JP2006324420A - 光増幅用ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 更なる出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の充分なる抑制とを両立させることができる光増幅用ファイバを提供する。
【解決手段】 光増幅用ファイバ１０は、石英ガラスを主成分とするものであって、Ｅｒ元素，Ａｌ元素およびＦ元素が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲みコア領域より屈折率が低いクラッド領域とを有する。コア領域に添加されているＥｒ元素濃度は１０００wt.ppm以上５０００wt.ppm以下であり、コア領域に添加されているＡｌ元素濃度は１wt％以上１０wt％以下である。コア領域の外径は１０μｍ以上３０μｍ以下であり、クラッド領域の外径は７５μｍ以上２００μｍ未満である。クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０.３％以上２.０％以下である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光を光増幅することができる光増幅用ファイバおよび光増幅装置に関するものである。

光増幅装置は、希土類元素がコア領域に添加された光増幅用ファイバを光増幅媒体として用い、この光増幅用ファイバに励起光を供給することで、この光増幅用ファイバにおいて信号光を光増幅することができる。例えば、Ｅｒ元素が添加された光増幅用ファイバを光増幅媒体として用いた光増幅装置は、光通信システムにおいて一般に用いられる波長１.５５μｍ帯の信号光を光増幅することができるので、光通信システムの光中継器等に設けられる。

光増幅装置は、出力光パワーが大きいこと、および、光増幅用ファイバにおける非線型光学現象の発生が抑制されること、が要求される。しかしながら、出力光パワーを大きくしようとすると、光増幅用ファイバにおいて非線型光学現象が発生し易くなる。すなわち、出力光の高パワー化と非線型光学現象の発生の抑制とは互いにトレードオフの関係にある。特許文献１には、このような２つの要求の双方に応えることを意図した光増幅用ファイバが開示されている。

ところで、非線形光学効果に因る雑音光の発生効率ηは、ファイバ長Ｌの２乗に比例し、実効コア断面積の２乗に反比例する。Ｅｒ（エルビウム）元素が添加された光増幅用ファイバは、Ｅｒ元素に因る吸収条長積（吸収ピーク値αとファイバ長Ｌとの積）が所定値にされて使用する場合が多い。また、実効コア断面積は、モードフィールド径ＭＦＤの２乗に比例する。この場合、非線形雑音光発生効率ηは１／(α^２×ＭＦＤ^４) に比例する。吸収条長積が所定値という条件の下では、出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の抑制とを両立し得る効果的な方法として、コア領域のＥｒ添加濃度を上げるとともにコア径を拡大化することが効果的である。

高濃度Ｅｒ元素添加を行う場合、Ｅｒ原子同士の会合が発生して、会合に因るパワー発生効率低下（濃度消光）が起こり、高出力のパワーを得られない可能性がある。そこで、高濃度Ｅｒ元素添加をしても濃度消光を抑える方法として、Ａｌ（アルミニウム）元素などの希土類元素以外のドーパントを高濃度に添加することが一般的である。しかし、Ａｌ元素をコア部に添加したとき、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が大きくなるので、モードフィールド径ＭＦＤが小さくなり、非線形光学現象が生じ易くなる傾向となる。

そこで、特許文献２には、コア領域にＥｒ元素およびＡｌ元素だけでなくＦ（フッ素）元素をも添加した光増幅用ファイバが開示されている。この文献に開示された光増幅用ファイバでは、高濃度Ｅｒ元素添加により出力光の高パワー化を図るとともに、高濃度Ａｌ元素添加により濃度消光を図ることができる。さらに、Ｆ元素添加により、コア領域の比屈折率差の上昇を抑制し、モードフィールド径ＭＦＤの縮小を抑制して、非線形光学現象の発生を抑制することを図っている。
特開２００４−１４６６８１号公報 特開２００２−０４３６６０号公報

しかしながら、上記文献に開示された光増幅用ファイバは、更に出力光の高パワー化を図ろうとしたときに、非線形光学現象の発生を充分には抑制することができない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、更なる出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の充分なる抑制とを両立させることができる光増幅用ファイバ、ならびに、このような光増幅用ファイバを用いた高出力化が可能な光増幅装置および光源装置等を提供することを目的とする。

本発明に係る光増幅用ファイバは、エルビウム元素，アルミニウム元素およびフッ素元素が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲みコア領域より屈折率が低いクラッド領域とを有し、コア領域に添加されているエルビウム元素濃度が１０００wt.ppm以上５０００wt.ppm以下であり、コア領域に添加されているアルミニウム元素濃度が１wt％以上１０wt％以下であり、コア領域の外径が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０.３％以上２.０％以下であることを特徴とする。このように構成される光増幅用ファイバは、更なる出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の充分なる抑制とを両立させることができる。

本発明に係る光増幅用ファイバは、コア領域に添加されているエルビウム元素濃度が２５００wt.ppm以上４０００wt.ppm以下であるのが好適である。コア領域に添加されているアルミニウム元素濃度が４wt％以上８wt％以下であるのが好適である。コア領域に添加されているフッ素元素濃度が０.１wt％以上２.５wt％以下であるのが好適であり、０.３wt％以上２.０wt％以下であるのが更に好適である。また、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０.３％以上１.０％以下であるのが好適である。

本発明に係る光増幅装置は、光を光増幅する上記の本発明に係る光増幅用ファイバと、光増幅用ファイバに励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする。この光増幅装置では、励起光供給手段により光増幅用ファイバに励起光が供給され、この光増幅用ファイバにおいて光が増幅される。

本発明に係る光源装置は、電気信号を発生する信号発生器と、電気信号に基づいてレーザ光を生成する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からのレーザ光を増幅する光ファイバ増幅器とを備える光源装置であって、光ファイバ増幅器が上記の本発明に係る光増幅用ファイバを備えることを特徴とする。この光源装置では、信号発生器から発生した電気信号に基づいて、半導体レーザ素子においてレーザ光が生成される。この半導体レーザ素子からのレーザ光は、上記の本発明に係る光増幅用ファイバを備える光ファイバ増幅器において光増幅されて出力される。

本発明に係る光治療装置は、上記の本発明に係る光源装置と、光源装置の出口部から出射された照射光を所定波長の治療用照射光に変換する波長変換器と、波長変換器により変換された照射光を治療部位に導いて照射させる照射光学系と、を備えることを特徴とする。この光治療装置では、光源装置から出力された照射光は波長変換器により所定波長の治療用照明光に変換され、この変換された照射光は照射光学系により治療部位に導かれて照射される。

本発明に係る露光装置は、上記の本発明に係る光源装置と、光源装置の出口部から出射される照射光を所定波長の照射光に変換する波長変換器と、所定の露光パターンが設けられたフォトマスクを保持するマスク支持部と、露光対象物を保持する対象物保持部と、波長変換器により変換された照射光を、マスク支持部により保持されたフォトマスクに照射させる照明光学系と、照明光学系を介してフォトマスクに照射されてここを通過した照射光を、対象物保持部により保持された露光対象物に照射させる投影光学系と、を備えることを特徴とする。この露光装置では、光源装置から出力された照射光は、波長変換器により所定波長の治療用照明光に変換される。この変換された照射光は、照明光学系により、マスク支持部により保持されたフォトマスクに照射される。フォトマスクを通過した照射光は、投影光学系により、対象物保持部により保持された露光対象物に照射される。

本発明に係る光増幅用ファイバは、更なる出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の充分なる抑制とを両立させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（光増幅装置および光増幅用ファイバの実施形態）
先ず、本発明に係る光増幅装置および光増幅用ファイバの実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る光増幅装置１の構成図である。この図に示される光増幅装置１は、入力端１ａに入力した光を光増幅して、その光増幅した光を出力端１ｂより出力するものであり、光増幅用ファイバ１０、接続用ファイバ２０、接続用ファイバ３０、光カプラ４０および励起光源５０を備えている。

光増幅用ファイバ１０は、石英ガラスを主成分とするものであって、Ｅｒ元素，Ａｌ元素およびＦ元素が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲みコア領域より屈折率が低いクラッド領域とを有する。なお、コア領域にはＧｅＯ_２が添加されていなくてもよい。また、クラッド領域にはＦ元素が添加されていてもよい。

コア領域に添加されているＥｒ元素濃度は１０００wt.ppm以上５０００wt.ppm以下であり、コア領域に添加されているＡｌ元素濃度は１wt％以上１０wt％以下である。コア領域の外径は１０μｍ以上３０μｍ以下であり、クラッド領域の外径は７５μｍ以上２００μｍ未満である。クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０.３％以上２.０％以下である。このように構成される光増幅用ファイバ１０は、更なる出力光の高パワー化と非線形光学現象の発生の充分なる抑制とを両立させることができる。

また、この光増幅用ファイバ１０では、カットオフ波長が２.０μｍ以上であるのが好適である。コア領域に添加されているＥｒ元素濃度は２５００wt.ppm以上４０００wt.ppm以下であるのが好適である。コア領域に添加されているＡｌ元素濃度は４wt％以上８wt％以下であるのが好適である。コア領域に添加されているＦ元素濃度は、０.１wt％以上２.５wt％以下であるのが好適であり、０.３wt％以上２.０wt％以下であるのが更に好適である。また、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差は０.３％以上１.０％以下であるのが好適である。

光増幅用ファイバ１０は、入力端１ａ側に接続用ファイバ２０が融着接続されており、この接続用ファイバ２０を介して光カプラ４０の出力端（一般には標準的なシングルモード光ファイバ）と接続されている。接続用ファイバ２０は、光増幅用ファイバ１０と光カプラ４０の出力端との間に設けられている。接続用ファイバ２０のモードフィールド径は、光カプラ４０の出力端におけるモードフィールド径より大きく、光増幅用ファイバ１０のモードフィールド径より小さい。

光増幅用ファイバ１０は、出力端１ｂ側に接続用ファイバ３０が融着接続されており、この接続用ファイバ３０を介して出力端１ｂと接続されている。接続用ファイバ３０は、出力端１ｂに接続される光ファイバ（一般には標準的なシングルモード光ファイバ）と光増幅用ファイバ１０との間に設けられる。接続用ファイバ３０のモードフィールド径は、出力端１ｂに接続される光ファイバのモードフィールド径より大きく、光増幅用ファイバ１０のモードフィールド径より小さい。

光カプラ４０は、入力端１ａに入力した光を光増幅用ファイバ１０へ出力するとともに、励起光源５０から出力された励起光をも光増幅用ファイバ１０へ出力する。励起光源５０は、光増幅用ファイバ１０に添加されたＥｒ元素を励起し得る波長１.４８μｍ帯または波長０.９８μｍ帯の励起光を出力する。光カプラ４０および励起光源５０は、光増幅用ファイバ１０に励起光を供給する励起光供給手段を構成している。この光増幅用ファイバ１０において増幅される光の波長は１.５〜１.６μｍ帯である。

この光増幅装置１は以下のように動作する。励起光源５０より出力された励起光は、光カプラ４０および接続用ファイバ２０を経て光増幅用ファイバ１０へ供給され、光増幅用ファイバ１０に添加されたＥｒ元素を励起する。入力端１ａに入力した光は、光カプラ４０および接続用ファイバ２０を経て光増幅用ファイバ１０に入射し、この光増幅用ファイバ１０において光増幅される。この光増幅された光は、接続用ファイバ３０を経て出力端１ｂより出力される。本実施形態では、接続用ファイバ２０，３０が用いられていることにより、光増幅用ファイバ１０の両端におけるモードフィールド径の変化が段階的なものとなって、モードフィールド径の不連続に因る増幅光または励起光の損失が低減されて、この点でも、高いパワーの光を出力することができる。

図２は、本実施形態に係る光増幅用ファイバ１０の説明図である。同図（ａ）は、光軸に垂直な面で切断したときの光増幅用ファイバ１０の断面を示し、同図（ｂ）は、光増幅用ファイバ１０の屈折率プロファイルを示す。この図に示されるように、光増幅用ファイバ１０は、Ｅｒ元素，Ａｌ元素およびＦ元素が添加されたコア領域１１と、このコア領域１１を取り囲みコア領域１１より低屈折率のクラッド領域１２とを有する。そして、コア領域１１の外径２ａが１０μｍ以上３０μｍ以下であり、クラッド領域１２の外径２ｂが７５μｍ以上２００μｍ未満であり、クラッド領域１２に対するコア領域１１の比屈折率差Δが０.３％以上２.０％以下（好適には０.３％以上１.０％以下）である。本実施形態に係る光増幅用ファイバ１０は、このような構成とされていることにより、出力光の高パワー化および非線型光学現象の発生の抑制がともに可能となる。

図３は、濃度消光が要因で励起効率が５.０％低下するときのＡｌ添加濃度に対するＥｒ添加濃度の関係を示すグラフである。このグラフから判るように、コア領域に高濃度のＥｒ元素が添加された場合には、濃度消光により励起効率低下を抑制するために、Ｅｒ添加濃度に応じてコア領域に高濃度のＡｌ元素が添加される必要がある。濃度消光に因る励起効率の低下を５.０％以下に抑えるためには、Ｅｒ添加濃度が１０００wt.ppmであるときには、Ａｌ添加濃度は１wt％で充分である。Ｅｒ添加濃度が２５００wt.ppmであるときには、Ａｌ添加濃度は４wt％以上であることが必要である。Ｅｒ添加濃度が３０００wt.ppmであるときには、Ａｌ添加濃度は５wt％以上であることが必要である。また、Ｅｒ添加濃度が３５００wt.ppmであるときには、Ａｌ添加濃度は８wt％以上であることが必要である。

図４は、Ａｌ添加濃度，Ｆ添加濃度および比屈折率差Δｎの間の関係を示すグラフである。コア領域にＡｌ元素を添加することにより、コア領域の比屈折率差Δｎは大きくなって、モードフィールド径ＭＦＤが小さくなり、非線形光学現象が生じ易くなる傾向となる。そこで、Ａｌ添加に因る比屈折率差Δｎの上昇を抑制するために、屈折率降下剤であるＦ元素が添加される。この図に示されるように、Ａｌ添加濃度が高いほど比屈折率差Δｎは大きくなり、Ｆ添加濃度が高いほど比屈折率差Δｎは小さくなる。

図５は、実施例および比較例の光増幅用ファイバの諸元を纏めた図表である。この図には、実施例１，２および比較例１，２それぞれについて、コア径、クラッド径、Ｅｒ添加濃度、Ａｌ添加濃度、Ｆ添加濃度、比屈折率差Δｎおよび非線形雑音発生効率ηが示されている。ここで、各々の光増幅用ファイバの非線形雑音発生効率ηは、比較例２の光増幅用ファイバの非線形雑音発生効率を１として規格化した。

図６は、Ａｌ添加濃度，Ｆ添加濃度および非線形雑音発生効率ηの間の関係を示すグラフである。なお、コア径を１７μｍとした。この図に示されるように、Ａｌ添加濃度が高いほど非線形雑音発生効率ηは大きくなり、Ｆ添加濃度が高いほど非線形雑音発生効率ηは小さくなる。同一Ａｌ添加濃度（実施例１および比較例１）を比較した場合、Ｆ元素を０.７wt%共添加することで、非線形雑音発生効率ηを約１０％改善できることが判る。

したがって、高濃度Ｅｒ元素添加に伴う高濃度Ａｌ元素添加に応じて、所要量のＦ元素をコア領域に添加することにより、コア領域の比屈折率差の上昇を抑制し、モードフィールド径ＭＦＤの縮小を抑制して、非線形光学現象の発生を抑制することができる。

（光源装置の実施形態）
次に、本発明に係る光源装置の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る光源装置２００の構成図である。この光源装置２００は、上述した本実施形態に係る光増幅用ファイバを含むものであり、パルス光を出力するパルス光源である。

この実施の形態のパルス光源２００は、矩形の電気パルス信号を発生するパルス発生器２０１と、電気パルス信号に基づいて矩形の光パルスを生成するレーザダイオード２０２と、偏波コントローラ２０３と、第１のエルビウムドープファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)２０４と、ＡＳＥ（雑音）光を除去するためのバンドパスフィルタ２０５と、上記の本実施形態に係る光増幅用光ファイバを備える第２のエルビウムドープファイバ増幅器２０６とを備えている。

このパルス光源２００では、パルス発生器２０１で発生した矩形の電気パルス信号は、レーザダイオード２０２によって矩形の光パルスに変換される。レーザダイオード２０２より出力された光パルスは、偏波コントローラ２０３を介して第１のエルビウムドープファイバ増幅器(ＥＤＦＡ)２０４に入力されて増幅され、増幅パルス光として出力される。第１のエルビウムドープファイバ増幅器２０４からの増幅パルス光は、バンドパスフィルタ２０５でＡＳＥ(雑音)光が除去されて、本実施形態に係る第２のエルビウムドープファイバ増幅器２０６に入力されて増幅され、高いピークパワーのパルス光が出力される。

この実施の形態のパルス光源２００によれば、本実施形態に係る光増幅用ファイバを用いているので、非線型光学現象の発生が抑制できることになり、高出力のパルス光を得ることができる。

以下では、このパルス光源２００を用いた本発明の光治療装置および露光装置の実施形態について説明する。

（光治療装置の実施形態）
次に、本発明に係る光治療装置の実施形態について図８〜図１０を参照して以下に説明する。本実施形態に係る光治療装置は、上述した本実施形態に係るパルス光源２００を用いて構成される。この光治療装置は、レーザ光を角膜に照射して表面のアブレーション（ＰＲＫ:Photorefractive Keratectomy）あるいは切開した角膜内部のアブレーション(ＬＡＳＩＫ: Laser Intrastromal Keratomileusis)を行い、角膜の曲率もしくは凹凸を矯正して近眼、乱視などの治療を行なう装置である。

図８は、本実施形態に係る光治療装置３００の構成を示す概略図である。光治療装置３００は、この図に示されるように基本的には、装置筐体３５１内に、上述したパルス光源２００と、このパルス光源２００により増幅されて出力されるレーザ光を所望の波長のレーザ光に変換する波長変換装置３６０と、波長変換装置３６０により波長変換されたレーザ光を眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面（治療部位）に導いて照射させる照射光学装置３７０と、治療部位の観察を行う観察光学装置３８０とを備えて構成される。装置筐体３５１のベース部３５２はＸ−Ｙ移動テーブル３５３の上に配設されており、Ｘ−Ｙ移動テーブル３５３により装置筐体３５１全体が、図８においてＸ方向すなわち図面左右方向と、紙面に垂直なＹ方向とに移動させることが可能となっている。

図９は、光治療装置３００を構成する波長変換装置３６０の構成を示す概略図である。パルス光源２００は上述したとおりの構成であり、その出力端３４７から出力されるレーザ光が波長変換装置３６０内において所望の波長（この装置では、角膜治療に適した波長１９３ｎｍであり、ＡｒＦエキシマレーザ光と同一波長）の治療用レーザ光に変換される。パルス光源２００の出力端３４７から射出される所定波長（この実施形態では、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エキシマレーザと同じ波長である１９３ｎｍの紫外光を発生する構成例を示している。出力端３４７から出力される波長１.５４４μｍ（周波数ω）の基本波は、非線形光学結晶３６１，３６２，３６３を図中左から右に向かって透過して出力される。なお、非線形光学結晶３６１，３６２，３６３の間には、図示のように集光レンズ３６４，３６５が配設されている。

これら基本波が非線形光学結晶３６１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（波長は１／２の７７２ｎｍ）の２倍波が発生する。発生した２倍波は右方向へ進み、次の非線形光学結晶３６２に入射する。ここで再び第２次高調波発生を行い、入射波の周波数２ωの２倍、すなわち基本波に対し４倍の周波数４ω（波長は１／４の３８６ｎｍ）をもつ４倍波が発生する。発生した４倍波はさらに右の非線形光学結晶３６３に進み、ここで再び第２次高調波発生を行い、入射波の周波数４ωの２倍、すなわち基本波に対し８倍の周波数８ωを有する８倍波（波長は１／８の１９３ｎｍ）を発生する。

前記波長変換に使用する非線形光学結晶としては、例えば、基本波から２倍波への変換を行う非線形光学結晶３６１にはLiB₃O₅（ＬＢＯ）結晶を、２倍波から４倍波への変換を行う非線形光学結晶３６２にはLiB₃O₅（ＬＢＯ）結晶を、４倍波から８倍波への変換を行う非線形光学結晶３６３にはSr₂Be₂B₂O₇（ＳＢＢＯ）結晶を、それぞれ使用する。ここで、ＬＢＯ結晶を使用した基本波から２倍波への変換には、波長変換のための位相整合にＬＢＯ結晶の温度調節による方法での基本波と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。

このようにして波長変換装置３６０において波長変換されて出力される波長１９３ｎｍのレーザ光（ＡｒＦエキシマレーザ光の波長と同一となるレーザ光）を、眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面に導いてここに照射させる照射光学装置３７０および観察光学装置３８０について、図１０を用いて説明する。なお、パルス光源２００においては、固体レーザを１.５１μｍ〜１.５９μｍの範囲内に発振波長を持つＤＦＢ半導体レーザもしくはファイバレーザから構成しているので、波長変換装置３６０により、固体レーザからの上記波長のレーザ光は、１８９ｎｍ〜１９９ｎｍの範囲内となる８倍高調波を有したレーザ光に変換されて出力される。このようにこのレーザ光はＡｒＦエキシマレーザ光と略同一の波長のレーザ光であるが、そのパルス発振の繰り返し周波数は１００ｋＨｚと非常に高いものとなっている。

図１０は、光治療装置３００を構成する照射光学装置３７０および観察光学装置３８０の構成を示す概略図である。照射光学装置３７０は、上記パルス光源２００からの光を波長変換装置３６０により波長変換して得られた波長１９３ｎｍのレーザ光を細いビーム状に集光する集光レンズ３７１と、このように集光されたビーム状レーザ光を反射させて治療対象となる眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面に照射させるダイクロイック・ミラー３７２とを有して構成される。これにより、角膜ＨＣの表面にレーザ光がスポット光として照射され、この部分の蒸散を行わせる。このとき、Ｘ−Ｙ移動テーブル３５３により、装置筐体３５１全体をＸ方向およびＹ方向に移動させて角膜ＨＣの表面上に照射されるレーザ光スポットを走査移動させ、角膜表面のアブレーションを行い、近視、乱視、遠視等の治療を行う。

このような治療は、眼科医等の術者が観察光学装置３８０を介して目視観察しながらＸ−Ｙ移動テーブル３５３の作動を制御して行われる。この観察光学装置３８０は、治療対象となる眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面を照明する照明ランプ３８５と、照明ランプ３８５により照明された角膜ＨＣからの光をダイクロイック・ミラー３７２を透過して受ける対物レンズ３８１と、対物レンズ３８１からの光を反射させるプリズム３８２と、この光を受ける接眼レンズ３８３とから構成され、接眼レンズ３８３を通して角膜ＨＣの拡大像を観察できるようになっている。

（露光装置の実施形態）
次に、本発明に係る露光装置の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る露光装置４００の構成を示す概略図である。露光装置４００は、上述したパルス光源２００を用いて構成され、半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程で使用される。光リソグラフィ工程で使用される露光装置は、原理的には写真製版と同じであり、フォトマスク（レチクル）上に精密に描かれたデバイスパターンを、フォトレジストを塗布した半導体ウエハやガラス基板などの上に光学的に投影して転写する。この露光装置４００は、上述したパルス光源２００と、波長変換装置４０１と、照明光学系４０２と、フォトマスク（レチクル）４１０を支持するマスク支持台４０３と、投影光学系４０４と、半導体ウエハ４１５を載置保持する載置台４０５と、載置台４０５を水平移動させる駆動装置４０６とを備えて構成される。

この露光装置４００においては、上述したとおりのパルス光源２００の出力端から出力されるレーザ光が波長変換装置４０１に入力され、ここで半導体ウエハ４１５の露光に必要とされる波長のレーザ光に波長変換される。このように波長変換されたレーザ光は、複数のレンズから構成される照明光学系４０２に入力され、ここを通ってマスク支持台４０３に支持されたフォトマスク４１０の全面に照射される。このように照射されてフォトマスク４１０を通過した光は、フォトマスク４１０に描かれたデバイスパターンの像を有しており、この光が投影光学系４０４を介して、載置台４０５に載置された半導体ウエハ４１５の所定位置に照射される。このとき、投影光学系４０４によりフォトマスク４１０のデバイスパターンの像が半導体ウエハ４１５の上に縮小されて結像露光される。

本実施形態に係る光増幅装置１の構成図である。 本実施形態に係る光増幅用ファイバ１０の説明図である。 濃度消光が要因で励起効率が５.０％低下するときのＡｌ添加濃度に対するＥｒ添加濃度の関係を示すグラフである。 Ａｌ添加濃度，Ｆ添加濃度および比屈折率差Δｎの間の関係を示すグラフである。 実施例および比較例の光増幅用ファイバの諸元を纏めた図表である。 Ａｌ添加濃度，Ｆ添加濃度および非線形雑音発生効率ηの間の関係を示すグラフである。 本実施形態に係る光源装置２００の構成図である。 本実施形態に係る光治療装置３００の構成を示す概略図である。 光治療装置３００を構成する波長変換装置３６０の構成を示す概略図である。 光治療装置３００を構成する照射光学装置３７０および観察光学装置３８０の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る露光装置４００の構成を示す概略図である。

符号の説明

１…光増幅装置、１０…光増幅用ファイバ、２０，３０…接続用ファイバ、４０…光カプラ、５０…励起光源、２００…パルス光源、３００…光治療装置、３６０…波長変換装置、３７０…照射光学装置、３８０…観察光学装置、４００…露光装置、４０１…波長変換装置、４０２…照明光学系、４０３…マスク支持台、４０４…投影光学系、４１０…フォトマスク（レチクル）、４１５…半導体ウエハ。

Claims (10)

1. エルビウム元素，アルミニウム元素およびフッ素元素が添加されたコア領域と、このコア領域を取り囲み前記コア領域より屈折率が低いクラッド領域とを有し、
   前記コア領域に添加されているエルビウム元素濃度が１０００wt.ppm以上５０００wt.ppm以下であり、
   前記コア領域に添加されているアルミニウム元素濃度が１wt％以上１０wt％以下であり、
   前記コア領域の外径が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、
   前記クラッド領域に対する前記コア領域の比屈折率差が０.３％以上２.０％以下である、
   ことを特徴とする光増幅用ファイバ。
2. 前記コア領域に添加されているエルビウム元素濃度が２５００wt.ppm以上４０００wt.ppm以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
3. 前記コア領域に添加されているアルミニウム元素濃度が４wt％以上８wt％以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
4. 前記コア領域に添加されているフッ素元素濃度が０.１wt％以上２.５wt％以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
5. 前記コア領域に添加されているフッ素元素濃度が０.３wt％以上２.０wt％以下であることを特徴とする請求項４記載の光増幅用ファイバ。
6. 前記クラッド領域に対する前記コア領域の比屈折率差が０.３％以上１.０％以下であることを特徴とする請求項１記載の光増幅用ファイバ。
7. 光を光増幅する請求項１〜６のいずれか１項に記載の光増幅用ファイバと、前記光増幅用ファイバに励起光を供給する励起光供給手段と、を備えることを特徴とする光増幅装置。
8. 電気信号を発生する信号発生器と、前記電気信号に基づいてレーザ光を生成する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からのレーザ光を増幅する光ファイバ増幅器とを備える光源装置であって、
   前記光ファイバ増幅器が、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光増幅用ファイバを備える、
   ことを特徴とする光源装置。
9. 請求項８記載の光源装置と、
   前記光源装置の出口部から出射された照射光を所定波長の治療用照射光に変換する波長変換器と、
   前記波長変換器により変換された照射光を治療部位に導いて照射させる照射光学系と、
   を備えることを特徴とする光治療装置。
10. 請求項８記載の光源装置と、
    前記光源装置の出口部から出射される照射光を所定波長の照射光に変換する波長変換器と、
    所定の露光パターンが設けられたフォトマスクを保持するマスク支持部と、
    露光対象物を保持する対象物保持部と、
    前記波長変換器により変換された照射光を、前記マスク支持部により保持された前記フォトマスクに照射させる照明光学系と、
    前記照明光学系を介して前記フォトマスクに照射されてここを通過した照射光を、前記対象物保持部により保持された前記露光対象物に照射させる投影光学系と、
    を備えることを特徴とする露光装置。

Images