JP2002062555A

JP2002062555A - レーザ光発生装置

Info

Publication number: JP2002062555A
Application number: JP2000247707A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kaneda; 有史金田; Koichi Tatsuki; 幸一田附
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JP4474756B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有効なレーザ光として得られる高調波の出力
を低下させることなく、高調波の出力を適切にモニタリ
ングすると共に、部品点数を削減してコストダウンを実
現する。【解決手段】高調波である深紫外レーザ光が非線形光
学素子２８の出射面２８ａから出射される際に、この出
射面２８ａにて反射され、一側面２８ｃを透過して非線
形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫外レーザ
光の強度を、光検出器４０にて検出する。そして、光検
出器４０からの検出信号に応じて、レーザ出力自動制御
等のレーザ制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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）。

【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、図６に示すように、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１０１を用いた光共振器１００
を備え、波長が５３２ｎｍのグリーンレーザ光を、基本
波として光共振器１００内に入射させ、このグリーンレ
ーザ光を光共振器１００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
光を得るようにしている。

【０００４】詳述すると、このレーザ光発生装置では、
光共振器１００の内部に基本波として入射したグリーン
レーザ光が、第１のミラー１０２を透過して非線形光学
素子１０１の内部に入射し、この非線形光学素子１０１
の内部を伝搬して非線形光学素子１０１の出射面１０１
ａから出射される。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、第２乃至第４のミラー１０
３，１０４，１０５により順次反射され、更に第１のミ
ラー１０１により反射されて、非線形光学素子１０１の
内部に再度入射する。このとき、基本波であるグリーン
レーザ光が非線形光学素子１０１の内部の位相整合条件
が満たされた光路を通過する過程で、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発生する。非線形
光学素子１００の内部で発生した深紫外レーザ光は、非
線形光学素子１０１の出射面１０１ａから出射され、第
２のミラー１０３を透過して、光共振器１００の外部に
取り出される。そして、光共振器１００から取り出され
た深紫外レーザ光が、レーザ光発生装置から出射される
ことになる。

【０００５】ところで、以上のようなレーザ光発生装置
においては、当該レーザ光発生装置から出射される深紫
外レーザ光の出力をモニタリングすることが望まれる。
レーザ光発生装置から出射される深紫外レーザ光の出力
をモニタリングしておけば、モニタリングした結果に基
づいて当該レーザ光発生装置に生じた劣化の度合いを判
断でき、また、モニタリングした結果をレーザの制御に
フィードバックすることにより、深紫外レーザ光の出力
を一定に保つ、或いは、深紫外レーザ光の出力を所望の
値に制御するといったレーザ制御を適切に行うことが可
能となる。

【０００６】そこで、上述したレーザ光発生装置におい
ては、光共振器１００から取り出された深紫外レーザ光
の光路上に部分透過ミラー１０６、光拡散板１０７、光
検出器１０８をそれぞれ配設し、部分透過ミラー１０６
を透過した一部の深紫外レーザ光を、光拡散板１０７を
介して光検出器１０８に入射させ、この光検出器１０８
に入射した一部の深紫外レーザ光の強度を検出すること
で、深紫外レーザ光の出力をモニタリングするようにし
ている。ここで、光拡散板１０７は、光検出器１０８に
入射する深紫外レーザ光の光密度を低下させるためのも
のである。すなわち、光検出器１０８には一般にシリコ
ン素子が用いられており、このシリコン素子に入射する
深紫外レーザ光の光密度が高いと、このシリコン素子の
急激な劣化を招くことになる。そこで、上述したレーザ
光発生装置においては、光検出器１０８の前段に光拡散
板１０７を配設し、光検出器１０８に入射する深紫外レ
ーザ光の光密度を低下させるようにしている。

【０００７】以上のような方法で深紫外レーザ光の出力
をモニタリングする場合、光共振器１００から取り出さ
れ、部分透過ミラー１０６により反射された深紫外レー
ザ光が、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部
に出射されることになる。ここで、有効なレーザ光とし
てレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光
の出力は、部分透過ミラー１０６を透過して光検出器１
０８により検出される一部の深紫外レーザ光の強度に比
例している。したがって、部分透過ミラー１０６を透過
した一部の深紫外レーザ光の強度を光検出器１０８によ
り検出することで、有効なレーザ光としてレーザ光発生
装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力をモニタ
リングすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような方法では、光共振器１００から取り出された深紫
外レーザ光の一部が出力モニタ用の光として用いられる
ことになるので、その分だけ有効なレーザ光としてレー
ザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力
が低下するという問題がある。換言すると、上述したよ
うに、非線形光学素子１０１の出射面１０１ａから出射
されて光共振器１００の外部に取り出された深紫外レー
ザ光の一部を用いることなく、深紫外レーザ光の出力を
モニタリングすることができれば、有効なレーザ光とし
てレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光
の出力が増すことになる。

【０００９】また、上述したような部分透過ミラー１０
６や光拡散板１０７を用いることなく深紫外レーザ光の
出力をモニタリングすることができれば、レーザ光発生
装置の部品点数を削減して、コストダウンを図ることも
可能となる。

【００１０】本発明は以上のような点に鑑みて創案され
たものであって、有効なレーザ光として得られる高調波
の出力を低下させることなく、高調波の出力を適切にモ
ニタリングすることができると共に、部品点数を削減し
てコストダウンを実現できるレーザ光発生装置を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【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、非線
形光学素子を用いた光共振器を備え、上記基本波発生手
段より発生した基本波を上記非線形光学素子の内部に入
射させ、この非線形光学素子の内部で発生した高調波を
非線形光学素子の出射面から出射させて上記光共振器の
外部に取り出す高調波発生手段と、上記非線形光学素子
の出射面にて反射された一部の高調波の強度を検出する
検出手段とを備えることを特徴としている。

【００１２】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、高調波発生手段が備える光共振
器の非線形光学素子内部に入射される。このとき、基本
波が非線形光学素子の内部を伝搬する過程で、この基本
波の高調波が発生する。非線形光学素子の内部にて発生
した高調波は、非線形光学素子の出射面から出射され、
光共振器の外部に取り出される。そして、非線形光学素
子の出射面から出射して光共振器の外部に取り出された
高調波が、有効なレーザ光として、当該レーザ光発生装
置から出射されることになる。

【００１３】ところで、非線形光学素子の内部にて発生
した高調波が非線形光学素子の出射面から外部に出射す
る際には、その一部が非線形光学素子の出射面にて反射
されることになる。特に、非線形光学素子の出射面にお
ける基本波の光学損失を低減するために、この出射面が
非線形光学素子の内部に入射した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成形されている場合
には、この出射面にて反射される高調波の割合が比較的
大きくなる。

【００１４】本発明に係るレーザ光発生装置において
は、以上のように非線形光学素子の出射面にて反射され
た一部の高調波の強度を、検出手段により検出するよう
にしている。この非線形光学素子の出射面にて反射さ
れ、検出手段により検出された一部の高調波の強度は、
有効なレーザ光としてレーザ光発生装置から出射される
高調波の出力に比例している。したがって、非線形光学
素子の出射面にて反射された一部の高調波の強度を検出
器により検出することで、有効なレーザ光として当該レ
ーザ光発生装置から出射される高調波の出力を適切にモ
ニタリングすることが可能となる。

【００１５】

【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。

【００１６】本発明を適用したレーザ光発生装置の一構
成例を図１に示す。この図１に示すレーザ光発生装置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、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２
０とを備えている。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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２３内に入
射する。ここで、光共振器２３は、第１乃至第４のミラ
ー２４，２５，２６，２７により基本波の閉じたパスが
形成されるようになされており、第１のミラー２４と第
２のミラー２５との間に、ＢＢＯ結晶等よりなる非線形
光学素子２８が配設された構造となっている。

【００２２】光共振器２３の内部に入射したグリーンレ
ーザ光は、第１のミラー２４を透過して非線形光学素子
２８の内部に入射し、この非線形光学素子２８の内部を
伝搬して非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射さ
れる。このとき、基本波であるグリーンレーザ光が非線
形光学素子２８の内部の位相整合条件が満たされた光路
を通過する過程で、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発生する。非線形光学素子２８の内
部で発生した深紫外レーザ光は、非線形光学素子２８の
出射面２８ａから出射され、第２のミラー２５を透過し
て、光共振器２３の外部に取り出されることになる。一
方、非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射された
グリーンレーザ光は、第２乃至第４のミラー２５，２
６，２７により順次反射され、更に第１のミラー２４に
より反射されて、非線形光学素子２８の内部に再度入射
する。

【００２３】以上のように、光共振器２３の内部にグリ
ーンレーザ光を入射させると、この光共振器２３から深
紫外レーザ光が取り出されることになる。すなわち、こ
の光共振器２３によって、グリーンレーザ光を基本波と
した波長変換が行われ、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得られることになる。

【００２４】なお、この深紫外レーザ光発生部２０にお
いては、第３のミラー２６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２９上にマ
ウントされており、この精密位置決め手段２９が駆動さ
れることで、光共振器２３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。

【００２５】また、この深紫外レーザ光発生部２０にお
いては、光共振器２３内に入射したグリーンレーザ光の
一部が、第１のミラー２４により反射され、更にミラー
３０により反射されて光検出器３１により検出されるよ
うになされている。光検出器３１からの検出信号は、制
御部３２に供給されることになる。また、この深紫外レ
ーザ光発生部２０においては、位相変調器２１が、位相
変調器駆動回路３３からの変調信号に応じて、光共振器
２３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。

【００２６】制御部３２は、光検出器３１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
３２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２９を駆動して、光共振器２
３の共振器長が常に共振条件を満たすように、第３のミ
ラー２６の位置を連続的に精密に制御する。

【００２７】以上のように、深紫外レーザ光発生部２０
においては、制御回路３２が検出した誤差信号に基づい
て精密位置決め手段２９を駆動し、第３のミラー２６の
位置を連続的に精密制御して、光共振器２３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、紫外線レ
ーザ光を極めて効率よく発生させることができる。

【００２８】ところで、光共振器２３による波長変換の
変換効率を高く保つためには、光共振器２３における光
学損失をできる限り抑制することが重要である。このた
め、光共振器２３の内部で基本波であるグリーンレーザ
光の閉じたパスを形成する第１乃至第４のミラー２４，
２５，２６，２７としては、グリーンレーザ光に対する
反射率が極めて高いものを用いることが望ましい。

【００２９】また、光共振器２３の内部に配設される非
線形光学素子２８は、その出射面２８ａや入射面２８ｂ
における散乱損失を抑制するために、これら出射面２８
ａや入射面２８ｂが超鏡面に加工されていることが望ま
しい。

【００３０】更に、非線形光学素子２８の出射面２８ａ
は、この出射面２８ａにおけるグリーンレーザ光の反射
損失を抑制するために、図２に示すように、非線形光学
素子２８の内部に入射してこの非線形光学素子２８の内
部を伝搬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θＢをなすように成形されていることが望
ましい。すなわち、非線形光学素子２８の内部を伝搬し
たグリーンレーザ光が出射面２８ａに到達したときに、
このグリーンレーザ光がブリュースター条件を満たした
状態で出射面２８ａに入射するように、出射面２８ａの
形状が設定されていることが望ましい。

【００３１】ブリュースター角θＢは、下記式１で与え
られる。ここで、ｎ１は光が伝搬する媒質の屈折率であ
り、ｎ２は外部の媒質の屈折率である。

【００３２】 θＢ＝ｔａｎ^-1（ｎ２／ｎ１）・・・式１波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光に対するＢＢＯ結晶
の屈折率は約１．６７４であるので、非線形光学素子２
８としてＢＢＯ結晶を用い、この非線形光学素子２８を
屈折率１の空気中に配設した場合、ブリュースター角θ
Ｂは、ｔａｎ^-1（１／１．６７４）＝３０．８度とな
る。したがって、非線形光学素子２８の内部を伝搬する
グリーンレーザ光が、非線形光学素子２８の出射面２８
ａに対して３０．８度の入射角で照射されるようにすれ
ば、グリーンレーザ光はこの出射面２８ａをほぼ１００
％透過し、この出射面２８ａにおけるグリーンレーザ光
の反射損失を抑制することができる。

【００３３】なお、グリーンレーザ光が非線形光学素子
２８に入射する際の反射損失を抑制するためには、非線
形光学素子２８の入射面２８ｂも、非線形光学素子２８
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ことが望
ましい。

【００３４】非線形光学素子２８の出射面２８ａから出
射され、第２のミラー２５を透過して、光共振器２３の
外部に取り出された深紫外レーザ光は、コリメータレン
ズ３４により平行光とされ、アナモルフィックプリズム
ペア３５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３５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、光共振器２３から取り出され
た深紫外レーザ光は、非線形光学素子２８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、光共振器２３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３５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。

【００３５】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２８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。

【００３６】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。

【００３７】ところで、非線形光学素子２８の出射面２
８ａが、上述したように非線形光学素子２８の内部を伝
搬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θＢをなすように成形されている場合、グリーン
レーザ光が非線形光学素子２８の内部を伝搬する過程で
発生する第２高調波である深紫外レーザ光は、ｓ偏光の
状態で出射面２８ａに照射されることになる。このた
め、深紫外レーザ光は、その一部（例えば約２２％）が
この出射面２８ａを透過せずに、この出射面２８ａにて
反射されることになる。この非線形光学素子２８の出射
面２８ａにて反射される深紫外レーザ光の一部の光は、
基本波であるグリーンレーザ光の反射損失を抑制するた
めに犠牲にされる光であり、これまで不要な光とされて
きたものである。本発明を適用したレーザ光発生装置１
においては、この不要な光とされてきた深紫外レーザ光
の一部の光を、深紫外レーザ光の出力をモニタリングす
るための光として有効利用するようにしている。

【００３８】具体的には、このレーザ光発生装置１にお
いては、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射さ
れ、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過して非線
形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫外レーザ
光の光路上に光検出器４０が配設され、この光検出器４
０により一部の深紫外レーザ光の強度が検出されるよう
になされている。ここで、光検出器４０により検出され
る一部の深紫外レーザ光の強度は、非線形光学素子２８
の出射面２８ａを透過して、有効なレーザ光として光共
振器２３から取り出された深紫外レーザ光の強度に比例
している。したがって、非線形光学素子２８の出射面２
８ａにて反射された一部の深紫外レーザ光の強度を光検
出器４０にて検出することで、有効なレーザ光として光
共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の出力をモ
ニタリングすることができる。

【００３９】以上のように、有効なレーザ光として光共
振器２３から取り出された深紫外レーザ光の出力をモニ
タリングしておけば、モニタリングした結果に基づいて
レーザ光発生装置１に生じた劣化の度合いを判断でき、
また、モニタリングした結果をレーザの制御にフィード
バックすることにより、深紫外レーザ光の出力を一定に
保つ、或いは、深紫外レーザ光の出力を所望の値に制御
するといったレーザ制御を適切に行うことが可能とな
る。

【００４０】このレーザ光発生装置１では、光検出器４
０からの検出信号（出力モニタ信号）が、制御部３２に
供給されるようになされている。そして、制御部３２
が、光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて、例え
ば、グリーンレーザ光発生部１０の半導体レーザ１１に
供給する電流量の制御を行うことで、図３に模式的に示
すように、深紫外レーザ光の出力変動を自動的に修正し
て深紫外レーザ光の出力を一定に保つレーザ出力自動制
御（ＡＰＣ：Auto Power Controll）が行われるように
なされている。すなわち、制御部３２が光検出器４０か
らの出力モニタ信号に応じて半導体レーザ１１に供給す
る電流量の制御を行うことで、グリーンレーザ光発生部
１０から出射されるグリーンレーザ光の出力が調整さ
れ、結果的に、深紫外レーザ光発生部２０から出射され
る深紫外レーザ光の出力が制御されることになる。

【００４１】以上のように、本発明を適用したレーザ光
発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａに
て反射される深紫外レーザ光の一部の光、すなわち、こ
れまで不要な光とされてきた光を、深紫外レーザ光の出
力をモニタリングするための光として有効利用してレー
ザ出力自動制御等を行うようにしているので、例えば、
非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して光共振器
２３から取り出された深紫外レーザ光の一部を用いて出
力モニタを行った場合のように、有効なレーザ光として
得られた深紫外レーザ光の出力を低下させることなく、
レーザ出力自動制御等を適切に行うことができる。換言
すると、このレーザ光発生装置１では、深紫外レーザ光
の出力をモニタリングするために、有効なレーザ光とし
て得られた深紫外レーザ光が用いられることがないの
で、その分、有効なレーザ光として当該レーザ光発生装
置１から出射される深紫外レーザ光の出力が増加するこ
とになる。

【００４２】また、非線形光学素子２８の出射面２８ａ
を透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ
光の一部を用いて出力モニタを行う場合、出力モニタ用
の光を分離するために、光共振器２３から取り出された
深紫外レーザ光の光路上に、部分透過ミラー等の光分離
素子を別途配設する必要がある。これに対して、本発明
を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２
８の出射面２８ａにて出力モニタ用の光が分離されるこ
とになるので、上述した部分透過ミラー等の光分離素子
が不要であり、部品点数を削減してコストダウンを図る
ことが可能である。

【００４３】また、非線形光学素子２８の出射面２８ａ
を透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ
光の一部を用いて出力モニタを行う場合には、光検出器
の劣化を防ぐために有効な対策を講じる必要がある。す
なわち、一般に光検出器にはシリコン素子が用いられて
おり、このシリコン素子に入射する出力モニタ用の光の
光密度が高いと、このシリコン素子の急激な劣化を招
き、適切に出力モニタを行うことができない。ここで、
非線形光学素子２８の出射面２８ａは、上述したよう
に、この出射面２８ａにおける光学損失を抑制するため
に超鏡面に加工されている場合が多く、非線形光学素子
２８の出射面２８ａを透過した深紫外レーザ光は、光密
度が高い状態で光共振器２３から取り出されることにな
る。このような深紫外レーザ光の一部を出力モニタ用の
光として用い、光密度が高い状態で光検出器に入射させ
ると、光検出器の劣化が促進されることになる。

【００４４】したがって、非線形光学素子２８の出射面
２８ａを透過して光共振器２３から取り出された深紫外
レーザ光の一部を用いて出力モニタを行う場合には、光
検出器の前段に、出力モニタ用の光を拡散するための光
拡散板、或いは出力モニタ用の光のビーム径を拡大する
ためのレンズ、或いは出力モニタ用の光の光量を減少さ
せる減光フィルタ等を別途配設し、出力モニタ用の光の
光密度を光検出器の劣化を招かない程度にまで低下させ
た上で、光検出器に入射させる必要がある。

【００４５】これに対して、本発明を適用したレーザ光
発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａに
て反射され、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過
して非線形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫
外レーザ光を出力モニタ用の光として用いるようにして
いるので、上述したような光拡散板やレンズ、減光フィ
ルタ等が不要である。

【００４６】詳述すると、非線形光学素子２８の一側面
２８ｃは、基本波であるグリーンレーザ光が透過する光
学面ではないので、出射面２８ａや入射面２８ｂのよう
に超鏡面に加工されることがなく、非線形光学素子２８
を成形する際に研削砥石等によって切断されたままの状
態となっている。このように研削砥石等によって切断さ
れたままの状態である非線形光学素子２８の一側面２８
ｃは、すりガラス状の粗い面であり、光を拡散する光拡
散面として機能する。すなわち、非線形光学素子２８の
出射面２８ａにて反射され、一側面２８ｃを透過して非
線形光学素子２８の外部に出射される一部のする深紫外
レーザ光は、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過
する際に拡散され、光密度が低下した状態で光検出器４
０に入射されることになる。したがって、本発明を適用
したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８と光
検出器４０との間に、上述したような光拡散板やレン
ズ、減光フィルタ等を配設する必要がなく、部品点数を
削減してコストダウンを図ることが可能となる。

【００４７】以上のように、本発明を適用したレーザ光
発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａに
て反射され、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過
して非線形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫
外レーザ光を出力モニタ用の光として用いることで、有
効なレーザ光としてレーザ光発生装置１から出射される
深紫外レーザ光の出力を低下させることなく、その出力
を適切にモニタリングすることが可能となる共に、部品
点数を削減してコストダウンを図ることが可能となる。

【００４８】なお、以上は、本発明を適用したレーザ光
発生装置１の一例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。

【００４９】例えば、以上の例では、光検出器４０から
の出力モニタ信号に応じて、深紫外レーザ光の出力変動
を自動的に修正して深紫外レーザ光の出力を一定に保つ
レーザ出力自動制御を行うようにしているが、光検出器
４０からの出力モニタ信号に応じて深紫外レーザ光の出
力を調整し、深紫外レーザ光の出力をその時点で求めら
れる出力値に制御するようにしてもよい。

【００５０】また、以上の例では、光検出器４０からの
出力モニタ信号に応じて、制御部３２がグリーンレーザ
光発生部１０の半導体レーザ１１に供給する電流量を制
御することでレーザ出力自動制御を行うようにしている
が、例えば、図４に示すように、グリーンレーザ光発生
部１０と深紫外レーザ光発生部２０との間に可変光減衰
機５０を配設し、制御部３２が光検出器４０からの出力
モニタ信号に応じてこの可変光減衰機５０による減光量
を制御することで、レーザ出力自動制御を行うようにし
てもよい。また、図５に示すように、深紫外レーザ光発
生部２０から出射される深紫外レーザ光の光路上に可変
光減衰機６０を配設し、制御部３２がが光検出器４０か
らの出力モニタ信号に応じてこの可変光減衰機６０によ
る減光量を制御することで、いわゆるフィードフォワー
ド制御として、レーザ出力自動制御を行うようにしても
よい。

【００５１】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。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置によれ
ば、非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調
波を検出手段により検出するようにしているので、この
非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波を
出力モニタ用の光として有効利用して、有効なレーザ光
として当該レーザ光発生装置から出射される高調波の出
力の低下を招くことなく、この高調波の出力を適切にモ
ニタリングすることが可能である。

【００５３】また、本発明に係るレーザ光発生装置によ
れば、高調波の出力をモニタリングするために、部分透
過ミラー等の光分離素子や、光拡散板等の光密度を低下
させるための光学素子を別途設ける必要がないので、部
品点数を削減してコストダウンを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】上記レーザ光発生装置が備える非線形光学素子
を拡大して示す図である。

【図３】レーザ出力自動制御の一例を説明するための図
である。

【図４】レーザ出力自動制御の他の例を説明するための
図である。

【図５】レーザ出力自動制御の更に他の例を説明するた
めの図である。

【図６】従来のレーザ光発生装置の要部を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

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、２３光共振
器、２８非線形光学素子、２８ａ出射面、３
２制御部、４０光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2K002 AB12 CA02 CA03 DA01 EA02 EA11 EA30 EB15 HA20 5F072 AB02 HH02 JJ05 KK12 MM12 PP07 QQ02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基本波を発生させる基本波発生手段と、非線形光学素子を用いた光共振器を備え、上記基本波発
生手段より発生した基本波を上記非線形光学素子の内部
に入射させ、この非線形光学素子の内部で発生した高調
波を非線形光学素子の出射面から出射させて上記光共振
器の外部に取り出す高調波発生手段と、上記非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調
波の強度を検出する検出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】上記非線形光学素子の出射面が、上記非
線形光学素子の内部に入射した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成形されていることを
特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項３】上記検出手段により検出された高調波の
強度に基づいて、当該レーザ光発生装置から出射される
高調波の出力を制御する出力制御手段を備えることを特
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の出射面にて反射さ
れた一部の高調波を当該非線形光学素子の外部に出射さ
せる面が、光拡散面と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。