JP2007027154A - High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device - Google Patents

High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device Download PDF

Info

Publication number
JP2007027154A
JP2007027154A JP2005202384A JP2005202384A JP2007027154A JP 2007027154 A JP2007027154 A JP 2007027154A JP 2005202384 A JP2005202384 A JP 2005202384A JP 2005202384 A JP2005202384 A JP 2005202384A JP 2007027154 A JP2007027154 A JP 2007027154A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
pulse
decoding device
pseudo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005202384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Oshita
善紀 尾下
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2005202384A priority Critical patent/JP2007027154A/en
Publication of JP2007027154A publication Critical patent/JP2007027154A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical amplifier obtaining an output signal of a high peak pulse when performing optical amplification by using an EDFA. <P>SOLUTION: A light pulse to be amplified is input into an optical encoding apparatus 1 and is converted to pseudo random light in time series. The light enters an EDFA2 to be optically amplified. The amplified light is made to enter an optical encoding apparatus 3 having reverse characteristics to those of the optical encoding apparatus 1 and is decoded into a light pulse. By converting the amplified light pulse to the pseudo random light in time series, light having low peak and long continuation time is yielded, so that a peak of the light output from the optical amplifier is increased without increasing the peak of the light output from the EDFA2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源用高ピークパワー出力光増幅器、レーザ装置、加工装置、及び検査装置に関するものである。   The present invention relates to a high peak power output optical amplifier for a light source, a laser device, a processing device, and an inspection device.

レーザ光を用いて加工や検査を行う加工装置や検査装置の中には、レーザ光源から放出されるレーザ光を光ファイバを用いた増幅器(EDFA)により増幅し、必要に応じて波長変換して使用するものがある。このような装置の例は、例えば、WO2004/086121 A1号公報(特許文献1)に記載されている。   Some processing devices and inspection devices that use laser light for processing and inspection amplify the laser light emitted from the laser light source by an amplifier (EDFA) using an optical fiber, and convert the wavelength as necessary. There is something to use. An example of such an apparatus is described in, for example, WO 2004/086121 A1 (Patent Document 1).

WO2004/086121 A1号公報WO2004 / 086121 A1

しかしながら、EDFAにおいては、増幅後の光パルスのピークパワーが強くなると、自己位相変調や四光波混合などの非線形効果が現れるので、増幅後の光パルスのピークパワーを一定以上に強くすることができないという問題点がある。この問題に対処するために、入力パルスを色分散させることによりピークパワーを下げ、EDFAによる増幅後に色合成することにより、結果としてピークパワーの高い出力パルスを得る方法が提案されている。   However, in the EDFA, when the peak power of the amplified optical pulse becomes strong, nonlinear effects such as self-phase modulation and four-wave mixing appear, so the peak power of the amplified optical pulse cannot be increased beyond a certain level. There is a problem. In order to cope with this problem, a method has been proposed in which the peak power is lowered by chromatic dispersion of the input pulse, and color synthesis is performed after amplification by the EDFA, thereby obtaining an output pulse having a high peak power.

しかし、この方法では、増幅対象のパルスがフーリエ限界の状態でない場合に必ずしもパルスが広がって増幅前のピークパワーが下がるとは限らない。さらにこの方法では、もとのパルスの波長帯域が狭い場合、あまり効果が得られない。又、もとのパルスのスペクトル分布が変化すれば、それに合わせてチャープの状態も変化させる必要があるという問題点がある。   However, with this method, when the pulse to be amplified is not in a Fourier limit state, the pulse does not necessarily spread and the peak power before amplification does not necessarily decrease. Furthermore, this method is not very effective when the wavelength band of the original pulse is narrow. In addition, if the spectral distribution of the original pulse changes, the chirp state must be changed accordingly.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、EDFAを用いて光増幅を行う場合に、高いピークパルスの出力信号を得ることができる光増幅器、及びこの光増幅器を用いたレーザ装置、加工装置、及び検査装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and when performing optical amplification using an EDFA, an optical amplifier capable of obtaining an output signal having a high peak pulse, and a laser device using the optical amplifier, It is an object to provide a processing apparatus and an inspection apparatus.

前記課題を解決するための第1の手段は、EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に擬似ランダムな光に変換する光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記光符号化装置と逆の特性を有する光復号化装置とを有することを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器である。   A first means for solving the above problem is an optical amplifier that amplifies an optical pulse by using an EDFA, and converts the input optical pulse into pseudo-random light in time series for each pulse. An optical encoding device, an EDFA that amplifies pseudo-random light in time series, and an optical decoding device that decodes the amplified light and has characteristics opposite to those of the optical encoding device. A high peak power output optical amplifier for a light source.

ここで、光符号化装置とは、入力される光を、時系列的に擬似ランダム(長周期で見ると周期性があるが、長周期でみた場合の一つの周期内においてはランダムとみなせるもの)な光に変換するものであり、例えば、光ファイバ中にランダムな回折格子を形成したランダムFBG(ファイン・ブラッグ・グレーティング素子)等が周知である。これにより、入力される光パルスは、ピークが低く時間の長い擬似ランダム光に変換される。この光をEDFAにより増幅するので、EDFAから出力される光のピークは低くなる。すなわち、入力される光パルスのパワーを上げてピークを高くしたり、EDFAの増幅度を上げることができる。   Here, the optical encoding device is a device in which the input light is pseudo-random in time series (having periodicity when viewed in a long period, but can be regarded as random within one period when viewed in a long period. For example, a random FBG (fine Bragg grating element) in which a random diffraction grating is formed in an optical fiber is well known. Thereby, the input optical pulse is converted into pseudo-random light having a low peak and a long time. Since this light is amplified by EDFA, the peak of the light output from EDFA becomes low. That is, the power of the input optical pulse can be increased to increase the peak, and the amplification degree of the EDFA can be increased.

EDFAで増幅された光は、光符号化装置と逆の特性を有する光復号化装置に入力される。この光復号化装置も、例えばランダムFBGからなり、光符号化装置の出力に相当する波形の光を入力すると、光符号化装置の入力に相当する光を出力するように設計されている。よって、本手段によれば、EDFAによるピークの非線形性を避けることができるので、従来EDFAでは困難であったような、高ピーク(例えば30KW以上)のパルス光を出力として得ることができる。又、EDFAによる増幅に際して発生するノイズ成分は光復号化装置中で低減されるので、ノイズに強い光増幅器となる。さらに、元のパルス信号波形や周波数域に依存しないので、パルス幅や波長帯域を変えても、装置を変更する必要がない。   The light amplified by the EDFA is input to an optical decoding device having characteristics opposite to those of the optical encoding device. This optical decoding device is also composed of, for example, a random FBG, and is designed to output light corresponding to the input of the optical encoding device when light having a waveform corresponding to the output of the optical encoding device is input. Therefore, according to the present means, since non-linearity of the peak due to EDFA can be avoided, high peak (for example, 30 KW or more) pulsed light, which has been difficult with conventional EDFA, can be obtained as an output. Also, noise components generated during amplification by the EDFA are reduced in the optical decoding device, so that the optical amplifier is resistant to noise. Furthermore, since it does not depend on the original pulse signal waveform or frequency range, it is not necessary to change the apparatus even if the pulse width or wavelength band is changed.

前記課題を解決するための第2の手段は、EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に、それぞれ異なる擬似ランダムな光に変換する複数種類の光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記複数種類の光復号化装置のそれぞれに対応し、それぞれの光符号化装置と逆の特性を有する複数種類の光復号化装置と、サーキュレータとを有し、前記光復号化装置の全部は反射型光復号化装置であり、各反射型光復号化装置への入力側に、それぞれ前記サーキュレータが設けられていることを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器である。   A second means for solving the above-mentioned problem is an optical amplifier that amplifies an optical pulse using an EDFA, and the input optical pulse is converted into pseudo-random light that is different in time series for each pulse. Corresponding to each of the plurality of types of optical decoding devices, the EDFA for amplifying pseudo-random light in time series, and the plurality of types of optical decoding devices for decoding the amplified light, respectively, A plurality of types of optical decoding devices having characteristics opposite to those of the optical encoding device and a circulator, and all of the optical decoding devices are reflection type optical decoding devices, and each of the reflection type optical decoding devices A high peak power output optical amplifier for a light source, wherein each of the circulators is provided on the input side.

本手段においては、複数種類の異なる性能を有する光符号化装置を使用して、複数種類の擬似ランダムな光を発生させ、各疑似ランダム光をカプラーで合成した後、これらをFDFAで増幅する。増幅された光は、第1のサーキュレータを通り、第1の反射型光復号化装置で復号されると共に反射されて第1のサーキュレータを通って出力側に取り出される。第1の反射型光復号化装置で復号されなかった残りの光は第1の反射型光復号化装置を透過し、第2のサーキュレータを通って、第2の反射型光復号化装置で復号されると共に反射されて第2のサーキュレータを通って出力側に取り出される。以下、このような光の復号と取り出しが、反射型光復号化装置の数だけ行われる。   In this means, a plurality of types of pseudo-random light are generated by using a plurality of types of optical encoding devices having different performances, and each pseudo-random light is synthesized by a coupler and then amplified by FDFA. The amplified light passes through the first circulator, is decoded by the first reflective optical decoding device, is reflected, and is taken out to the output side through the first circulator. The remaining light that has not been decoded by the first reflective optical decoding device passes through the first reflective optical decoding device, passes through the second circulator, and is decoded by the second reflective optical decoding device. And reflected and taken out to the output side through the second circulator. Hereinafter, such light decoding and extraction are performed by the number of reflection type optical decoding devices.

前記課題を解決するための第3の手段は、EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に、それぞれ異なる擬似ランダムな光に変換する複数種類の光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記複数種類の光復号化装置のそれぞれに対応し、それぞれの光符号化装置と逆の特性を有する複数種類の光復号化装置と、サーキュレータとを有し、前記光復号化装置は一つを除き反射型光復号化装置、一つが透過型光復号化装置であり、前段に前記反射型光復号化装置が設けられ、各反射型光復号化装置への入力側に、それぞれ前記サーキュレータが設けられ、最終段に前記サーキュレータを介して前記透過型光復号化装置が設けられていることを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器である。   A third means for solving the above-described problem is an optical amplifier that amplifies an optical pulse using an EDFA, and the input optical pulse is converted into pseudo-random light that is different in time series for each pulse. Corresponding to each of the plurality of types of optical decoding devices, the EDFA for amplifying pseudo-random light in time series, and the plurality of types of optical decoding devices for decoding the amplified light, respectively, A plurality of optical decoding devices having characteristics opposite to those of the optical encoding device, and a circulator. The optical decoding device is a reflection type optical decoding device except for one, and one is a transmission type optical decoding device. The reflection type optical decoding device is provided in the preceding stage, the circulator is provided on the input side to each reflection type optical decoding device, and the transmission type optical decoding is provided via the circulator in the final stage. Equipment It is a light source high peak power output optical amplifier for which said being.

本手段においては、最終段に接続される復号化装置が透過型となっているだけで、本質的な作用は、前記第2の手段と変わるところがない。よって、前記第2の手段と同様の作用効果を奏する。   In this means, only the decoding device connected to the final stage is a transmissive type, and the essential operation is the same as the second means. Therefore, the same effect as the second means can be achieved.

前記課題を解決するための第4の手段は、光パルスを出力するレーザ発振部と、前記第1の手段から第3の手段のいずれかの光源用高ピークパワー出力光増幅器と、前記増幅された光パルスを波長変換する波長変換部とを有することを特徴とするレーザ装置である。   A fourth means for solving the above problems includes a laser oscillation unit that outputs an optical pulse, a high peak power output optical amplifier for a light source of any one of the first to third means, and the amplified signal. And a wavelength converter that converts the wavelength of the optical pulse.

本手段においては、大きなピーク波長を有する光の波長変換を行うことができる。   In this means, wavelength conversion of light having a large peak wavelength can be performed.

前記課題を解決するための第5の手段は、前記第4の手段のレーザ装置を有することを特徴とする加工装置である。   A fifth means for solving the above problem is a processing apparatus having the laser device of the fourth means.

本手段においては、大きなピーク波長を有する光を使用して加工を行うことができる。   In this means, processing can be performed using light having a large peak wavelength.

前記課題を解決するための第6の手段は、前記第4の手段のレーザ装置を有することを特徴とする検査装置である。   A sixth means for solving the problem is an inspection apparatus having the laser device of the fourth means.

本手段においては、大きなピーク波長を有する光を使用して検査を行うことができる。   In this means, the inspection can be performed using light having a large peak wavelength.

本発明によれば、EDFAを用いて光増幅を行う場合に、高いピークパルスの出力信号を得ることができる光増幅器、及びこの光増幅器を用いたレーザ装置、加工装置、及び検査装置を提供することができる。   According to the present invention, an optical amplifier capable of obtaining an output signal having a high peak pulse when optical amplification is performed using an EDFA, and a laser apparatus, a processing apparatus, and an inspection apparatus using the optical amplifier are provided. be able to.

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態である光増幅器の構成の概要を示す図である。増幅される光パルスは、光符号化装置1に入力され、時系列的に擬似ランダムな光に変換される。光符号化装置1としては、前述のようにランダムFBG(ファイン・ブラッグ・グレーティング素子)が使用できるが、これは、SSFBG(Superstructured Fiber Bragg Grating )としても知られており、例えば、Journal of Lightwave Technology Vol.19, No.9 (September 2001)に、「A Comparative Study of the Performance of Seven and 63-Chip Optical Code-Division Multiple-Access Encoders and Decorders Based on Superstructured Fiber Bragg Grating」として詳細に述べられている。また、ウエブの
http://www.khn-openlab.jp/bunkakai-gw/kokino-net/et_al_pj/files/et_al_oshiba.pdfにも、記載がある。光ファイバの長さ方向にランダムな屈折率の変化を持たせることにより、パルス光を擬似ランダムな光に変えることができるもので、主に多重化光通信の分野で用いられている周知のものである。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the optical amplifier according to the first embodiment of the present invention. The amplified optical pulse is input to the optical encoding device 1 and converted into pseudo-random light in time series. As described above, a random FBG (Fine Bragg Grating Element) can be used as the optical encoding device 1, which is also known as SSFBG (Superstructured Fiber Bragg Grating). For example, Journal of Lightwave Technology Vol.19, No.9 (September 2001) is described in detail as `` A Comparative Study of the Performance of Seven and 63-Chip Optical Code-Division Multiple-Access Encoders and Decorders Based on Superstructured Fiber Bragg Grating '' . Also on the web
There is also a description in http://www.khn-openlab.jp/bunkakai-gw/kokino-net/et_al_pj/files/et_al_oshiba.pdf. By giving a random refractive index change in the length direction of the optical fiber, the pulsed light can be changed to pseudo-random light, which is a well-known one mainly used in the field of multiplexed optical communication It is.

この光はEDFA2に入り光増幅される。光増幅された光は、光符号化装置1と逆の特性を有する光復号化装置3に入力され復号されて、光パルスとなる。光復号化装置3もランダムFBGで構成でき、前記SSFBGを用いることができることが、前記Journal of Lightwave Technologyに記載されている。すなわち、例えば光符号化装置1として用いられるSSFBGの屈折率パターンと同じ屈折率パターンを有するSSFBGを用い、光符号化装置1として用いるときと、光の入出力方向を逆にすれば、光符号化装置1で発生した擬似ランダムな光を、元のパルス波形の形状に復号することができる。   This light enters the EDFA 2 and is optically amplified. The optically amplified light is input to an optical decoding device 3 having characteristics opposite to those of the optical encoding device 1 and is decoded into optical pulses. It is described in the Journal of Lightwave Technology that the optical decoding device 3 can also be constituted by a random FBG and can use the SSFBG. That is, for example, when an SSFBG having the same refractive index pattern as that of the SSFBG used as the optical encoding device 1 is used and the input / output direction of light is reversed as compared with the case where the SSFBG is used as the optical encoding device 1, the optical code It is possible to decode the pseudo-random light generated by the converting apparatus 1 into the original pulse waveform shape.

増幅される光パルスを、時系列的に擬似ランダムな光に変換することにより、ピークが低く継続時間が長い光とすることができるので、EDFA2から出力される光のピークを上げないで、この光増幅器から出力される光のピークを大きくすることができる。   By converting the amplified light pulse into pseudo-random light in time series, it is possible to obtain light with a low peak and a long duration, so that this peak can be increased without increasing the peak of light output from the EDFA 2. The peak of light output from the optical amplifier can be increased.

図1においては、光符号化装置1として透過型のものを使用している。すなわち、光符号化装置1の出力は、光符号化装置1を透過した光として得られる。これに対し、光符号化装置としては、出力光を反射光として取り出す反射型のものもあり、このようなものも使用することができる。その例を図2に示す。図2において、増幅される光パルスは、サーキュレータ4を通って光符号化装置5(反射型)に入力される。すると、光符号化装置5からは、時系列的に擬似ランダムな光が反射信号として得られる。この光は、サーキュレータ4を通って取り出され、図1に示したEDFA2に入力される。その後の装置の構成は図1と同様にしておけば、図1に示す装置と同様の作用効果が得られる。   In FIG. 1, a transmission type is used as the optical encoding device 1. That is, the output of the optical encoding device 1 is obtained as light transmitted through the optical encoding device 1. On the other hand, as an optical encoding device, there is a reflection type that extracts output light as reflected light, and such a device can also be used. An example is shown in FIG. In FIG. 2, an optical pulse to be amplified passes through a circulator 4 and is input to an optical encoding device 5 (reflection type). Then, pseudo-random light in time series is obtained as a reflected signal from the optical encoding device 5. This light is extracted through the circulator 4 and input to the EDFA 2 shown in FIG. If the configuration of the subsequent apparatus is the same as that shown in FIG. 1, the same effects as those of the apparatus shown in FIG. 1 can be obtained.

同様、光復号化装置としては、出力光を反射光として取り出す反射型のものもあり、このようなものも使用することができる。その例を図3に示す。図3において、EDFAにより増幅された擬似ランダムな光は、サーキュレータ6を通って光復号化装置7(反射型)に入力される。すると、光復号化装置7からは、復号されたパルス光が反射信号として得られる。この光は、サーキュレータ6を通って取り出される。   Similarly, as an optical decoding device, there is a reflection type that extracts output light as reflected light, and such a device can also be used. An example is shown in FIG. In FIG. 3, the pseudo-random light amplified by the EDFA passes through the circulator 6 and is input to the optical decoding device 7 (reflection type). Then, the decoded pulse light is obtained as a reflected signal from the optical decoding device 7. This light is extracted through the circulator 6.

図4は、本発明の第2の実施の形態である光増幅器の構成の概要を示す図である。増幅される光パルスは、スプリッタ11に入力され、3つに分けられる。分けられた第1の光は、第1の光符号化装置12Aに入力され、第2の光は、第2の光符号化装置12Bに入力される。第3の光は、第3の光符号化装置12Cに入力される。光符号化装置12A、12B、12Cは、図1、図2に示されたものと同じものが使用できる。光符号化装置12A、12B、12Cは、それぞれ異なる特性を有しており、同じ光パルスが入力されたとき、互いに異なる擬似ランダムな光を出力するようになっている。これらの光は、カップラ13により一つにまとめられ、EDFA14により増幅される。増幅された光はサーキュレータ15を通過し、第1の光復号化装置16Aに入力される。光復号化装置16Aは、光符号化装置12Aと逆特性を有しており、反射型の光復号化装置である。よって、光復号化装置16Aにより、光符号化装置12Aで形成された擬似ランダムな光が復号されて反射され、サーキュレータ15を通って取り出される。   FIG. 4 is a diagram showing an outline of the configuration of the optical amplifier according to the second embodiment of the present invention. The optical pulse to be amplified is input to the splitter 11 and divided into three. The divided first light is input to the first optical encoding device 12A, and the second light is input to the second optical encoding device 12B. The third light is input to the third optical encoding device 12C. The same optical encoders 12A, 12B, and 12C as those shown in FIGS. 1 and 2 can be used. The optical encoding devices 12A, 12B, and 12C have different characteristics, and output different pseudo-random light when the same optical pulse is input. These lights are combined into one by the coupler 13 and amplified by the EDFA 14. The amplified light passes through the circulator 15 and is input to the first optical decoding device 16A. The optical decoding device 16A has a reverse characteristic to that of the optical encoding device 12A, and is a reflective optical decoding device. Therefore, the pseudo-random light formed by the optical encoding device 12A is decoded and reflected by the optical decoding device 16A, and is extracted through the circulator 15.

残りの光はサーキュレータ17を通過し、第2の光復号化装置16Bに入力される。光復号化装置16Bは、光符号化装置12Bと逆特性を有しており、反射型の光復号化装置である。よって、光復号化装置16Bにより、光符号化装置12Bで形成された擬似ランダムな光が復号されて反射され、サーキュレータ17を通って取り出される。   The remaining light passes through the circulator 17 and is input to the second optical decoding device 16B. The optical decoding device 16B has a reverse characteristic to that of the optical encoding device 12B, and is a reflective optical decoding device. Therefore, the pseudo-random light formed by the optical encoding device 12B is decoded and reflected by the optical decoding device 16B, and is extracted through the circulator 17.

残りの光は、第3の光復号化装置16Cに入力される。光復号化装置16Cは、光符号化装置12Cと逆特性を有しており、透過型の光復号化装置である。よって、光復号化装置16Cにより、光符号化装置12Cで形成された擬似ランダムな光が復号されて、光復号化装置16Cを透過して出力される。これら3つの出力を合成すれば、大きなピークを有するパルス光が得られる。   The remaining light is input to the third optical decoding device 16C. The optical decoding device 16C has a reverse characteristic to the optical encoding device 12C, and is a transmission type optical decoding device. Therefore, the pseudo-random light formed by the optical encoding device 12C is decoded by the optical decoding device 16C, and transmitted through the optical decoding device 16C and output. By combining these three outputs, pulsed light having a large peak can be obtained.

なお、図4においては、光復号化装置16Cを透過型としているが、反射型として、光復号化装置16Bと光復号化装置16Cの間にサーキュレータを置き、光復号化装置16Cで反射されたパルス光をこのサーキュレータを介して取り出すようにしてもよい。図4においては、光を3つに分割しているが、2つ、又は4つ以上に分割してもよく、そのときの装置構成は、当業者には自明であると思われる。   In FIG. 4, the optical decoding device 16C is a transmissive type. However, as a reflection type, a circulator is placed between the optical decoding device 16B and the optical decoding device 16C and reflected by the optical decoding device 16C. You may make it take out pulsed light through this circulator. Although the light is divided into three in FIG. 4, it may be divided into two, four or more, and the device configuration at that time will be obvious to those skilled in the art.

図5は、光学系を使用した光符号化装置の例の概要を示す図である。増幅される光パルスは、光ファイバ21の端面から放出され、コリメータレンズ22により平行光束とされた後、回折格子23で反射され色分散される。色分散された光は、集光レンズ24で、ランダム位相フィルタ25上に集光される。ランダム位相フィルタ25は、その位置によって光学的厚さが異なっており、透過した光の位相が変化するようになっている。そして、位置と光学的厚さの関係がランダムとされている。ランダム位相フィルタ25を透過した光は、レンズ26を通して回折格子27で反射されて平行光束に戻り、集光レンズ28により光ファイバ29の端面に集光される。色によって、ランダム位相フィルタ25に入射する位置が異なるので、色に応じて異なった光学的距離を透過することになり、結局、光ファイバ29の端面に集光される光は、時系列的に擬似ランダムな光となっている。以上は、光符号化装置の説明であるが、この光学系は、光の進行方向を逆にすることにより、そのまま、光復号装置として使用することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of an example of an optical encoding device using an optical system. The amplified optical pulse is emitted from the end face of the optical fiber 21, converted into a parallel light beam by the collimator lens 22, reflected by the diffraction grating 23, and chromatically dispersed. The chromatically dispersed light is collected on the random phase filter 25 by the condenser lens 24. The random phase filter 25 has different optical thickness depending on its position, and the phase of the transmitted light is changed. The relationship between the position and the optical thickness is random. The light transmitted through the random phase filter 25 is reflected by the diffraction grating 27 through the lens 26 to return to a parallel light beam, and is collected on the end face of the optical fiber 29 by the condenser lens 28. Since the position incident on the random phase filter 25 differs depending on the color, the light passes through different optical distances depending on the color. As a result, the light collected on the end face of the optical fiber 29 is time-sequentially. It is pseudo-random light. The above is the description of the optical encoding device, but this optical system can be used as it is as an optical decoding device by reversing the light traveling direction.

本発明の実施の形態である波長変換装置は、特許文献1に記載される光増幅部を、本発明の実施の形態のように変形したものとすればよく、波長変換部はそのまま使用することができるので、特許文献1を引用してその説明を省略する。特許文献1に記載されるような波長変換部を有するレーザ装置であって、光増幅部として本発明の実施の形態である光増幅器を使用したものを、以下「レーザ装置」と呼ぶ。   The wavelength conversion device according to the embodiment of the present invention may be obtained by modifying the optical amplification unit described in Patent Document 1 as in the embodiment of the present invention, and the wavelength conversion unit should be used as it is. Therefore, Patent Document 1 is cited and its description is omitted. A laser device having a wavelength conversion unit as described in Patent Document 1 and using an optical amplifier according to an embodiment of the present invention as an optical amplification unit is hereinafter referred to as a “laser device”.

次に、このようなレーザ装置20(光源)を用いて構成されるマスク欠陥検査装置について、図6を参照して以下に説明する。マスク欠陥検査装置は、フォトマスク上に精密に描かれたデバイスパターンをTDIセンサ(Time Delay and Integration)上に光学的に投影し、センサ画像と所定の参照画像とを比較し、その差からパターンの欠陥を抽出する。マスク欠陥検査装置120は、上述したレーザ装置20と、照明光学系112と、フォトマスク110を支持するマスク支持台113と、マスク支持台を水平移動させる駆動装置116と、投影光学系114と、TDIセンサ125とを備えて構成される。このマスク欠陥検査装置120においては、上述したレーザ装置20から出力されるレーザ光が、複数のレンズから構成される照明光学系112に入力され、ここを通ってマスク支持台113に支持されたフォトマスク110の所定領域に照射される。このように照射されてフオトマスク110を通過した光は、フォトマスク110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114を介してTDIセンサ125の所定の位置に結像される。なお、マスク支持台113の水平移動速度と、TDIセンサ125の転送クロックとは同期している。   Next, a mask defect inspection apparatus configured using such a laser apparatus 20 (light source) will be described below with reference to FIG. The mask defect inspection apparatus optically projects a device pattern precisely drawn on a photomask onto a TDI sensor (Time Delay and Integration), compares the sensor image with a predetermined reference image, and determines the pattern from the difference. Extract defects. The mask defect inspection apparatus 120 includes the laser apparatus 20 described above, an illumination optical system 112, a mask support base 113 that supports the photomask 110, a drive device 116 that horizontally moves the mask support base, a projection optical system 114, And a TDI sensor 125. In this mask defect inspection apparatus 120, the laser beam output from the laser apparatus 20 described above is input to an illumination optical system 112 composed of a plurality of lenses, through which a photo supported on the mask support 113 is passed. A predetermined area of the mask 110 is irradiated. The light thus irradiated and passed through the photomask 110 has an image of a device pattern drawn on the photomask 110, and this light is coupled to a predetermined position of the TDI sensor 125 via the projection optical system 114. Imaged. The horizontal movement speed of the mask support 113 and the transfer clock of the TDI sensor 125 are synchronized.

図7は本発明のレーザ装置20(光源)を用いて構成される高分子結晶の加工装置の概要図である。レーザ装置20から放出された紫外短パルスレーザ光139は、シャッタ132、強度調整素子133、照射位置制御機構134、集光光学系135を介してき試料容器136中に入れられた高分子結晶138に集光照射される。試料容器136は、ステージ137に搭載され、光軸方向をz軸として、x−y−z直交座標系でx軸、y軸、z軸の3次元方向の移動が可能とされていると共に、z軸の周りに回転可能となっている。高分子結晶138の表面に集光照射されたレーザ光により、高分子結品の加工が行われる。   FIG. 7 is a schematic diagram of a processing apparatus for polymer crystals constructed using the laser device 20 (light source) of the present invention. The ultraviolet short pulse laser beam 139 emitted from the laser device 20 passes through the shutter 132, the intensity adjusting element 133, the irradiation position control mechanism 134, and the condensing optical system 135 and enters the polymer crystal 138 placed in the sample container 136. Focused irradiation. The sample container 136 is mounted on the stage 137 and can move in the three-dimensional direction of the x-axis, y-axis, and z-axis in the xyz orthogonal coordinate system with the optical axis direction as the z-axis, It can rotate around the z-axis. The polymer product is processed by the laser beam focused on the surface of the polymer crystal 138.

ところで、高分子結晶である被加工物を加工する場合、レーザ光が被加工物の何処に照射されているかを確認する必要がある。しかし、レーザ光は、通常可視光でないことが多く、目視することができないので、光学顕微鏡と組み合わせて使用することが好ましい。   By the way, when processing a workpiece which is a polymer crystal, it is necessary to confirm where the laser beam is irradiated on the workpiece. However, since laser light is usually not visible light and cannot be visually observed, it is preferably used in combination with an optical microscope.

その例を図8に示す。図8に示す光学系においては、紫外短パルスレーザシステム141(図7の符号20、132〜134に対応)からのレーザ光を、集光光学系135を介して所定の点に集光する。ステージ137は図8において説明したような機能を有しており、高分子結晶138の入った試料容器136がステージ137上に載置されている。照明光源142からの可視光は、反射鏡143で反射され、試料容器136をケーラー照明する。高分子結晶138は、光学顕微鏡の対物レンズ144、接眼レンズ145を介して眼146により目視される。   An example is shown in FIG. In the optical system shown in FIG. 8, the laser light from the ultraviolet short pulse laser system 141 (corresponding to reference numerals 20 and 132 to 134 in FIG. 7) is condensed at a predetermined point via the condensing optical system 135. The stage 137 has a function as described in FIG. 8, and a sample container 136 containing a polymer crystal 138 is placed on the stage 137. Visible light from the illumination light source 142 is reflected by the reflecting mirror 143, and the sample container 136 is Koehler illuminated. The polymer crystal 138 is viewed by the eye 146 through the objective lens 144 and the eyepiece 145 of the optical microscope.

光学顕微鏡の光軸位置には、十字状のマークが形成されており、光軸位置が目視できるようになっている。そして、光学顕微鏡の焦点位置(合焦位置、すなわち目視したときピントが合う物面)は固定とされている。集光光学系135により集光されたレーザ光は、光学顕微鏡の光軸位置で、かつ光学顕微鏡の焦点位置に集光されるようになっている。よって、ステージ137上に被加工物を載置し、光学顕微鏡でその像を観察した場合、ピントが合っており、かつ十字マークの中心にある位置に、レーザシステム141からのレーザ光が集光されるようになっている。なお、レーザシステム141、集光光学系135、及び光学顕微鏡部の相対位置関係は固定されており、ステージ137のみがこれらの固定系に対して相対的に移動可能とされている。   A cross-shaped mark is formed at the optical axis position of the optical microscope so that the optical axis position can be visually observed. The focus position of the optical microscope (the in-focus position, that is, the object surface that is in focus when viewed) is fixed. The laser light condensed by the condensing optical system 135 is condensed at the optical axis position of the optical microscope and at the focal position of the optical microscope. Therefore, when a workpiece is placed on the stage 137 and the image is observed with an optical microscope, the laser beam from the laser system 141 is focused at a position that is in focus and at the center of the cross mark. It has come to be. The relative positional relationship among the laser system 141, the condensing optical system 135, and the optical microscope unit is fixed, and only the stage 137 is movable relative to these fixed systems.

よって、加工を行いたい場所が光学顕微鏡の光軸位置でかつ合焦位置となるようにステージ137を移動させながら加工を行うことにより、所望の場所の加工、及び所望の形状の加工を行うことができる。もし、自動的に加工を行わせたいのであれば、光学顕微鏡に自動焦点調整装置をつけてステージ137をその指令により駆動すると共に、ステージ137の予め定められた所定部分が光学顕微鏡の光軸になるように、ステージ137を駆動するようにすればよい。または、初めに基準となる位置を合わせた後、サーボ機構によりステージ137を2次元又は3次元に駆動するようにしてもよい。   Therefore, by processing while moving the stage 137 so that the place to be processed is the optical axis position of the optical microscope and the in-focus position, processing at a desired place and processing of a desired shape are performed. Can do. If it is desired to perform processing automatically, an automatic focus adjustment device is attached to the optical microscope and the stage 137 is driven by the command, and a predetermined portion of the stage 137 is placed on the optical axis of the optical microscope. In this way, the stage 137 may be driven. Alternatively, the stage 137 may be driven two-dimensionally or three-dimensionally by a servo mechanism after the reference position is first adjusted.

本発明の第1の実施の形態である光増幅器の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structure of the optical amplifier which is the 1st Embodiment of this invention. 反射型符号化装置を使用した符号化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an encoding using a reflection type encoding apparatus. 反射型復号化装置を使用した復号化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a decoding using a reflection type decoding apparatus. 本発明の第2の実施の形態である光増幅器の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structure of the optical amplifier which is the 2nd Embodiment of this invention. 光学系を使用した光符号化装置の例の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the example of the optical encoding apparatus which uses an optical system. 本発明の実施の形態の1例であるマスク検査装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the mask inspection apparatus which is an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の1例である高分子結晶の加工装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the processing apparatus of the polymer crystal which is an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の1例である高分子結晶の加工装置を光顕微鏡と組み合わせた例を示す図である。It is a figure which shows the example which combined the processing apparatus of the polymer crystal which is an example of embodiment of this invention with the optical microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1…光符号化装置、2…EDFA、3…光復号化装置、4…サーキュレータ、5…光符号化装置、6…サーキュレータ、7…光復号化装置、11…スプリッタ、12A,12B,12C…光符号化装置、14…EDFA、15…サーキュレータ、16A,16B,16C…光復号化装置、17…サーキュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical encoding apparatus, 2 ... EDFA, 3 ... Optical decoding apparatus, 4 ... Circulator, 5 ... Optical encoding apparatus, 6 ... Circulator, 7 ... Optical decoding apparatus, 11 ... Splitter, 12A, 12B, 12C ... Optical encoding device, 14 ... EDFA, 15 ... circulator, 16A, 16B, 16C ... optical decoding device, 17 ... circulator

Claims (6)

EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に擬似ランダムな光に変換する光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記光符号化装置と逆の特性を有する光復号化装置とを有することを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器。 An optical amplifier for amplifying an optical pulse using an EDFA, an optical encoding device that converts an input optical pulse into pseudo-random light in time series for each pulse, and pseudo-random in time series A high peak power output optical amplifier for a light source, comprising: an EDFA that amplifies light; and an optical decoding device that decodes the amplified light and has characteristics opposite to those of the optical encoding device. EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に、それぞれ異なる擬似ランダムな光に変換する複数種類の光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記複数種類の光復号化装置のそれぞれに対応し、それぞれの光符号化装置と逆の特性を有する複数種類の光復号化装置と、サーキュレータとを有し、前記光復号化装置の全部は反射型光復号化装置であり、各反射型光復号化装置への入力側に、それぞれ前記サーキュレータが設けられていることを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器。 An optical amplifier that amplifies an optical pulse by using an EDFA, and a plurality of types of optical encoding devices that convert input optical pulses into different pseudo-random light in time series for each pulse, and time A plurality of types corresponding to each of the plurality of types of optical decoding devices that decodes the amplified light and EDFAs that sequentially amplify pseudo-random light and have characteristics opposite to those of the respective optical encoding devices All of the optical decoding devices are reflection type optical decoding devices, and each circulator is provided on the input side to each of the reflection type optical decoding devices. A high peak power output optical amplifier for a light source. EDFAを用いて光パルスを増幅する光増幅器であって、入力される光パルスを、1パルス毎に時系列的に、それぞれ異なる擬似ランダムな光に変換する複数種類の光符号化装置と、時系列的に擬似ランダムな光を増幅するEDFAと、増幅された光を復号化する、前記複数種類の光復号化装置のそれぞれに対応し、それぞれの光符号化装置と逆の特性を有する複数種類の光復号化装置と、サーキュレータとを有し、前記光復号化装置は一つを除き反射型光復号化装置、一つが透過型光復号化装置であり、前段に前記反射型光復号化装置が設けられ、各反射型光復号化装置への入力側に、それぞれ前記サーキュレータが設けられ、最終段に前記サーキュレータを介して前記透過型光復号化装置が設けられていることを特徴とする光源用高ピークパワー出力光増幅器。 An optical amplifier that amplifies an optical pulse by using an EDFA, and a plurality of types of optical encoding devices that convert input optical pulses into different pseudo-random light in time series for each pulse, and time A plurality of types corresponding to each of the plurality of types of optical decoding devices that decodes the amplified light and EDFAs that sequentially amplify pseudo-random light and have characteristics opposite to those of the respective optical encoding devices The optical decoding device and a circulator, the optical decoding device except for one is a reflection type optical decoding device, one is a transmission type optical decoding device, and the reflection type optical decoding device is in the preceding stage. The circulator is provided on the input side to each reflective optical decoding device, and the transmissive optical decoding device is provided via the circulator at the final stage. For high pea Power output optical amplifier. 光パルスを出力するレーザ発振部と、請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の光源用高ピークパワー出力光増幅器と、前記増幅された光パルスを波長変換する波長変換部とを有することを特徴とするレーザ装置。 The laser oscillation part which outputs an optical pulse, The high peak power output optical amplifier for light sources of any one of Claims 1-3, The wavelength conversion part which carries out wavelength conversion of the said amplified optical pulse, A laser device comprising: 請求項4に記載のレーザ装置を有することを特徴とする加工装置。 A processing apparatus comprising the laser device according to claim 4. 請求項4に記載のレーザ装置を有することを特徴とする検査装置。 An inspection apparatus comprising the laser apparatus according to claim 4.
JP2005202384A 2005-07-12 2005-07-12 High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device Pending JP2007027154A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005202384A JP2007027154A (en) 2005-07-12 2005-07-12 High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005202384A JP2007027154A (en) 2005-07-12 2005-07-12 High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007027154A true JP2007027154A (en) 2007-02-01

Family

ID=37787587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005202384A Pending JP2007027154A (en) 2005-07-12 2005-07-12 High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007027154A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617470A (en) * 2015-01-12 2015-05-13 中国人民解放军国防科学技术大学 Thulium-doped optical fiber laser pump method utilizing erbium-doped random optical fiber laser
CN111106517A (en) * 2019-12-26 2020-05-05 上海频准激光科技有限公司 Erbium-doped fiber laser with same pump for random Raman fiber laser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617470A (en) * 2015-01-12 2015-05-13 中国人民解放军国防科学技术大学 Thulium-doped optical fiber laser pump method utilizing erbium-doped random optical fiber laser
CN111106517A (en) * 2019-12-26 2020-05-05 上海频准激光科技有限公司 Erbium-doped fiber laser with same pump for random Raman fiber laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI666528B (en) Supercontinuum radiation source and optical measurement system, alignment mark measurement system and lithographic apparatus comprising the same
KR101097232B1 (en) Tunable wavelength illumination system
CN110632045B (en) Method and device for generating parallel super-resolution focal spots
KR101982363B1 (en) Illumination control
CN106134019B (en) System and method for reducing bandwidth of laser and inspection system and method using laser
KR102127030B1 (en) A 193nm laser and an inspection system using a 193nm laser
CA2779146C (en) Imaging distal end of multimode fiber
JP6635052B2 (en) Structured illumination microscope and observation method
US11409092B2 (en) Parallel multi-region imaging device
JP4640029B2 (en) Wavelength conversion optical system, laser light source, exposure apparatus, specimen inspection apparatus, and polymer crystal processing apparatus
JP2008518273A (en) Ultrafast laser processing system and method for forming diffractive structures in optical fibers
WO2006090248A3 (en) Method and apparatus for laser processing
AU763596B2 (en) Apparatus for manufacturing long-period fiber gratings and apparatus for manufacturing two-band long-period fiber gratings using the same
WO2016087393A1 (en) Multi-wavelength generalized phase contrast system and method
JP2010015026A (en) Super-resolution microscope and spatial modulation optical element used therein
US9729800B2 (en) Image generation system
US20220357484A1 (en) Methods and Systems for Metasurface-Based Nanofabrication
JP4959590B2 (en) Observation device
TW202204970A (en) Methods and devices for optimizing contrast for use with obscured imaging systems
JP2007027154A (en) High peak power output optical amplifier for light source, laser apparatus, processing apparatus, and inspection device
JP2019045783A (en) Light sheet microscope
JP4009620B2 (en) Microscope equipment
JP2008129035A (en) Light source device for mask inspection, and mask inspection device
WO2023074029A1 (en) Light irradiation device, microscope, light irradiation method, and image acquisition method
JP2006171027A (en) Illuminating device for microscope and fluorescence microscope system