したようなコーナキューブリ
フレクタに類似したプリズムで頂角が９０度に満たない
ものを考えると、図２に示すように、入射光の光軸と、
２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ２にて順次反射された後に
プリズムの外部に出射される出射光の光軸とが、このプ
リズムの外部のある位置にて交差することが分かる。こ
のようなプリズムを利用して、入射光の光軸と出射光の
光軸とが交わる位置に入力結合ミラーを配設すれば、光
の閉じたパスが形成されることになり、光共振器を構成
することができる。このように２つの内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２を有するプリズムと入力結合ミラーとで光共振
器を構成し、非線形波長変換により基本波の第２高調波
を得る技術は既に広く知られており、実際にこのような
光共振器は実用化されるに至っている（D.C.Gerstenber
ger,G.E.Tye,and R.W.Wallace,"Efficient second-harm
onic conversion of cw single-frequency Nd:YAG lase
r light by frequency locking to a monolithic ring
frequency doubler,"Opt.Lett.,vol.16,pp.992-994,199
1.参照）。
フレクタに類似したプリズムで頂角が９０度に満たない
ものを考えると、図２に示すように、入射光の光軸と、
２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ２にて順次反射された後に
プリズムの外部に出射される出射光の光軸とが、このプ
リズムの外部のある位置にて交差することが分かる。こ
のようなプリズムを利用して、入射光の光軸と出射光の
光軸とが交わる位置に入力結合ミラーを配設すれば、光
の閉じたパスが形成されることになり、光共振器を構成
することができる。このように２つの内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２を有するプリズムと入力結合ミラーとで光共振
器を構成し、非線形波長変換により基本波の第２高調波
を得る技術は既に広く知られており、実際にこのような
光共振器は実用化されるに至っている（D.C.Gerstenber
ger,G.E.Tye,and R.W.Wallace,"Efficient second-harm
onic conversion of cw single-frequency Nd:YAG lase
r light by frequency locking to a monolithic ring
frequency doubler,"Opt.Lett.,vol.16,pp.992-994,199
1.参照）。
【００２１】以上のような構造の光共振器を用いて、深
紫外レーザ光を発生させることを考えると、プリズム
（非線形光学素子）として、例えば、ＢＢＯ（ベータ硼
酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶を用いることが有効
である。ＢＢＯ結晶は、紫外域において有用な結晶の中
では比較的高い非線形性を有し、複屈折が大きく位相整
合可能範囲が広いことから、非線形波長変換によって紫
外レーザ光を発生させる場合に広く利用されている。
紫外レーザ光を発生させることを考えると、プリズム
（非線形光学素子）として、例えば、ＢＢＯ（ベータ硼
酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶を用いることが有効
である。ＢＢＯ結晶は、紫外域において有用な結晶の中
では比較的高い非線形性を有し、複屈折が大きく位相整
合可能範囲が広いことから、非線形波長変換によって紫
外レーザ光を発生させる場合に広く利用されている。
【００２２】特に、近年では、半導体レーザ励起のＮ
ｄ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＶＯ4レーザの第２高調波
であるグリーンレーザ光（波長５３２ｎｍ）を発生さ
せ、更にこのグリーンレーザ光を基本波としてＢＢＯ結
晶を用いた光共振器内に入射させ、このグリーンレーザ
光の第２高調波である深紫外レーザ光（波長２６６ｎ
ｍ）を発生させるようにしたレーザ光発生装置が実用化
されるに至っている。
ｄ：ＹＡＧレーザやＮｄ：ＹＶＯ4レーザの第２高調波
であるグリーンレーザ光（波長５３２ｎｍ）を発生さ
せ、更にこのグリーンレーザ光を基本波としてＢＢＯ結
晶を用いた光共振器内に入射させ、このグリーンレーザ
光の第２高調波である深紫外レーザ光（波長２６６ｎ
ｍ）を発生させるようにしたレーザ光発生装置が実用化
されるに至っている。
【００２３】このレーザ光発生装置では、基本波である
グリーンレーザ光をＢＢＯ結晶の内部に入射させ、この
グリーンレーザ光を、結晶のｃ軸に対して約４７．５度
の角度をなす光路を通ってＢＢＯ結晶中を伝搬させるよ
うにしている。これにより、ＢＢＯ結晶中を常光線とし
て伝搬するグリーンレーザ光と、ＢＢＯ結晶中を異常光
線として伝搬する深紫外レーザ光とで位相速度が一致し
た状態、すなわち、位相整合条件が満たされた状態とな
り、基本波であるグリーンレーザ光のエネルギーが第２
高調波である深紫外レーザ光に有効に変換されることに
なる。
グリーンレーザ光をＢＢＯ結晶の内部に入射させ、この
グリーンレーザ光を、結晶のｃ軸に対して約４７．５度
の角度をなす光路を通ってＢＢＯ結晶中を伝搬させるよ
うにしている。これにより、ＢＢＯ結晶中を常光線とし
て伝搬するグリーンレーザ光と、ＢＢＯ結晶中を異常光
線として伝搬する深紫外レーザ光とで位相速度が一致し
た状態、すなわち、位相整合条件が満たされた状態とな
り、基本波であるグリーンレーザ光のエネルギーが第２
高調波である深紫外レーザ光に有効に変換されることに
なる。
【００２４】ここで、このようなレーザ光発生装置にお
いて、ＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子に上述したプ
リズムのような内部全反射を生じさせて、この非線形光
学素子と入力結合ミラーとで、図３に示すような光共振
器１００を構成することを考える。
いて、ＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子に上述したプ
リズムのような内部全反射を生じさせて、この非線形光
学素子と入力結合ミラーとで、図３に示すような光共振
器１００を構成することを考える。
【００２５】先ず、ＢＢＯ結晶の屈折率ｎ１は約１．６
７４であり、空気の屈折率ｎ０は１であるので、空気中
に配設されたＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１
において内部全反射を生じさせるための臨界角θｃは、
下記式１から約３６．７度であることが分かる。
７４であり、空気の屈折率ｎ０は１であるので、空気中
に配設されたＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１
において内部全反射を生じさせるための臨界角θｃは、
下記式１から約３６．７度であることが分かる。
【００２６】θｃ＝ｓｉｎ-1ｎ０／ｎ１ ・・・式１ したがって、この非線形光学素子１０１の頂角α０が９
０度に近いものとすると、２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ
２のうちで最初に基本波であるグリーンレーザ光が照射
されることになる第１の内部全反射面Ｓ１に対するグリ
ーンレーザ光の入射角を５２度程度までにしておけば、
次にグリーンレーザ光が照射されることになる第２の内
部全反射面Ｓ２に対するグリーンレーザ光の入射角も臨
界角以上となり、非線形光学素子１０１の内部に入射し
たグリーンレーザ光を、第１の内部全反射面Ｓ１と第２
の内部全反射面Ｓ２とにより順次全反射させて、非線形
光学素子１０１の外部に出射させることができる。そし
て、この非線形光学素子１０１の内部に入射するグリー
ンレーザ光の光軸と、非線形光学素子１０１から出射さ
れるグリーンレーザ光の光軸とが交差する位置に入力結
合ミラー１０２を配設すれば、これら非線形光学素子１
０１と入力結合ミラー１０２とで、グリーンレーザ光の
閉じたパスが形成されることになり、光共振器１００が
構成される。
０度に近いものとすると、２つの内部全反射面Ｓ１，Ｓ
２のうちで最初に基本波であるグリーンレーザ光が照射
されることになる第１の内部全反射面Ｓ１に対するグリ
ーンレーザ光の入射角を５２度程度までにしておけば、
次にグリーンレーザ光が照射されることになる第２の内
部全反射面Ｓ２に対するグリーンレーザ光の入射角も臨
界角以上となり、非線形光学素子１０１の内部に入射し
たグリーンレーザ光を、第１の内部全反射面Ｓ１と第２
の内部全反射面Ｓ２とにより順次全反射させて、非線形
光学素子１０１の外部に出射させることができる。そし
て、この非線形光学素子１０１の内部に入射するグリー
ンレーザ光の光軸と、非線形光学素子１０１から出射さ
れるグリーンレーザ光の光軸とが交差する位置に入力結
合ミラー１０２を配設すれば、これら非線形光学素子１
０１と入力結合ミラー１０２とで、グリーンレーザ光の
閉じたパスが形成されることになり、光共振器１００が
構成される。
【００２７】この光共振器１００を構成する非線形光学
素子１０１の内部において、グリーンレーザ光は、非線
形光学素子１０１の内部に入射して第１の内部全反射面
Ｓ１に照射されるまでの第１の光路Ｐ１と、第１の内部
全反射面Ｓ１にて反射されて第２の内部全反射面Ｓ２に
照射されるまでの第２の光路Ｐ２と、第２の内部全反射
面Ｓ２にて反射されて非線形光学素子１０１の外部に出
射されるまでの第３の光路Ｐ３とを通過することにな
る。
素子１０１の内部において、グリーンレーザ光は、非線
形光学素子１０１の内部に入射して第１の内部全反射面
Ｓ１に照射されるまでの第１の光路Ｐ１と、第１の内部
全反射面Ｓ１にて反射されて第２の内部全反射面Ｓ２に
照射されるまでの第２の光路Ｐ２と、第２の内部全反射
面Ｓ２にて反射されて非線形光学素子１０１の外部に出
射されるまでの第３の光路Ｐ３とを通過することにな
る。
【００２８】ここで、第１の光路Ｐ１がＢＢＯ結晶のｃ
軸に対して約４７．５度の角度で傾くようにして、この
第１の光路Ｐ１が位相整合条件を満たすようにしておけ
ば、基本波であるグリーンレーザ光がこの第１の光路Ｐ
１を通って非線形光学素子１０１の内部を伝搬する過程
で、このグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レ
ーザ光が発生することになる。そして、非線形光学素子
１０１の内部にて発生した深紫外レーザ光は、第１及び
第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２にて順次反射されて、非
線形光学素子１０１の外部に出射されることになる。こ
のとき、深紫外レーザ光は、非線形光学素子１０１の内
部における複屈折と、第１及び第２の内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２における複反射による影響を受けて、図４に示
すように、基本波であるグリーンレーザ光とは空間的に
分離した状態で、非線形光学素子１０１の外部に出射さ
れることになる。
軸に対して約４７．５度の角度で傾くようにして、この
第１の光路Ｐ１が位相整合条件を満たすようにしておけ
ば、基本波であるグリーンレーザ光がこの第１の光路Ｐ
１を通って非線形光学素子１０１の内部を伝搬する過程
で、このグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レ
ーザ光が発生することになる。そして、非線形光学素子
１０１の内部にて発生した深紫外レーザ光は、第１及び
第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２にて順次反射されて、非
線形光学素子１０１の外部に出射されることになる。こ
のとき、深紫外レーザ光は、非線形光学素子１０１の内
部における複屈折と、第１及び第２の内部全反射面Ｓ
１，Ｓ２における複反射による影響を受けて、図４に示
すように、基本波であるグリーンレーザ光とは空間的に
分離した状態で、非線形光学素子１０１の外部に出射さ
れることになる。
【００２９】なお、第２の光路Ｐ２が位相整合条件を満
たすようにした場合にも、グリーンレーザ光がこの第２
の光路Ｐ２を通って非線形光学素子１０１の内部を伝搬
する過程で深紫外レーザ光を発生させ、この深紫外レー
ザ光をグリーンレーザ光とは空間的に分離した状態で非
線形光学素子１０１の外部に出射させることができる
が、この場合には、第１の光路Ｐ１が位相整合条件を満
たすようにした場合に比べて、グリーンレーザ光に対す
る深紫外レーザ光の分離量が小さくなる。
たすようにした場合にも、グリーンレーザ光がこの第２
の光路Ｐ２を通って非線形光学素子１０１の内部を伝搬
する過程で深紫外レーザ光を発生させ、この深紫外レー
ザ光をグリーンレーザ光とは空間的に分離した状態で非
線形光学素子１０１の外部に出射させることができる
が、この場合には、第１の光路Ｐ１が位相整合条件を満
たすようにした場合に比べて、グリーンレーザ光に対す
る深紫外レーザ光の分離量が小さくなる。
【００３０】以上のように、非線形光学素子１０１の内
部で発生した深紫外レーザ光をグリーンレーザ光から空
間的に分離した状態で非線形光学素子１０１の外部に出
射させるようにすれば、この非線形光学素子１０１の外
部に出射した深紫外レーザ光を、グリーンレーザ光を反
射させる入力結合ミラー１０２とは異なるミラーにより
個別に反射させて、この深紫外レーザ光を入力結合ミラ
ー１０２に照射させることなく光共振器１００の外部に
取り出すことができる。
部で発生した深紫外レーザ光をグリーンレーザ光から空
間的に分離した状態で非線形光学素子１０１の外部に出
射させるようにすれば、この非線形光学素子１０１の外
部に出射した深紫外レーザ光を、グリーンレーザ光を反
射させる入力結合ミラー１０２とは異なるミラーにより
個別に反射させて、この深紫外レーザ光を入力結合ミラ
ー１０２に照射させることなく光共振器１００の外部に
取り出すことができる。
【００３１】ここで、グリーンレーザ光の第２高調波で
ある深紫外レーザ光が、基本波であるグリーンレーザ光
から空間的に分離される原理について説明する。なお、
ここでは、ＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１の
内部における全反射に関して、入射面がＢＢＯ結晶のｃ
軸を含む場合のみを考える。
ある深紫外レーザ光が、基本波であるグリーンレーザ光
から空間的に分離される原理について説明する。なお、
ここでは、ＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１の
内部における全反射に関して、入射面がＢＢＯ結晶のｃ
軸を含む場合のみを考える。
【００３２】基本波であるグリーンレーザ光は常光線で
あり、ＢＢＯ結晶のｃ軸に対して垂直方向に偏光し、内
部全反射に関しては常に「ｓ偏光」である。すなわち、
この常光線であるグリーンレーザ光が非線形光学素子１
０１の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２において
順次反射されるときには、常に入射角と反射角とが等し
くなるという通常の反射の法則が成り立つことになる。
あり、ＢＢＯ結晶のｃ軸に対して垂直方向に偏光し、内
部全反射に関しては常に「ｓ偏光」である。すなわち、
この常光線であるグリーンレーザ光が非線形光学素子１
０１の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２において
順次反射されるときには、常に入射角と反射角とが等し
くなるという通常の反射の法則が成り立つことになる。
【００３３】これに対して、グリーンレーザ光の第２高
調波である深紫外レーザ光は、異常光線であり、非線形
光学素子１０１の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ
２において順次反射されるときに、通常の反射の法則が
成り立つとは限らない。これは、非線形光学素子１０１
の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２において、複
反射が生じるためである。すなわち、図５に示すよう
に、内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）に対する入射光の光軸と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角θ１と、内部全反射面Ｓ１
（Ｓ２）に対する反射光の光軸とＢＢＯ結晶のｃ軸とが
なす角θ２とが異なるために、結果的にこれらの間で屈
折率、すなわち位相速度が異なることになるからであ
る。なお、図５において、Ψ１は内部全反射面Ｓ１（Ｓ
２）に対する入射光の入射角を示しており、Ψ２は内部
全反射面Ｓ１（Ｓ２）に対する反射光の反射角を示して
いる。また、Φは、内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）の法線と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角を示している。
調波である深紫外レーザ光は、異常光線であり、非線形
光学素子１０１の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ
２において順次反射されるときに、通常の反射の法則が
成り立つとは限らない。これは、非線形光学素子１０１
の第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２において、複
反射が生じるためである。すなわち、図５に示すよう
に、内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）に対する入射光の光軸と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角θ１と、内部全反射面Ｓ１
（Ｓ２）に対する反射光の光軸とＢＢＯ結晶のｃ軸とが
なす角θ２とが異なるために、結果的にこれらの間で屈
折率、すなわち位相速度が異なることになるからであ
る。なお、図５において、Ψ１は内部全反射面Ｓ１（Ｓ
２）に対する入射光の入射角を示しており、Ψ２は内部
全反射面Ｓ１（Ｓ２）に対する反射光の反射角を示して
いる。また、Φは、内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）の法線と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角を示している。
【００３４】この複反射の挙動を予測するためには数値
計算が必要となるが、その満たすべき境界条件は、ｋベ
クトル（波面法線）の内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）におけ
る面内成分が等しくなるという条件である。したがっ
て、図５における内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）の複反射
は、下記式２，式３により導かれる。
計算が必要となるが、その満たすべき境界条件は、ｋベ
クトル（波面法線）の内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）におけ
る面内成分が等しくなるという条件である。したがっ
て、図５における内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）の複反射
は、下記式２，式３により導かれる。
【００３５】 ｎ（θ１）ｓｉｎ（Ψ１）＝ｎ（θ２）ｓｉｎ（Ψ２） ・・・式２ ｎ（θ１）ｓｉｎ（θ１−Φ）＝ｎ（θ２）ｓｉｎ（θ２−Φ） ・・・式３ 結果的に、内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）にて全反射された
基本波であるグリーンレーザ光と第２高調波である深紫
外レーザ光とは互いに異なる角度のｋベクトルを有し、
内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）における複反射の影響を受け
て空間的に分離されることになる。さらに、これらグリ
ーンレーザ光と深紫外レーザ光とは、ＢＢＯ結晶の複屈
折によるウォークオフ効果によっても、空間的に分離さ
れることになる。
基本波であるグリーンレーザ光と第２高調波である深紫
外レーザ光とは互いに異なる角度のｋベクトルを有し、
内部全反射面Ｓ１（Ｓ２）における複反射の影響を受け
て空間的に分離されることになる。さらに、これらグリ
ーンレーザ光と深紫外レーザ光とは、ＢＢＯ結晶の複屈
折によるウォークオフ効果によっても、空間的に分離さ
れることになる。
【００３６】実際に基本波であるグリーンレーザ光と第
２高調波である深紫外レーザ光とがどのように空間的に
分離されるかは、光共振器１００における光路を全てた
どってみる必要がある。ここで、自由変数は、非線形光
学素子１０１を構成するＢＢＯ結晶の相互作用長と、入
射出射の距離と、非線形光学素子１０１の頂角α０と、
第１の内部全反射面Ｓ１に対する入射角Ψ１である。
２高調波である深紫外レーザ光とがどのように空間的に
分離されるかは、光共振器１００における光路を全てた
どってみる必要がある。ここで、自由変数は、非線形光
学素子１０１を構成するＢＢＯ結晶の相互作用長と、入
射出射の距離と、非線形光学素子１０１の頂角α０と、
第１の内部全反射面Ｓ１に対する入射角Ψ１である。
【００３７】非線形光学素子１０１の内部における第１
の光路Ｐ１とＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角（θ１）が位
相整合角（約４７．５度）と決まっていることと、非線
形光学素子１０１内に入射する光のアジマス角と非線形
光学素子１０１から出射する光のアジマス角とが等しい
という条件から、光共振器１００における光路が決定さ
れることになる。この場合、非線形光学素子１０１の第
１の内部全反射面Ｓ１に対する入射光の入射角Ψ１とし
ては、プラス方向の入射角とマイナス方向の入射角との
双方を考慮する必要がある。先に図５に示した例は、入
射光の入射角Ψ１がプラス方向の場合の例であり、図６
に示す例が、入射光の入射角Ψ１がマイナス方向の場合
の例である。
の光路Ｐ１とＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角（θ１）が位
相整合角（約４７．５度）と決まっていることと、非線
形光学素子１０１内に入射する光のアジマス角と非線形
光学素子１０１から出射する光のアジマス角とが等しい
という条件から、光共振器１００における光路が決定さ
れることになる。この場合、非線形光学素子１０１の第
１の内部全反射面Ｓ１に対する入射光の入射角Ψ１とし
ては、プラス方向の入射角とマイナス方向の入射角との
双方を考慮する必要がある。先に図５に示した例は、入
射光の入射角Ψ１がプラス方向の場合の例であり、図６
に示す例が、入射光の入射角Ψ１がマイナス方向の場合
の例である。
【００３８】上述したように、屈折率が約１．６７４で
あるＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１におい
て、内部全反射を生じさせるための臨界角θｃは３６．
７度であるので、入射光の入射角Ψ１は３６．７度より
も大きいことが必要である。また、非線形光学素子１０
１の外部に出射された基本波であるグリーンレーザ光を
１つの入力結合ミラー１０２により反射させることでグ
リーンレーザ光の閉じたパスを形成するためには、非線
形光学素子１０１の頂角α０が９０度に満たないことが
必要である。ここで、第１の内部全反射面Ｓ１に対する
入射角と第２の内部全反射面Ｓ２に対する入射角との和
が非線形光学素子１０１の頂角α０と等しくなるので、
第１の内部全反射面Ｓ１又は第２の内部全反射面Ｓ２に
対する入射角Ψ１は、最大でも５３．３度以下にする必
要がある。
あるＢＢＯ結晶よりなる非線形光学素子１０１におい
て、内部全反射を生じさせるための臨界角θｃは３６．
７度であるので、入射光の入射角Ψ１は３６．７度より
も大きいことが必要である。また、非線形光学素子１０
１の外部に出射された基本波であるグリーンレーザ光を
１つの入力結合ミラー１０２により反射させることでグ
リーンレーザ光の閉じたパスを形成するためには、非線
形光学素子１０１の頂角α０が９０度に満たないことが
必要である。ここで、第１の内部全反射面Ｓ１に対する
入射角と第２の内部全反射面Ｓ２に対する入射角との和
が非線形光学素子１０１の頂角α０と等しくなるので、
第１の内部全反射面Ｓ１又は第２の内部全反射面Ｓ２に
対する入射角Ψ１は、最大でも５３．３度以下にする必
要がある。
【００３９】これらのことを考慮して、実際に、基本波
であるグリーンレーザ光と第２高調波である深紫外レー
ザ光とを空間的に分離するための好適な光学設計を検討
したところ、図７に示すように、非線形光学素子１０１
の頂角α０を８８．５度とし、第１の内部全反射面Ｓ１
に対する入射角Ψ１をマイナス方向で５０度、すなわ
ち、−Ψ１＝５０度としたときに、基本波であるグリー
ンレーザ光と第２高調波である深紫外レーザ光とが良好
に分離されることが分かった。
であるグリーンレーザ光と第２高調波である深紫外レー
ザ光とを空間的に分離するための好適な光学設計を検討
したところ、図７に示すように、非線形光学素子１０１
の頂角α０を８８．５度とし、第１の内部全反射面Ｓ１
に対する入射角Ψ１をマイナス方向で５０度、すなわ
ち、−Ψ１＝５０度としたときに、基本波であるグリー
ンレーザ光と第２高調波である深紫外レーザ光とが良好
に分離されることが分かった。
【００４０】具体的には、非線形光学素子１０１内の第
１の光路Ｐ１の長さを約５ｍｍとし、グリーンレーザ光
が非線形光学素子１０１の内部に入射する入射位置と、
グリーンレーザ光が非線形光学素子１０１の外部に出射
する出射位置との間の距離Ｌ１を約２ｍｍとしたとき
に、深紫外レーザ光が非線形光学素子１０１の外部に出
射する出射位置と、グリーンレーザ光が非線形光学素子
１０１の外部に出射する出射位置との間の距離Ｌ２が
０．９ｍｍ以上、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３
から約１０ｍｍ離れた位置においては、非線形光学素子
１０１から出射されたグリーンレーザ光の光軸と、非線
形光学素子１０１から出射された深紫外レーザ光の光軸
との間の距離Ｌ３が１．５ｍｍ以上となり、グリーンレ
ーザ光と深紫外レーザ光とが十分に分離されることが分
かった。
１の光路Ｐ１の長さを約５ｍｍとし、グリーンレーザ光
が非線形光学素子１０１の内部に入射する入射位置と、
グリーンレーザ光が非線形光学素子１０１の外部に出射
する出射位置との間の距離Ｌ１を約２ｍｍとしたとき
に、深紫外レーザ光が非線形光学素子１０１の外部に出
射する出射位置と、グリーンレーザ光が非線形光学素子
１０１の外部に出射する出射位置との間の距離Ｌ２が
０．９ｍｍ以上、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３
から約１０ｍｍ離れた位置においては、非線形光学素子
１０１から出射されたグリーンレーザ光の光軸と、非線
形光学素子１０１から出射された深紫外レーザ光の光軸
との間の距離Ｌ３が１．５ｍｍ以上となり、グリーンレ
ーザ光と深紫外レーザ光とが十分に分離されることが分
かった。
【００４１】以上のような光学設計をもとに、更に入出
射面Ｓ３が非線形光学素子１０１の内部に入射するグリ
ーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角（偏
光角）をなすように成形された非線形光学素子１０１を
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す。図８（Ａ）はこの非
線形光学素子１０１の側面図であり、図８（Ｂ）はこの
非線形光学素子１０１の底面図である。
射面Ｓ３が非線形光学素子１０１の内部に入射するグリ
ーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角（偏
光角）をなすように成形された非線形光学素子１０１を
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す。図８（Ａ）はこの非
線形光学素子１０１の側面図であり、図８（Ｂ）はこの
非線形光学素子１０１の底面図である。
【００４２】非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３を、
この入出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の内部に入
射するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュース
ター角をなすように成形することにより、この入出射面
Ｓ３における光学損失（反射損失）を極力小さくして、
光共振器１００として高い変換効率を実現することが可
能となる。
この入出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の内部に入
射するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュース
ター角をなすように成形することにより、この入出射面
Ｓ３における光学損失（反射損失）を極力小さくして、
光共振器１００として高い変換効率を実現することが可
能となる。
【００４３】なお、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ
３を以上のように成形しても、常光線であるグリーンレ
ーザ光の偏光方向は入出射面Ｓ３に完全には一致せず、
有限の光学損失が生じることになる。この光学損失は、
非線形光学素子１０１内に入射するグリーンレーザ光の
入出射面Ｓ３に対するアジマス角によって決まることに
なるが、これは非線形光学素子１０１の頂角α０の関数
である。ここで、非線形光学素子１０１の頂角α０は、
上述したように８８．５度とされているので、非線形光
学素子１０１内に入射するグリーンレーザ光の入出射面
Ｓ３に対するアジマス角は１．５度である。したがっ
て、この非線形光学素子１０１においては、グリーンレ
ーザ光の偏光方向が入出射面Ｓ３に一致しないことに起
因する光学損失は、グリーンレーザ光が非線形光学素子
１０１の内部に入射する場合と、グリーンレーザ光が非
線形光学素子１０１から外部に出射される場合とを合わ
せても０．１５％程度と極めて微小である。
３を以上のように成形しても、常光線であるグリーンレ
ーザ光の偏光方向は入出射面Ｓ３に完全には一致せず、
有限の光学損失が生じることになる。この光学損失は、
非線形光学素子１０１内に入射するグリーンレーザ光の
入出射面Ｓ３に対するアジマス角によって決まることに
なるが、これは非線形光学素子１０１の頂角α０の関数
である。ここで、非線形光学素子１０１の頂角α０は、
上述したように８８．５度とされているので、非線形光
学素子１０１内に入射するグリーンレーザ光の入出射面
Ｓ３に対するアジマス角は１．５度である。したがっ
て、この非線形光学素子１０１においては、グリーンレ
ーザ光の偏光方向が入出射面Ｓ３に一致しないことに起
因する光学損失は、グリーンレーザ光が非線形光学素子
１０１の内部に入射する場合と、グリーンレーザ光が非
線形光学素子１０１から外部に出射される場合とを合わ
せても０．１５％程度と極めて微小である。
【００４４】以上のように成形された非線形光学素子１
０１の内部において、基本波であるグリーンレーザ光
（波長５３２ｎｍ）が伝搬する方向（第１乃至第３の光
路）とＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角と、第２高調波であ
る深紫外レーザ光（波長２６６ｎｍ）が伝搬する方向と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角とを表１に合わせて示す。
ここで、ｋベクトルは波面法線の方向であり、ｓベクト
ルはポインティングベクトル、すなわち、エネルギーが
流れていく方向である。なお、基本波であるグリーンレ
ーザ光は常光線であるので、ｋベクトルの方向とｓベク
トルの方向とが一致している。
０１の内部において、基本波であるグリーンレーザ光
（波長５３２ｎｍ）が伝搬する方向（第１乃至第３の光
路）とＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角と、第２高調波であ
る深紫外レーザ光（波長２６６ｎｍ）が伝搬する方向と
ＢＢＯ結晶のｃ軸とがなす角とを表１に合わせて示す。
ここで、ｋベクトルは波面法線の方向であり、ｓベクト
ルはポインティングベクトル、すなわち、エネルギーが
流れていく方向である。なお、基本波であるグリーンレ
ーザ光は常光線であるので、ｋベクトルの方向とｓベク
トルの方向とが一致している。
【００４５】
【表１】
【００４６】以上のような非線形光学素子１０１を用
い、この非線形光学素子１０１の内部に入射するグリー
ンレーザ光の光軸と、この非線形光学素子１０１から出
射されるグリーンレーザ光の光軸とが交差する位置に入
力結合ミラー１０２を配設して光共振器１００を構成す
れば、非線形光学素子１０１における光学損失を極力小
さくしながら、第２高調波である深紫外レーザ光を、基
本波であるグリーンレーザ光から空間的に分離した状態
で非線形光学素子１０１の外部に出射させ、この深紫外
レーザ光を入力結合ミラー１０２に照射させることな
く、入力結合ミラー１０２とは異なるミラーを用いて取
り出すことができる。したがって、この場合には、入力
結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されることに
起因してこの入力結合ミラー１０２に不純物が堆積する
といった不都合を未然に回避して、この入力結合ミラー
１０２における光学損失をも有効に抑制し、極めて高い
変換効率を実現することができる。
い、この非線形光学素子１０１の内部に入射するグリー
ンレーザ光の光軸と、この非線形光学素子１０１から出
射されるグリーンレーザ光の光軸とが交差する位置に入
力結合ミラー１０２を配設して光共振器１００を構成す
れば、非線形光学素子１０１における光学損失を極力小
さくしながら、第２高調波である深紫外レーザ光を、基
本波であるグリーンレーザ光から空間的に分離した状態
で非線形光学素子１０１の外部に出射させ、この深紫外
レーザ光を入力結合ミラー１０２に照射させることな
く、入力結合ミラー１０２とは異なるミラーを用いて取
り出すことができる。したがって、この場合には、入力
結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されることに
起因してこの入力結合ミラー１０２に不純物が堆積する
といった不都合を未然に回避して、この入力結合ミラー
１０２における光学損失をも有効に抑制し、極めて高い
変換効率を実現することができる。
【００４７】また、この場合には、入力結合ミラー１０
２に深紫外レーザ光が照射されないので、入力結合ミラ
ー１０２はグリーンレーザ光を反射できる構成であれば
よく、ダイクロイックミラー等の波長選択性を有するも
のを入力結合ミラー１０２として用いる必要がない。更
に、非線形光学素子１０１と１つの入力結合ミラー１０
２とで光共振器１００が構成されるので、部品点数が少
なく低コストである。
２に深紫外レーザ光が照射されないので、入力結合ミラ
ー１０２はグリーンレーザ光を反射できる構成であれば
よく、ダイクロイックミラー等の波長選択性を有するも
のを入力結合ミラー１０２として用いる必要がない。更
に、非線形光学素子１０１と１つの入力結合ミラー１０
２とで光共振器１００が構成されるので、部品点数が少
なく低コストである。
【００４８】ここで、以上のような光共振器１００を用
いて構成された、本発明を適用したレーザ光発生装置に
ついて、図９を参照して具体的に説明する。
いて構成された、本発明を適用したレーザ光発生装置に
ついて、図９を参照して具体的に説明する。
【００４９】このレーザ光発生装置１は、半導体レーザ
励起のＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であるグリーン
レーザ光（波長５３２ｎｍ）を発生させ、更にこのグリ
ーンレーザ光を基本波として、非線形波長変換によりこ
のグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光
（波長２６６ｎｍ）を発生させるようにしたものであ
り、図９に示すように、グリーンレーザ光を発生させる
グリーンレーザ光発生部１０と、このグリーンレーザ光
発生部１０からのグリーンレーザ光に対して波長変換を
施して深紫外レーザ光を発生させる深紫外レーザ光発生
部２０とを備えている。
励起のＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であるグリーン
レーザ光（波長５３２ｎｍ）を発生させ、更にこのグリ
ーンレーザ光を基本波として、非線形波長変換によりこ
のグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光
（波長２６６ｎｍ）を発生させるようにしたものであ
り、図９に示すように、グリーンレーザ光を発生させる
グリーンレーザ光発生部１０と、このグリーンレーザ光
発生部１０からのグリーンレーザ光に対して波長変換を
施して深紫外レーザ光を発生させる深紫外レーザ光発生
部２０とを備えている。
【００５０】グリーンレーザ光発生部１０では、先ず、
半導体レーザ１１から波長８０８ｎｍの高出力レーザ光
が出射される。この半導体レーザ１１からの高出力レー
ザ光は、集光レンズ１２によって集光された上で、ノン
プレーナ・モノリシックリング型のＮｄ：ＹＡＧレーザ
１３に、このＮｄ：ＹＡＧレーザ１３を励起させるため
の励起光として入射される。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ１３が励起され、波長１０６４ｎｍの赤外線レー
ザ光が出射されることになる。
半導体レーザ１１から波長８０８ｎｍの高出力レーザ光
が出射される。この半導体レーザ１１からの高出力レー
ザ光は、集光レンズ１２によって集光された上で、ノン
プレーナ・モノリシックリング型のＮｄ：ＹＡＧレーザ
１３に、このＮｄ：ＹＡＧレーザ１３を励起させるため
の励起光として入射される。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザ１３が励起され、波長１０６４ｎｍの赤外線レー
ザ光が出射されることになる。
【００５１】Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３から出射された赤
外線レーザ光は、モードマッチングレンズ１４を介し
て、モノリシックリング型のＭｇＯ：ＬＮ結晶１５に入
射される。ここで、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５は、その結晶
内部における共振波長が赤外線レーザ光の波長と一致す
るようになされており、赤外線レーザ光に対して光共振
器を構成している。したがって、このＭｇＯ：ＬＮ結晶
１５に赤外線レーザ光が入射されると、この赤外線レー
ザ光に対して波長変換が施されて、この赤外線レーザ光
の第２高調波である波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光
が発生することになる。
外線レーザ光は、モードマッチングレンズ１４を介し
て、モノリシックリング型のＭｇＯ：ＬＮ結晶１５に入
射される。ここで、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５は、その結晶
内部における共振波長が赤外線レーザ光の波長と一致す
るようになされており、赤外線レーザ光に対して光共振
器を構成している。したがって、このＭｇＯ：ＬＮ結晶
１５に赤外線レーザ光が入射されると、この赤外線レー
ザ光に対して波長変換が施されて、この赤外線レーザ光
の第２高調波である波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光
が発生することになる。
【００５２】ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５を用いた波長変換に
より発生したグリーンレーザ光は、反射ミラー１６によ
り反射され、レンズ１７により所定のビーム径に整形さ
れた上で、グリーンレーザ光発生部１０から出射され
る。
より発生したグリーンレーザ光は、反射ミラー１６によ
り反射され、レンズ１７により所定のビーム径に整形さ
れた上で、グリーンレーザ光発生部１０から出射され
る。
【００５３】グリーンレーザ光発生部１０から出射され
たグリーンレーザ光は、深紫外レーザ光発生部２０に入
射する。深紫外レーザ光発生部２０は、入射したグリー
ンレーザ光を基本波として、この基本波であるグリーン
レーザ光に対して、例えばＢＢＯ（ベータ硼酸バリウ
ム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よりなる非線形光学素子を用
いた波長変換を施して、グリーンレーザ光の第２高調波
である波長２６６ｎｍの深紫外レーザ光を発生させるも
のである。
たグリーンレーザ光は、深紫外レーザ光発生部２０に入
射する。深紫外レーザ光発生部２０は、入射したグリー
ンレーザ光を基本波として、この基本波であるグリーン
レーザ光に対して、例えばＢＢＯ（ベータ硼酸バリウ
ム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よりなる非線形光学素子を用
いた波長変換を施して、グリーンレーザ光の第２高調波
である波長２６６ｎｍの深紫外レーザ光を発生させるも
のである。
【００５４】深紫外レーザ光発生部２０に基本波として
入射するグリーンレーザ光は、位相変調器２１及びモー
ドマッチングレンズ２２を介して、光共振器１００内に
入射する。光共振器１００内に入射したグリーンレーザ
光は、入力結合ミラー１０２を介して、非線形光学素子
１０１の内部に入射されることになる。
入射するグリーンレーザ光は、位相変調器２１及びモー
ドマッチングレンズ２２を介して、光共振器１００内に
入射する。光共振器１００内に入射したグリーンレーザ
光は、入力結合ミラー１０２を介して、非線形光学素子
１０１の内部に入射されることになる。
【００５５】ここで、レーザ光発生装置１においては、
入力結合ミラー１０２が、例えばピエゾ素子やボイスコ
イルモータ等を用いた精密位置決め手段２３上にマウン
トされており、この精密位置決め手段２３が駆動される
ことで、光共振器１００の共振器長を極めて高い精度で
調整することができるようになされている。
入力結合ミラー１０２が、例えばピエゾ素子やボイスコ
イルモータ等を用いた精密位置決め手段２３上にマウン
トされており、この精密位置決め手段２３が駆動される
ことで、光共振器１００の共振器長を極めて高い精度で
調整することができるようになされている。
【００５６】また、このレーザ光発生装置１において
は、光共振器１００内に入射したグリーンレーザ光の一
部が、入力結合ミラー１０２により反射され、更にミラ
ー２４により反射されて光検出器２５により検出される
ようになされている。光検出器２５からの検出信号は、
制御回路２６に供給されることになる。また、このレー
ザ光発生装置１においては、位相変調器２１が、位相変
調器駆動回路２７からの変調信号に応じて、光共振器１
００内に入射するグリーンレーザ光を位相変調するよう
になされている。
は、光共振器１００内に入射したグリーンレーザ光の一
部が、入力結合ミラー１０２により反射され、更にミラ
ー２４により反射されて光検出器２５により検出される
ようになされている。光検出器２５からの検出信号は、
制御回路２６に供給されることになる。また、このレー
ザ光発生装置１においては、位相変調器２１が、位相変
調器駆動回路２７からの変調信号に応じて、光共振器１
００内に入射するグリーンレーザ光を位相変調するよう
になされている。
【００５７】制御回路２６は、光検出器２５からの検出
信号を上記変調信号で同期検波することにより、光共振
器１００の光路位相差の誤差信号を検出し、この誤差信
号に基づいて精密位置決め手段２３を駆動して、光共振
器１００の共振器長が常に共振条件を満たすように、入
力結合ミラー１０２の位置を連続的に精密に制御する。
ここで、誤差信号は、例えば、Pound-Drever法と呼ばれ
るＦＭサイドバンド法（R.W.P.Drever,J.L.Hall,F.V.Ko
walski,J.Hough,G.M.Ford,A.J.Munley,and H.Ward,"Las
er phase and frequency stabilization using an opti
cal resonator,"Appl.Phys.B,vol.31,pp.97-105,1983.
参照）や、Hansch-Couillaud法と呼ばれる偏光法（T.W.
Hansch and B.Couillaud,"Laser frequency stabilizat
ion by polarization spectroscopy of a reflecting r
eference cavity,"Opt.comm.,vol.35,pp.441-444,1980.
参照）等、既知の技術により適切に検出することができ
る。
信号を上記変調信号で同期検波することにより、光共振
器１００の光路位相差の誤差信号を検出し、この誤差信
号に基づいて精密位置決め手段２３を駆動して、光共振
器１００の共振器長が常に共振条件を満たすように、入
力結合ミラー１０２の位置を連続的に精密に制御する。
ここで、誤差信号は、例えば、Pound-Drever法と呼ばれ
るＦＭサイドバンド法（R.W.P.Drever,J.L.Hall,F.V.Ko
walski,J.Hough,G.M.Ford,A.J.Munley,and H.Ward,"Las
er phase and frequency stabilization using an opti
cal resonator,"Appl.Phys.B,vol.31,pp.97-105,1983.
参照）や、Hansch-Couillaud法と呼ばれる偏光法（T.W.
Hansch and B.Couillaud,"Laser frequency stabilizat
ion by polarization spectroscopy of a reflecting r
eference cavity,"Opt.comm.,vol.35,pp.441-444,1980.
参照）等、既知の技術により適切に検出することができ
る。
【００５８】以上のように、レーザ光発生装置１におい
ては、制御回路２６が検出した誤差信号に基づいて精密
位置決め手段２３を駆動し、入力結合ミラー１０２の位
置を連続的に精密制御して、光共振器１００の共振器長
が常に共振条件を満たすようにしているので、非線形光
学素子１０１における紫外線レーザ光の発生を極めて効
率よく行うことができ、高い変換効率を実現することが
できる。
ては、制御回路２６が検出した誤差信号に基づいて精密
位置決め手段２３を駆動し、入力結合ミラー１０２の位
置を連続的に精密制御して、光共振器１００の共振器長
が常に共振条件を満たすようにしているので、非線形光
学素子１０１における紫外線レーザ光の発生を極めて効
率よく行うことができ、高い変換効率を実現することが
できる。
【００５９】光共振器１００内に基本波として入射し
て、入力結合ミラー１０２を透過したグリーンレーザ光
は、このグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュー
スター角をなすように成形された入出射面Ｓ３から、非
線形光学素子１０１の内部に入射することになる。そし
て、非線形光学素子１０１の内部に入射したグリーンレ
ーザ光は、非線形光学素子１０１を構成するＢＢＯ結晶
のｃ軸に対して約４７．５度の角度で傾き、位相整合条
件が満たされた第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子
１０１の内部を伝搬し、第１の内部全反射面Ｓ１に照射
される。
て、入力結合ミラー１０２を透過したグリーンレーザ光
は、このグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュー
スター角をなすように成形された入出射面Ｓ３から、非
線形光学素子１０１の内部に入射することになる。そし
て、非線形光学素子１０１の内部に入射したグリーンレ
ーザ光は、非線形光学素子１０１を構成するＢＢＯ結晶
のｃ軸に対して約４７．５度の角度で傾き、位相整合条
件が満たされた第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子
１０１の内部を伝搬し、第１の内部全反射面Ｓ１に照射
される。
【００６０】このとき、基本波であるグリーンレーザ光
がこの第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子１０１の
内部を伝搬する過程で、このグリーンレーザ光の第２高
調波である波長２６６ｎｍの深紫外レーザ光が発生する
ことになる。
がこの第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子１０１の
内部を伝搬する過程で、このグリーンレーザ光の第２高
調波である波長２６６ｎｍの深紫外レーザ光が発生する
ことになる。
【００６１】第１の内部全反射面Ｓ１に照射されたグリ
ーンレーザ光は、この第１の内部全反射面Ｓ１にて全反
射された後に、更に第２の内部全反射面Ｓ２にて全反射
されて、入出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の外部
に出射される。そして、非線形光学素子１０１の外部に
出射されたグリーンレーザ光は、入力結合ミラー１０２
により反射されて、再度、非線形光学素子１０１の内部
に入射される。
ーンレーザ光は、この第１の内部全反射面Ｓ１にて全反
射された後に、更に第２の内部全反射面Ｓ２にて全反射
されて、入出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の外部
に出射される。そして、非線形光学素子１０１の外部に
出射されたグリーンレーザ光は、入力結合ミラー１０２
により反射されて、再度、非線形光学素子１０１の内部
に入射される。
【００６２】また、グリーンレーザ光が位相整合条件が
満たされた第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子１０
１の内部を伝搬する過程で発生した深紫外レーザ光も、
第１の内部全反射面Ｓ１及び第２の内部全反射面Ｓ２に
て順次全反射されて、入出射面Ｓ３から非線形光学素子
１０１の外部に出射されることになる。このとき、深紫
外レーザ光は、非線形光学素子１０１の内部における複
屈折と、第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２におけ
る複反射による影響を受けて、基本波であるグリーンレ
ーザ光とは空間的に分離した状態で、非線形光学素子１
０１の外部に出射されることになる。そして、非線形光
学素子１０１の外部に出射された深紫外レーザ光は、例
えば、誘電体多層膜が成膜されたナイフエッジプリズム
等よりなる反射ミラー２８により反射され、深紫外レー
ザ光発生部２０の外部に出射される。
満たされた第１の光路Ｐ１を通って非線形光学素子１０
１の内部を伝搬する過程で発生した深紫外レーザ光も、
第１の内部全反射面Ｓ１及び第２の内部全反射面Ｓ２に
て順次全反射されて、入出射面Ｓ３から非線形光学素子
１０１の外部に出射されることになる。このとき、深紫
外レーザ光は、非線形光学素子１０１の内部における複
屈折と、第１及び第２の内部全反射面Ｓ１，Ｓ２におけ
る複反射による影響を受けて、基本波であるグリーンレ
ーザ光とは空間的に分離した状態で、非線形光学素子１
０１の外部に出射されることになる。そして、非線形光
学素子１０１の外部に出射された深紫外レーザ光は、例
えば、誘電体多層膜が成膜されたナイフエッジプリズム
等よりなる反射ミラー２８により反射され、深紫外レー
ザ光発生部２０の外部に出射される。
【００６３】以上のような構成を有する深紫外レーザ光
発生部２０では、時間コヒーレンス特性に優れた深紫外
レーザ光を、非常に高効率にて発生させることができ
る。実際に、グリーンレーザ光発生部１０から深紫外レ
ーザ光発生部１０に入射されるグリーンレーザ光の出力
を約６００ｍＷとして、深紫外レーザ光発生部１０によ
り深紫外レーザ光を発生させたところ、最大で約２００
ｍＷの深紫外レーザ光が得られた。この出力値は、非線
形光学素子１０１内にて発生した深紫外レーザ光が、入
出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の外部に出射する
際に、この入出射面Ｓ３において約２２％の反射損失が
生じた場合の結果である。したがって、後述するよう
に、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３における深紫
外レーザ光の反射損失を低減した場合には、深紫外レー
ザ光発生部２０から発生する深紫外レーザ光の出力は２
５０ｍＷ以上となり、４０％以上の極めて高い変換効率
が達成されることになる。また、この深紫外レーザ光発
生部２０は、その内部を外気から手段したり、清浄な空
気を供給したりすることなく、約１００ｍＷの出力を保
ちながら、３００時間以上もの間連続して動作させるこ
とが可能であることが確認された。
発生部２０では、時間コヒーレンス特性に優れた深紫外
レーザ光を、非常に高効率にて発生させることができ
る。実際に、グリーンレーザ光発生部１０から深紫外レ
ーザ光発生部１０に入射されるグリーンレーザ光の出力
を約６００ｍＷとして、深紫外レーザ光発生部１０によ
り深紫外レーザ光を発生させたところ、最大で約２００
ｍＷの深紫外レーザ光が得られた。この出力値は、非線
形光学素子１０１内にて発生した深紫外レーザ光が、入
出射面Ｓ３から非線形光学素子１０１の外部に出射する
際に、この入出射面Ｓ３において約２２％の反射損失が
生じた場合の結果である。したがって、後述するよう
に、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３における深紫
外レーザ光の反射損失を低減した場合には、深紫外レー
ザ光発生部２０から発生する深紫外レーザ光の出力は２
５０ｍＷ以上となり、４０％以上の極めて高い変換効率
が達成されることになる。また、この深紫外レーザ光発
生部２０は、その内部を外気から手段したり、清浄な空
気を供給したりすることなく、約１００ｍＷの出力を保
ちながら、３００時間以上もの間連続して動作させるこ
とが可能であることが確認された。
【００６４】深紫外レーザ光発生部２０の外部に出射さ
れた深紫外レーザ光は、コリメータレンズ３０により平
行光とされ、アナモルフィックプリズムペア３１により
ビーム整形された上で、レーザ光発生装置１から出射さ
れる。なお、アナモルフィックプリズムペア３１は、レ
ーザ光発生装置１から出射される深紫外レーザ光のスポ
ット形状が、ほぼ円形となるようにビーム整形を行う。
すなわち、深紫外レーザ光発生部２０から取り出された
深紫外レーザ光は、非線形光学素子１０１の複屈折によ
るウォークオフ効果により楕円ビームとなっている。そ
こで、レーザ光発生装置１においては、深紫外レーザ光
発生部２０から取り出された深紫外レーザ光をアナモル
フィックプリズムペア３１によってスポット形状がほぼ
円形となるようにビーム整形を行った上で、当該レーザ
光発生装置１の外部に出射するようにしている。
れた深紫外レーザ光は、コリメータレンズ３０により平
行光とされ、アナモルフィックプリズムペア３１により
ビーム整形された上で、レーザ光発生装置１から出射さ
れる。なお、アナモルフィックプリズムペア３１は、レ
ーザ光発生装置１から出射される深紫外レーザ光のスポ
ット形状が、ほぼ円形となるようにビーム整形を行う。
すなわち、深紫外レーザ光発生部２０から取り出された
深紫外レーザ光は、非線形光学素子１０１の複屈折によ
るウォークオフ効果により楕円ビームとなっている。そ
こで、レーザ光発生装置１においては、深紫外レーザ光
発生部２０から取り出された深紫外レーザ光をアナモル
フィックプリズムペア３１によってスポット形状がほぼ
円形となるようにビーム整形を行った上で、当該レーザ
光発生装置１の外部に出射するようにしている。
【００６５】以上のように、レーザ光発生装置１は、固
体レーザ光源（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３）からの赤外線
レーザ光に対して、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５を用いた波長
変換を施して、この赤外線レーザ光の第２高調波である
グリーンレーザ光を発生させ、更に、このグリーンレー
ザ光に対して、例えばＢＢＯ結晶等よりなる非線形光学
素子１０１を用いた波長変換を施して、このグリーンレ
ーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光を発生させ
て、この深紫外レーザ光を外部に出射させるようにして
いる。すなわち、このレーザ光発生装置１は、固体素子
だけで深紫外レーザ光を発生させる全固体レーザ光発生
装置として構成されている。
体レーザ光源（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３）からの赤外線
レーザ光に対して、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５を用いた波長
変換を施して、この赤外線レーザ光の第２高調波である
グリーンレーザ光を発生させ、更に、このグリーンレー
ザ光に対して、例えばＢＢＯ結晶等よりなる非線形光学
素子１０１を用いた波長変換を施して、このグリーンレ
ーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光を発生させ
て、この深紫外レーザ光を外部に出射させるようにして
いる。すなわち、このレーザ光発生装置１は、固体素子
だけで深紫外レーザ光を発生させる全固体レーザ光発生
装置として構成されている。
【００６６】このように全固体レーザ光発生装置として
構成されたレーザ光発生装置１は、装置全体を小型なも
のとしながら、高い変換効率、低消費電力、高い安定
性、高いビーム品質等を実現し、優れた性能を発揮する
ことができる。しかも、このレーザ光発生装置１では、
時間コヒーレンス特性に優れた深紫外レーザ光を得るこ
とができる。
構成されたレーザ光発生装置１は、装置全体を小型なも
のとしながら、高い変換効率、低消費電力、高い安定
性、高いビーム品質等を実現し、優れた性能を発揮する
ことができる。しかも、このレーザ光発生装置１では、
時間コヒーレンス特性に優れた深紫外レーザ光を得るこ
とができる。
【００６７】また、レーザ光発生装置１においては、非
線形光学素子１０１と共に光共振器１００を構成する入
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がないので、入力結合ミラー１０２を設計する上で、深
紫外レーザ光に対する反射率や透過率等を考慮する必要
がなく、ダイクロイックミラー等のように波長選択性を
有するものを用いる必要がない。したがって、入力結合
ミラー１０２に対する設計の自由度が増すことになり、
低損失の入力結合ミラー１０２を容易に実現することが
できる。また、入力結合ミラー１０２は、グリーンレー
ザ光のように比較的波長の長いレーザ光を反射できる構
成となっていればよいので、この入力結合ミラー１０２
を構成する材料として、例えば、五酸化タンタルのよう
に、深紫外レーザ光には対応していないが現状の技術で
低損失のミラーを構成するプロセスが十分に確立された
材料を用いることが可能である。
線形光学素子１０１と共に光共振器１００を構成する入
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がないので、入力結合ミラー１０２を設計する上で、深
紫外レーザ光に対する反射率や透過率等を考慮する必要
がなく、ダイクロイックミラー等のように波長選択性を
有するものを用いる必要がない。したがって、入力結合
ミラー１０２に対する設計の自由度が増すことになり、
低損失の入力結合ミラー１０２を容易に実現することが
できる。また、入力結合ミラー１０２は、グリーンレー
ザ光のように比較的波長の長いレーザ光を反射できる構
成となっていればよいので、この入力結合ミラー１０２
を構成する材料として、例えば、五酸化タンタルのよう
に、深紫外レーザ光には対応していないが現状の技術で
低損失のミラーを構成するプロセスが十分に確立された
材料を用いることが可能である。
【００６８】また、レーザ光発生装置１においては、入
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がないので、入力結合ミラー１０２を設計する上で、深
紫外レーザ光に対するレーザ耐損傷性等を考慮する必要
もない。現状の光学設計においては、光学損失を低下さ
せることとレーザ耐損傷性を高めることがある程度トレ
ードオフの関係になっており、これらを両立させること
は困難であるが、以上のような構造の光共振器１００に
おいては、入力結合ミラー１０２における光学損失を最
大限抑制するような光学設計が可能であるので、高い変
換効率を容易に実現できる。
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がないので、入力結合ミラー１０２を設計する上で、深
紫外レーザ光に対するレーザ耐損傷性等を考慮する必要
もない。現状の光学設計においては、光学損失を低下さ
せることとレーザ耐損傷性を高めることがある程度トレ
ードオフの関係になっており、これらを両立させること
は困難であるが、以上のような構造の光共振器１００に
おいては、入力結合ミラー１０２における光学損失を最
大限抑制するような光学設計が可能であるので、高い変
換効率を容易に実現できる。
【００６９】更に、レーザ光発生装置１においては、入
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がなく、深紫外レーザ光による光化学反応によって入力
結合ミラー１０２に不純物が堆積するといった不都合が
生じないので、この入力結合ミラー１０２に不純物が堆
積することに起因して基本波であるグリーンレーザ光に
光学損失が生じることを有効に抑制し、極めて高い変換
効率を実現することができる。また、これまで、光学面
上における不純物の体積を抑制するために必要とされて
きた光学部品の念入りな洗浄や、乾燥した清浄な空気の
供給といった対策についても、その仕様が大幅に緩和さ
れることが予想される。
力結合ミラー１０２に深紫外レーザ光が照射されること
がなく、深紫外レーザ光による光化学反応によって入力
結合ミラー１０２に不純物が堆積するといった不都合が
生じないので、この入力結合ミラー１０２に不純物が堆
積することに起因して基本波であるグリーンレーザ光に
光学損失が生じることを有効に抑制し、極めて高い変換
効率を実現することができる。また、これまで、光学面
上における不純物の体積を抑制するために必要とされて
きた光学部品の念入りな洗浄や、乾燥した清浄な空気の
供給といった対策についても、その仕様が大幅に緩和さ
れることが予想される。
【００７０】なお、以上は、本発明を適用したレーザ光
発生装置１について具体的に説明したが、本発明は以上
の例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変
更が可能である。
発生装置１について具体的に説明したが、本発明は以上
の例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変
更が可能である。
【００７１】例えば、以上の例では、非線形光学素子１
０１の入出射面Ｓ３は、当該非線形光学素子１０１の内
部に入射するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリ
ュースター角をなすように成形されているが、図１０に
示すように、この非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３
の深紫外レーザ光が出射される位置を、更に、この深紫
外レーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角をなす
ように成形するようにしてもよい。このように、非線形
光学素子１０１の入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出射
される位置を、この深紫外レーザ光の光軸に対してほぼ
ブリュースター角をなすように成形した場合には、非線
形光学素子１０１の形状が一層複雑なものとなり、非線
形光学素子１０１を成形する際の困難性が増すことにな
るが、非線形光学素子１０１の内部にて発生した深紫外
レーザ光に対する反射損失を低減できるという利点があ
る。すなわち、上述した非線形光学素子１０１では、非
線形光学素子１０１の内部にて発生した深紫外レーザ光
が入出射面Ｓ３から外部に出射する際に、この入出射面
Ｓ３において約２２％の反射損失が生じていたが、非線
形光学素子１０１の入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出
射される位置を、この深紫外レーザ光の光軸に対してほ
ぼブリュースター角をなすように成形した場合には、こ
の入出射面Ｓ３における深紫外レーザ光に対する反射損
失を大幅に低減し、極めて高い変換効率を実現すること
が可能である。
０１の入出射面Ｓ３は、当該非線形光学素子１０１の内
部に入射するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリ
ュースター角をなすように成形されているが、図１０に
示すように、この非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３
の深紫外レーザ光が出射される位置を、更に、この深紫
外レーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角をなす
ように成形するようにしてもよい。このように、非線形
光学素子１０１の入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出射
される位置を、この深紫外レーザ光の光軸に対してほぼ
ブリュースター角をなすように成形した場合には、非線
形光学素子１０１の形状が一層複雑なものとなり、非線
形光学素子１０１を成形する際の困難性が増すことにな
るが、非線形光学素子１０１の内部にて発生した深紫外
レーザ光に対する反射損失を低減できるという利点があ
る。すなわち、上述した非線形光学素子１０１では、非
線形光学素子１０１の内部にて発生した深紫外レーザ光
が入出射面Ｓ３から外部に出射する際に、この入出射面
Ｓ３において約２２％の反射損失が生じていたが、非線
形光学素子１０１の入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出
射される位置を、この深紫外レーザ光の光軸に対してほ
ぼブリュースター角をなすように成形した場合には、こ
の入出射面Ｓ３における深紫外レーザ光に対する反射損
失を大幅に低減し、極めて高い変換効率を実現すること
が可能である。
【００７２】また、以上のように、非線形光学素子１０
１の入出射面Ｓ３における深紫外レーザ光の反射損失を
抑制する代わりに、この入出射面Ｓ３にて反射された深
紫外レーザ光を、レーザ光発生装置１の出力モニタ用の
光として、積極的に利用することも可能である。すなわ
ち、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３にて反射され
た深紫外レーザ光の光路上に光検出器を配設し、この光
検出器により非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３にて
反射された深紫外レーザ光の光量を検出して、この光量
が一定となるようにレーザ光発生装置１の動作を制御す
るようにすれば、レーザ光発生装置１を更に安定に動作
させることが可能となる。
１の入出射面Ｓ３における深紫外レーザ光の反射損失を
抑制する代わりに、この入出射面Ｓ３にて反射された深
紫外レーザ光を、レーザ光発生装置１の出力モニタ用の
光として、積極的に利用することも可能である。すなわ
ち、非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３にて反射され
た深紫外レーザ光の光路上に光検出器を配設し、この光
検出器により非線形光学素子１０１の入出射面Ｓ３にて
反射された深紫外レーザ光の光量を検出して、この光量
が一定となるようにレーザ光発生装置１の動作を制御す
るようにすれば、レーザ光発生装置１を更に安定に動作
させることが可能となる。
【００７３】なお、この出力モニタ用として利用される
深紫外レーザ光が出射されることになる非線形光学素子
１０１の側面は、意図的に研磨することなく、カットさ
れたままの砂ずりの状態としておくことが望ましい。こ
のように、出力モニタ用の深紫外レーザ光が出射される
ことになる非線形光学素子１０１の側面を砂ずりの状態
としておけば、この非線形光学素子１０１の側面を深紫
外レーザ光に対する拡散板として機能させることがで
き、深紫外レーザ光を一点に集中することなく光検出器
の受光面に均一に照射させて、紫外域の光が局所的に照
射されることに起因して光検出器の感度が劣化するとい
った不都合を有効に抑制することが可能となる。
深紫外レーザ光が出射されることになる非線形光学素子
１０１の側面は、意図的に研磨することなく、カットさ
れたままの砂ずりの状態としておくことが望ましい。こ
のように、出力モニタ用の深紫外レーザ光が出射される
ことになる非線形光学素子１０１の側面を砂ずりの状態
としておけば、この非線形光学素子１０１の側面を深紫
外レーザ光に対する拡散板として機能させることがで
き、深紫外レーザ光を一点に集中することなく光検出器
の受光面に均一に照射させて、紫外域の光が局所的に照
射されることに起因して光検出器の感度が劣化するとい
った不都合を有効に抑制することが可能となる。
【００７４】また、深紫外レーザ光発生部２０に入射さ
れるグリーンレーザ光の出力をモニタする必要がある場
合には、非線形光学素子１０１の内部を異常光線として
伝搬するグリーンレーザ光を有効利用することも可能で
ある。すなわち、グリーンレーザ光が非線形光学素子１
０１内に入射する際には、このグリーンレーザ光に僅か
ではあるが異常光線となる成分が生じる。このグリーン
レーザ光の異常光線となる成分は、上述したように非線
形光学素子１０１の頂角α０が８８．５度の場合、０．
１５％程度であるが、異常光線として、深紫外レーザ光
とほぼ同じ光路を通って非線形光学素子１０１内を伝搬
し、入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出射される位置と
ほぼ同じ位置から非線形光学素子１０１の外部に出射さ
れることになる。ただし、異常光線として非線形光学素
子１０１内を伝搬したグリーンレーザ光は、深紫外レー
ザ光よりも低い屈折率を有するので、入出射面Ｓ３から
出射される際は、深紫外レーザ光とは異なる方向へと出
射されることになる。このように、異常光線として非線
形光学素子１０１内を伝搬し、深紫外レーザ光とは異な
る方向へと出射されたグリーンレーザ光の光路上に光検
出器を配設し、このグリーンレーザ光の光量を光検出器
により検出するようにすれば、基本波として深紫外レー
ザ光発生部２０に入射されるグリーンレーザ光の出力を
モニタすることができる。
れるグリーンレーザ光の出力をモニタする必要がある場
合には、非線形光学素子１０１の内部を異常光線として
伝搬するグリーンレーザ光を有効利用することも可能で
ある。すなわち、グリーンレーザ光が非線形光学素子１
０１内に入射する際には、このグリーンレーザ光に僅か
ではあるが異常光線となる成分が生じる。このグリーン
レーザ光の異常光線となる成分は、上述したように非線
形光学素子１０１の頂角α０が８８．５度の場合、０．
１５％程度であるが、異常光線として、深紫外レーザ光
とほぼ同じ光路を通って非線形光学素子１０１内を伝搬
し、入出射面Ｓ３の深紫外レーザ光が出射される位置と
ほぼ同じ位置から非線形光学素子１０１の外部に出射さ
れることになる。ただし、異常光線として非線形光学素
子１０１内を伝搬したグリーンレーザ光は、深紫外レー
ザ光よりも低い屈折率を有するので、入出射面Ｓ３から
出射される際は、深紫外レーザ光とは異なる方向へと出
射されることになる。このように、異常光線として非線
形光学素子１０１内を伝搬し、深紫外レーザ光とは異な
る方向へと出射されたグリーンレーザ光の光路上に光検
出器を配設し、このグリーンレーザ光の光量を光検出器
により検出するようにすれば、基本波として深紫外レー
ザ光発生部２０に入射されるグリーンレーザ光の出力を
モニタすることができる。
【００７５】また、上述した光共振器１００の共振器長
を調整するための誤差信号を検出する方法として、ＦＭ
サイドバンド法を用いる場合には、光検出器２５からの
検出信号の代わりに、異常光線として非線形光学素子１
０１内を伝搬し、深紫外レーザ光とは異なる方向へと出
射されたグリーンレーザ光の光量を検出する光検出器か
らの検出信号を用い、この光検出器からの検出信号を変
調信号で同期検波することにより、光共振器１００の光
路位相差の誤差信号を検出することも可能である。
を調整するための誤差信号を検出する方法として、ＦＭ
サイドバンド法を用いる場合には、光検出器２５からの
検出信号の代わりに、異常光線として非線形光学素子１
０１内を伝搬し、深紫外レーザ光とは異なる方向へと出
射されたグリーンレーザ光の光量を検出する光検出器か
らの検出信号を用い、この光検出器からの検出信号を変
調信号で同期検波することにより、光共振器１００の光
路位相差の誤差信号を検出することも可能である。
【００７６】また、以上は、２つの内部全反射面Ｓ１，
Ｓ２を有する非線形光学素子１０１を用いた例について
説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではな
く、３つ以上の内部全反射面を有する非線形光学素子を
用いるようにしてもよい。但し、この場合にも、非線形
光学素子の内部に入射するグリーンレーザ光の光軸と非
線形光学素子の外部に出射されるグリーンレーザ光の光
軸とが非線形光学素子の外部にて交差すると共に、非線
形光学素子の内部にて発生した深紫外レーザ光が、グリ
ーンレーザ光から適切に分離された状態で非線形光学素
子の外部に出射されるように、非線形光学素子の形状を
適切に設定する必要がある。
Ｓ２を有する非線形光学素子１０１を用いた例について
説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではな
く、３つ以上の内部全反射面を有する非線形光学素子を
用いるようにしてもよい。但し、この場合にも、非線形
光学素子の内部に入射するグリーンレーザ光の光軸と非
線形光学素子の外部に出射されるグリーンレーザ光の光
軸とが非線形光学素子の外部にて交差すると共に、非線
形光学素子の内部にて発生した深紫外レーザ光が、グリ
ーンレーザ光から適切に分離された状態で非線形光学素
子の外部に出射されるように、非線形光学素子の形状を
適切に設定する必要がある。
【００７７】また、以上は、波長が２６６ｎｍの深紫外
レーザ光を発生させるレーザ光発生装置１に本発明を適
用した例について説明したが、本発明は以上の例に限定
されるものではなく、非線形光学素子を用いて波長変換
を行い、特定波長のレーザ光を発生させるレーザ光発生
装置に広く適用することが可能である。
レーザ光を発生させるレーザ光発生装置１に本発明を適
用した例について説明したが、本発明は以上の例に限定
されるものではなく、非線形光学素子を用いて波長変換
を行い、特定波長のレーザ光を発生させるレーザ光発生
装置に広く適用することが可能である。
【００７８】
【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置によれ
ば、非線形光学素子の内部で発生した高調波が基本波と
は空間的に分離された状態で非線形光学素子から出射さ
れることになるので、基本波を反射する基本波反射手段
に高調波を照射させないようにすることが可能である。
したがって、このレーザ光発生装置では、基本波反射手
段に高調波が照射されることに起因して、基本波反射手
段に不純物が堆積するといった不都合を未然に防止し
て、不純物が堆積した基本波反射手段にて基本波を反射
させる場合に生じる基本波の光学損失を有効に防止し、
高い変換効率を確保することができる。
ば、非線形光学素子の内部で発生した高調波が基本波と
は空間的に分離された状態で非線形光学素子から出射さ
れることになるので、基本波を反射する基本波反射手段
に高調波を照射させないようにすることが可能である。
したがって、このレーザ光発生装置では、基本波反射手
段に高調波が照射されることに起因して、基本波反射手
段に不純物が堆積するといった不都合を未然に防止し
て、不純物が堆積した基本波反射手段にて基本波を反射
させる場合に生じる基本波の光学損失を有効に防止し、
高い変換効率を確保することができる。
【図１】コーナキューブリフレクタの側面図である。
【図２】コーナキューブリフレクタに類似したプリズム
の側面図である。
の側面図である。
【図３】内部全反射を生じさせる非線形光学素子と入力
結合ミラーとよりなる光共振器を示す図である。
結合ミラーとよりなる光共振器を示す図である。
【図４】非線形光学素子の内部で発生した深紫外レーザ
光が、基本波であるグリーンレーザ光とは空間的に分離
した状態で、非線形光学素子の外部に出射される様子を
示す図である。
光が、基本波であるグリーンレーザ光とは空間的に分離
した状態で、非線形光学素子の外部に出射される様子を
示す図である。
【図５】深紫外レーザ光がグリーンレーザ光から空間的
に分離される原理を説明する図であり、入射光の入射角
がプラス方向の場合の例を示す図である。
に分離される原理を説明する図であり、入射光の入射角
がプラス方向の場合の例を示す図である。
【図６】深紫外レーザ光がグリーンレーザ光から空間的
に分離される原理を説明する図であり、入射光の入射角
がマイナス方向の場合の例を示す図である。
に分離される原理を説明する図であり、入射光の入射角
がマイナス方向の場合の例を示す図である。
【図７】深紫外レーザ光をグリーンレーザ光から適切に
分離させるための好適な光学設計を説明する図である。
分離させるための好適な光学設計を説明する図である。
【図８】非線形光学素子の他の例を示す図であり、
（Ａ）は入出射面が当該非線形光学素子の内部に入射す
るグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター
角をなすように成形された非線形光学素子の側面図であ
り、（Ｂ）はこの非線形光学素子の底面図である。
（Ａ）は入出射面が当該非線形光学素子の内部に入射す
るグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター
角をなすように成形された非線形光学素子の側面図であ
り、（Ｂ）はこの非線形光学素子の底面図である。
【図９】本発明を適用したレーザ光発生装置の概略構成
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図１０】非線形光学素子の更に他の例を示す図であ
り、入出射面の深紫外レーザ光が出射する位置が、この
深紫外レーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角を
なすように成形された非線形光学素子の側面図である。
り、入出射面の深紫外レーザ光が出射する位置が、この
深紫外レーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角を
なすように成形された非線形光学素子の側面図である。
１ レーザ光発生装置、 １０ グリーンレーザ光発生
部、 ２０ 深紫外レーザ光発生部、 ２８ 反射ミラ
ー、 １００ 光共振器、 １０１ 非線形光学素子、
１０２ 入力結合ミラー
部、 ２０ 深紫外レーザ光発生部、 ２８ 反射ミラ
ー、 １００ 光共振器、 １０１ 非線形光学素子、
１０２ 入力結合ミラー
Claims (4)
- 【請求項１】 基本波を発生させる基本波発生手段と、 上記基本波発生手段より発生した基本波が入射され、こ
の入射した基本波を位相整合条件が満たされた光路を通
過させることで高調波を発生させる非線形光学素子であ
って、複数の内部全反射面を有し、上記複数の内部全反
射面にて順次反射された基本波を、その光軸が、当該非
線形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と当該非線
形光学素子の外部にて交差するように出射すると共に、
上記複数の内部全反射面にて順次反射された高調波を、
当該非線形光学素子の内部における複屈折及び上記複数
の内部全反射面における複反射を利用して、上記基本波
と空間的に分離した状態で出射する非線形光学素子と、 上記非線形光学素子の内部に入射する基本波の光軸と、
上記非線形光学素子から出射された基本波の光軸とが交
差する位置に配設され、上記非線形光学素子から出射さ
れた基本波を反射して再度上記非線形光学素子の内部に
入射させる基本波反射手段と、 上記非線形光学素子から上記基本波と空間的に分離され
た状態で出射された高調波を反射して当該レーザ光発生
装置の外部に出射させる高調波反射手段とを備えること
を特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項２】 上記高調波として、連続波の深紫外レー
ザ光を発生することを特徴とする請求項１記載のレーザ
光発生装置。 - 【請求項３】 上記非線形光学素子がＢＢＯ結晶よりな
ることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項４】 上記非線形光学素子は、上記基本波が入
射する入射面が、当該非線形光学素子の内部に入射する
基本波の光軸に対してほぼブリュースター角をなすよう
に形成されていることを特徴とする請求項１記載のレー
ザ光発生装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241787A JP2002055369A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | レーザ光発生装置 |
| US09/918,730 US6658029B2 (en) | 2000-08-09 | 2001-07-31 | Laser beam-generating apparatus |
| DE60133862T DE60133862D1 (de) | 2000-08-09 | 2001-08-02 | Vorrichtung zur Erzeugung optischer Oberwellen |
| EP01118607A EP1180717B1 (en) | 2000-08-09 | 2001-08-02 | Optical harmonic generator |
| CN011245824A CN1218449C (zh) | 2000-08-09 | 2001-08-09 | 激光束产生装置 |
| KR1020010048007A KR100825655B1 (ko) | 2000-08-09 | 2001-08-09 | 레이저 빔 발생 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241787A JP2002055369A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002055369A true JP2002055369A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18732926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000241787A Abandoned JP2002055369A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | レーザ光発生装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6658029B2 (ja) |
| EP (1) | EP1180717B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002055369A (ja) |
| KR (1) | KR100825655B1 (ja) |
| CN (1) | CN1218449C (ja) |
| DE (1) | DE60133862D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219530A (ja) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Mitsubishi Materials Corp | 波長変換素子および基本波処理方法 |
| JPWO2007026510A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2009-03-26 | パナソニック株式会社 | ファイバレーザおよび光学装置 |
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| US7646546B1 (en) * | 2005-06-10 | 2010-01-12 | Cvi Laser, Llc | Anamorphic optical system providing a highly polarized laser output |
| JP5122542B2 (ja) * | 2009-09-15 | 2013-01-16 | シャープ株式会社 | 発光装置、照明装置および光検知器 |
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| JP5232884B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2013-07-10 | 昭和オプトロニクス株式会社 | 紫外レーザ装置 |
| CN102809549A (zh) * | 2012-08-24 | 2012-12-05 | 北京爱尔达电子设备有限公司 | 一种同源双目标透射能见度仪用反射装置及使用方法 |
| KR20160071368A (ko) * | 2013-08-15 | 2016-06-21 | 스윈번 유니버시티 오브 테크놀로지 | 장치 및 방법 |
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4653056A (en) * | 1985-05-01 | 1987-03-24 | Spectra-Physics, Inc. | Nd-YAG laser |
| US4731787A (en) * | 1986-08-15 | 1988-03-15 | Board Of Trustees, Stanford University | Monolithic phasematched laser harmonic generator |
| KR100366699B1 (ko) * | 1996-06-10 | 2003-03-06 | 삼성전자 주식회사 | 내부 공진형 제2 고조파 발생 장치 |
| DE19818612B4 (de) * | 1998-04-20 | 2005-03-10 | Spectra Physics Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Frequenzkonversion, insbesondere zur Frequenzverdopplung von Festfrequenzlasern |
-
2000
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- 2001-08-09 KR KR1020010048007A patent/KR100825655B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219530A (ja) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Mitsubishi Materials Corp | 波長変換素子および基本波処理方法 |
| JPWO2007026510A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2009-03-26 | パナソニック株式会社 | ファイバレーザおよび光学装置 |
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