JP2008276007A - Optical device and exposure device - Google Patents

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厚史 向井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device capable of suppressing decrease in the light output, and to provide an exposure device. <P>SOLUTION: The optical device 10 includes a laser light source 12 which emits a laser light of short wavelength range (for example, 160 to 500 nm), a lens 14, a transparent member 16, and an optical fiber 18. Furthermore, the optical device is configured so that light density on a contact surface 20 between the transparent member 16 and optical fiber 18 is 140 [W/mm<SP>2</SP>] or lower. Consequently, decrease in light output due to fusion can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光デバイス及び露光装置に係り、特に、光ファイバや透明部材等の光学部材を接続してレーザ光等の光を伝播させる光デバイス及び露光装置に関する。   The present invention relates to an optical device and an exposure apparatus, and more particularly to an optical device and an exposure apparatus that connect optical members such as optical fibers and transparent members to propagate light such as laser light.

従来、光ファイバや透明部材等の光学部材を接続してレーザ光を伝播させる光デバイスとして、特許文献1には、ファイバの出力端にコアレスファイバを融着接続し、出射ビームがコアレスファイバ端でけられないように光路長を設定する技術が開示されており、特にコアレスファイバ長を1mm以下にしたときに、けられが低減されることが開示されている。   Conventionally, as an optical device that propagates laser light by connecting an optical member such as an optical fiber or a transparent member, Patent Document 1 discloses that a coreless fiber is fusion-bonded to an output end of a fiber, and an output beam is at the end of the coreless fiber. A technique for setting the optical path length so as not to be lost is disclosed, and it is disclosed that, particularly when the length of the coreless fiber is set to 1 mm or less, the injury is reduced.

また、特許文献2には、光ファイバの入力端面に光ファイバのコア部と同一の屈折率で外径が光ファイバの外径と一致した導光ロッドを加熱融着により一体化したデバイスが開示されている。   Patent Document 2 discloses a device in which a light guide rod having the same refractive index as that of the core portion of the optical fiber and an outer diameter matching the outer diameter of the optical fiber is integrated by heat fusion on the input end face of the optical fiber. Has been.

また、特許文献3には、ピグテール型のレーザモジュールであって、空気に曝されたファイバ入射端面あるいは出射端面における光パワー密度が15W/mm以下もしくは、60〜800W/mmであるレーザモジュールが開示されている。 The laser module in Patent Document 3, a pigtail type laser module, the optical power density of 15W / mm 2 or less at the fiber input end face or exit end face exposed to air or a 60~800W / mm 2 Is disclosed.

また、特許文献4には、ファイバ入射端面に透明部材を接触させて、透明部材側から半導体レーザの光を集光させて光ファイバに導くレセプタクル型のレーザモジュールであって、透明部材の入射側の光密度が10W/mm以下であるレーザモジュールが開示されている。
国際公開2004/68230号パンフレット 特開平5−288967号公報 特開2007−25431号公報 特開2006−286866号公報
Further, Patent Document 4 discloses a receptacle-type laser module in which a transparent member is brought into contact with a fiber incident end face, and light from a semiconductor laser is collected from the transparent member side and guided to the optical fiber, and is incident on the transparent member. Has disclosed a laser module having an optical density of 10 W / mm 2 or less.
International Publication No. 2004/68230 Pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 5-288967 JP 2007-25431 A JP 2006-286866 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術をピグテール型のレーザモジュールの入射部に用いた場合、光出力が高いとコアレスファイバ端が汚染される場合があり、短寿命化することがあるという問題があった。一方、レセプタクル型のレーザモジュールに用いる場合、スタブなどの透明部材に光ファイバを突き当てることでビーム伝搬方向におけるファイバ端を位置決めすることが考えられるが、光出力が高い場合、レーザ点灯中にコアレスファイバとスタブとの間で融着する現象が生じる。この場合、融着部分が振動等によって簡単に剥離し、光ファイバへの結合損失が増大するという問題があった。   However, when the technique described in Patent Document 1 is used for the incident portion of a pigtail type laser module, there is a problem that the coreless fiber end may be contaminated if the light output is high, and the life may be shortened. there were. On the other hand, when used in a receptacle-type laser module, it may be possible to position the fiber end in the beam propagation direction by abutting the optical fiber against a transparent member such as a stub. The phenomenon of fusing between the fiber and the stub occurs. In this case, there is a problem that the fused portion is easily peeled off by vibration or the like, and the coupling loss to the optical fiber increases.

また、特許文献2に記載された技術では、特許文献1の技術と同様にレセプタクル型のレーザモジュールに用いる場合において光出力が高い場合、前記融着の現象が生じ、光ファイバへの結合損失が増大するという問題がある。また、入射光の出力が高い場合、ファイバ端面で汚染が生ずるという問題もあった。   Further, in the technique described in Patent Document 2, when the optical output is high when used in a receptacle type laser module as in the technique of Patent Document 1, the fusion phenomenon occurs, and the coupling loss to the optical fiber is reduced. There is a problem of increasing. In addition, when the output of incident light is high, there is also a problem that contamination occurs on the fiber end face.

また、特許文献3に記載された技術では、ファイバ入射端面あるいは出射端面において、仮に15W/mmを超えた光密度になると汚染を防止できなくなるが、ファイバ入射端のコア径が決まっているため、光出力の上限がファイバ径で決まってしまい、光出力をあまり高くすることができないという問題があった。 Moreover, in the technique described in Patent Document 3, contamination cannot be prevented if the light density exceeds 15 W / mm 2 at the fiber incident end face or the output end face, but the core diameter of the fiber incident end is determined. The upper limit of the optical output is determined by the fiber diameter, and there is a problem that the optical output cannot be increased too much.

また、特許文献4に記載された技術では、特許文献1の技術と同様に前記融着の現象が生じ、光ファイバへの結合損失が増大するという問題があった。   Further, the technique described in Patent Document 4 has a problem that the fusion phenomenon occurs as in the technique of Patent Document 1 and the coupling loss to the optical fiber increases.

例えば波長が405nmなどの短波長の光源を用いた場合、ファイバ端において汚染が発生して光出力低下が起こり、品質上問題になることが知られている。特に、光出力密度が高くなると、ガラスなどの透明部材と空気とが接している表面において、汚染による出力の低下が顕著になることが知られている。   For example, when a light source having a short wavelength such as 405 nm is used, it is known that contamination occurs at the end of the fiber, resulting in a decrease in light output, resulting in a quality problem. In particular, it is known that when the light output density is increased, the decrease in output due to contamination becomes remarkable on the surface where a transparent member such as glass is in contact with air.

この汚染による光出力の低下を抑えるため、光出力密度を下げることが考えられるが、従来では、どの程度光出力密度を下げれば汚染による光出力の低下を抑えることができるのかが不明であった。   In order to suppress the decrease in light output due to this contamination, it is conceivable to reduce the light output density. However, conventionally, it has been unclear how much the light output density can be reduced to suppress the decrease in light output due to contamination. .

また、前述したように透明部材をファイバ端に接続した構成において高出力の光を入射させた場合、両者の端面でガラス同士の融着が起きる可能性があるが、融着が起こると、光ファイバに加わったわずかな振動でも剥離する可能性があり、剥離表面の凹凸による光散乱等で、透過損失が増大し、信頼性に影響を及ぼすという問題があった。   Further, as described above, when high-power light is incident in a configuration in which a transparent member is connected to the end of the fiber, glass may be fused between both end faces. There is a possibility that even a slight vibration applied to the fiber may cause separation, and there is a problem that transmission loss increases due to light scattering caused by unevenness on the separation surface, which affects reliability.

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、光出力の低下を抑制することができる光デバイス及び露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object thereof is to provide an optical device and an exposure apparatus that can suppress a decrease in light output.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、所定波長の光を出力する光源と、前記所定波長の光を透過する第1の光学部材と、前記第1の光学部材と当接され前記所定波長の光を透過する第2の光学部材と、を備えた光デバイスであって、前記所定波長が160〜500[nm]であり、かつ前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との当接面における光密度が140[W/mm]以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is in contact with a light source that outputs light of a predetermined wavelength, a first optical member that transmits light of the predetermined wavelength, and the first optical member. A second optical member that transmits light of the predetermined wavelength, wherein the predetermined wavelength is 160 to 500 [nm], and the first optical member and the second optical The light density at the contact surface with the member is 140 [W / mm 2 ] or less.

この発明によれば、所定波長の光が透過する第1の光学部材と第2の光学部材との当接面における光密度が140[W/mm]以下となるように光デバイスを構成するので、当接面における融着を防ぎ、光出力が低下するのを抑えることができる。 According to this invention, the optical device is configured such that the light density at the contact surface between the first optical member and the second optical member through which light of a predetermined wavelength is transmitted is 140 [W / mm 2 ] or less. Therefore, it is possible to prevent fusion at the contact surface and suppress a decrease in light output.

なお、請求項2に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材のうち、前記光が入射又は出射する側の端面であって空気に曝される側の端面における光密度が8[W/mm]以下である構成とすることにより、前記端面の汚染を防ぎ、光出力の低下を抑えることができる。 In addition, as described in claim 2, of the first optical member and the second optical member, the light on the end surface on the side where the light enters or exits and on the side exposed to the air By adopting a configuration in which the density is 8 [W / mm 2 ] or less, contamination of the end face can be prevented and a decrease in light output can be suppressed.

また、請求項3に記載したように、前記第2の光学部材は、光ファイバと当該光ファイバと前記第1の光学部材との間に設けられた第3の光学部材を含み、前記光ファイバと前記第3の光学部材とが融着接続された構成としてもよい。また、第3の光学部材は、複数の光学部材を融着接続して形成してもよい。   According to a third aspect of the present invention, the second optical member includes an optical fiber and a third optical member provided between the optical fiber and the first optical member, and the optical fiber And the third optical member may be fusion-connected. The third optical member may be formed by fusion-connecting a plurality of optical members.

また、請求項4に記載したように、前記光の集光位置が、前記当接面以外の位置である構成とすることが好ましい。   According to a fourth aspect of the present invention, it is preferable that the light condensing position is a position other than the contact surface.

また、請求項5に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材は、透過される前記光のビーム径よりも大きい径を各々有することが好ましい。   In addition, as described in claim 5, it is preferable that the first optical member and the second optical member each have a diameter larger than a beam diameter of the transmitted light.

また、請求項6に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材のうち、前記光が入射する側の端面であって空気に曝される側の端面が、前記光の主軸と直交する方向に対して傾いていることが好ましい。   Further, according to a sixth aspect of the present invention, of the first optical member and the second optical member, the end surface on the side on which the light is incident and the end surface on the side exposed to the air is the light. It is preferable to incline with respect to the direction orthogonal to the main axis.

また、請求項7に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が石英を含んで成る構成としてもよい。   According to a seventh aspect of the present invention, at least one of the first optical member and the second optical member may include quartz.

また、請求項8に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバのコアの断面積×8[W/mm]以上である構成としてもよい。 In addition, as described in claim 8, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the core of the optical fiber × 8 [ It is good also as a structure which is more than W / mm < 2 >].

また、請求項9に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバの断面積×8[W/mm]以上である構成としてもよい。 According to a ninth aspect of the present invention, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and an output of the light is a cross-sectional area of the optical fiber × 8 [W / mm 2 ] or more.

また、請求項10に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバを保持するフェルールの断面積×8[W/mm]以上である構成としてもよい。 In addition, as described in claim 10, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of a ferrule that holds the optical fiber × It is good also as a structure which is 8 [W / mm < 2 >] or more.

また、請求項11に記載したように、記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバのコアの断面積×140[W/mm]以上である構成としてもよい。 In addition, as described in claim 11, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the core of the optical fiber × 140 [ It is good also as a structure which is more than W / mm < 2 >].

また、請求項12に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバの断面積×140[W/mm]以上である構成としてもよい。 According to a twelfth aspect of the present invention, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the optical fiber × 140 [W / mm 2 ] or more.

また、請求項13に記載したように、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバを保持するフェルールの断面積×140[W/mm]以上である構成としてもよい。 In addition, as described in claim 13, at least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of a ferrule that holds the optical fiber × It is good also as a structure which is 140 [W / mm < 2 >] or more.

また、請求項14に記載したように、前記所定波長が370〜500[nm]である構成としてもよい。   Furthermore, as described in claim 14, the predetermined wavelength may be 370 to 500 [nm].

請求項15記載の発明の露光装置は、前記請求項1〜14の何れか1項に記載の光デバイスを備えたことを特徴とする。   An exposure apparatus according to a fifteenth aspect includes the optical device according to any one of the first to fourteenth aspects.

本発明によれば、光出力の低下を抑制することができる、という効果を有する。   According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in light output.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1には、本発明の実施形態に係る光デバイス10の概略構成を示した。同図に示すように、光デバイス10は、レーザ光源12、集光光学系としてのレンズ14、透明部材16、及び光ファイバ18を含んで構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical device 10 includes a laser light source 12, a lens 14 as a condensing optical system, a transparent member 16, and an optical fiber 18.

レーザ光源12は、例えば半導体レーザで構成され、短波長(例えば160〜500nm)のレーザ光を出射する。なお、160nm未満の波長は、透明部材16の光吸収を考慮すると実用上使用できない波長であり、500nmを越える波長は、レーザ光源12の構成材料として例えばガリウムナイトライト等を用いた場合は発振できない波長である。従って、本実施形態では、短波長領域を160〜500nmとして定義する。   The laser light source 12 is composed of, for example, a semiconductor laser and emits laser light having a short wavelength (for example, 160 to 500 nm). Note that a wavelength of less than 160 nm is a wavelength that cannot be used practically in consideration of light absorption of the transparent member 16, and a wavelength of more than 500 nm cannot oscillate when gallium nitrite or the like is used as a constituent material of the laser light source 12, for example. Is the wavelength. Therefore, in the present embodiment, the short wavelength region is defined as 160 to 500 nm.

レンズ14は、レーザ光源12から出射されたレーザ光Lを所定の倍率(例えば4倍)で透明部材16と光ファイバ18との当接面付近に集光させる。なお、レーザ光Lの集光位置は、当接面からレーザ光Lの主軸方向にずらし、光ファイバ18内又は透明部材16内とすることが好ましい。これにより当接面の光密度を低下させることができる。   The lens 14 condenses the laser light L emitted from the laser light source 12 near the contact surface between the transparent member 16 and the optical fiber 18 at a predetermined magnification (for example, 4 times). The condensing position of the laser light L is preferably shifted from the contact surface in the main axis direction of the laser light L to be within the optical fiber 18 or the transparent member 16. Thereby, the light density of the contact surface can be reduced.

透明部材16は、例えば石英から成るガラス部材で構成され、光ファイバ18と例えばオプティカルコンタクトされる。光ファイバ18は、コア18Aの周囲にクラッド18Bが形成された構成である。なお、透明部材16は、これを透過するレーザ光Lのビーム径よりも大きな外径を有し、レーザ光Lがけられない構成となっている。   The transparent member 16 is made of, for example, a glass member made of quartz, and is in optical contact with the optical fiber 18, for example. The optical fiber 18 has a configuration in which a clad 18B is formed around a core 18A. The transparent member 16 has an outer diameter larger than the beam diameter of the laser light L that passes through the transparent member 16, and the laser light L cannot be emitted.

また、透明部材16は、その入射端面16Aが、レーザ光Lの主軸方向と直交する方向に対して角度θを成すように斜めにカットされている。これにより、レーザ光源12側への戻り光を少なくすることができ、光ファイバ18に対する結合効率も向上させることができる。なお、斜めにカットせずに入射端面16AにARコートを施した構成としてもよい。これにより戻り光を少なくすることができる。   Further, the transparent member 16 is cut obliquely so that the incident end face 16A forms an angle θ with respect to the direction orthogonal to the main axis direction of the laser light L. Thereby, the return light to the laser light source 12 side can be reduced, and the coupling efficiency with respect to the optical fiber 18 can also be improved. Note that the AR coating may be applied to the incident end face 16A without being cut obliquely. Thereby, the return light can be reduced.

ところで、波長が370〜500nmのレーザ光が石英ガラスで構成された透明部材(ガラススタブ)を透過するとき、その透明部材の入出射端が光密度に応じて汚染し、透過率を低下させる汚染物が付着することは知られているが、本発明者は、鋭意検討の結果、出力低下の度合いと光密度との間に直線的な相関関係があることを見出した。これについて以下に説明する。   By the way, when a laser beam having a wavelength of 370 to 500 nm is transmitted through a transparent member (glass stub) made of quartz glass, the incident / exit end of the transparent member is contaminated according to the light density, and the contamination decreases. Although it is known that an object adheres, as a result of intensive studies, the present inventor has found that there is a linear correlation between the degree of output decrease and the light density. This will be described below.

本発明者は、50〜400mWで駆動したレーザの出射光を所定のパワー密度になるようにレンズで集光し、その集光点にガラス部材で構成された透明部材を配置し、その透明部材をレーザ光の主軸に沿って移動させることにより光密度を変えながらレーザ光の透過率の経時変化を測定した。   The present inventor condenses the emitted light of the laser driven at 50 to 400 mW with a lens so as to have a predetermined power density, and arranges a transparent member made of a glass member at the condensing point, and the transparent member The time-dependent change in the transmittance of the laser beam was measured while changing the light density by moving the laser beam along the main axis of the laser beam.

その結果を図2に示す。横軸は透明部材のレーザ光の入射端面における光密度(W/mm)であり、縦軸は汚染による光出力低下の度合い、すなわち透明部材を透過した光の時間当たりの透過率低下の度合いを示している。なお、縦軸は透過率の低下同図において○印が実際の測定点であり、同図に示す直線は、各測定点を最小自乗法で求めた直線である。そして、その直線を表わす式は次のようになった。 The result is shown in FIG. The horizontal axis is the light density (W / mm 2 ) at the incident end face of the laser beam of the transparent member, and the vertical axis is the degree of decrease in light output due to contamination, that is, the degree of decrease in transmittance per hour of light transmitted through the transparent member. Is shown. In the figure, the vertical axis represents the decrease in transmittance. In the figure, the circles indicate actual measurement points, and the straight lines shown in the figure are straight lines obtained by the least square method. And the formula representing the straight line is as follows.

LogR=−6.5+0.9×Log(P/S) ・・・(1)
ここで、Rは時間当たりの透過率低下の度合いであり、Pはレーザ光の出力値(W)、Sは透明部材の入射端面におけるビーム面積(mm)である。
LogR = −6.5 + 0.9 × Log (P / S) (1)
Here, R is the degree of decrease in transmittance per time, P is the output value (W) of the laser beam, and S is the beam area (mm 2 ) at the incident end face of the transparent member.

例えばレーザ光の透過率が予め定めた所定の透過率から20%低下した時をレーザ光源の寿命と定義した場合において、寿命1万(10)時間のレーザを使用した場合、汚染による出力低下分を、レーザ光源の寿命までの透過率の低下分に対して1/10以下、すなわち2%以下に抑えることを目標とすると、その低下分は0.02/10=2.0×10−6となる。この値に対応する光密度は、図2より8[W/mm]となる。 For example, when the laser light transmittance is defined as the lifetime of the laser light source when the laser light transmittance is reduced by 20% from a predetermined predetermined transmittance, the output decreases due to contamination when a laser with a lifetime of 10,000 (10 4 ) hours is used. If the target is to suppress the amount to 1/10 or less, that is, 2% or less of the decrease in the transmittance until the lifetime of the laser light source, the decrease is 0.02 / 10 4 = 2.0 × 10. -6 . The light density corresponding to this value is 8 [W / mm 2 ] from FIG.

従って、図1の構成において、透明部材16の入射端面16Aにおける光密度が例えば8[W/mm]以下となるようにすることにより、汚染による光出力の低下を抑えることができる。具体的には、透明部材16の入射端面16Aにおける光密度が8[W/mm]以下となるように、レーザ光源12の出力値、レンズ14の倍率、透明部材16のレーザ光の主軸方向における長さ、透明部材16の屈折率等を設定する。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the light density at the incident end face 16A of the transparent member 16 is, for example, 8 [W / mm 2 ] or less, so that a decrease in light output due to contamination can be suppressed. Specifically, the output value of the laser light source 12, the magnification of the lens 14, and the principal axis direction of the laser light of the transparent member 16 so that the light density at the incident end face 16 </ b > A of the transparent member 16 is 8 [W / mm 2 ] or less. And the like, and the refractive index of the transparent member 16 are set.

また、波長が370〜500nmのレーザ光を石英ガラスで構成された透明部材(ガラススタブ)と石英で構成された光ファイバとがオプティカルコンタクトされた当接面に照射すると、その当接面が融着する場合がある。この融着部分は、わずかな振動などで剥離しやすい、剥離がおこるとその表面の凹凸による光散乱などにより透過損失が急激に増大し突発故障につながる。   In addition, when laser light having a wavelength of 370 to 500 nm is irradiated onto a contact surface in which a transparent member (glass stub) made of quartz glass and an optical fiber made of quartz are optically contacted, the contact surface is melted. May wear. This fused portion is easily peeled off by slight vibrations, and when peeling occurs, transmission loss increases rapidly due to light scattering due to unevenness on the surface, leading to a sudden failure.

本発明者は、鋭意検討の結果、突発故障率と、透明部材及び光ファイバの当接面における光密度と、の関係を測定し、図3に示すような結果を得た。   As a result of intensive studies, the present inventor measured the relationship between the sudden failure rate and the light density at the contact surfaces of the transparent member and the optical fiber, and obtained the results shown in FIG.

同図に示すように、当接面における光密度が140[W/mm]以下であれば、突発故障が起こらないことが判った。従って、図1の構成において、透明部材16と光ファイバ18との当接面20における光密度が例えば140[W/mm]以下となるようにすることにより、融着による光出力の低下を抑えることができる。具体的には、透明部材16と光ファイバ18との当接面20における光密度が140[W/mm]以下となるように、レーザ光源12の出力値、レンズ14の倍率、透明部材16のレーザ光の主軸方向における長さ、透明部材16の屈折率等を設定する。 As shown in the figure, it was found that when the light density at the contact surface is 140 [W / mm 2 ] or less, no sudden failure occurs. Accordingly, in the configuration of FIG. 1, the light output at the contact surface 20 between the transparent member 16 and the optical fiber 18 is set to be, for example, 140 [W / mm 2 ] or less, thereby reducing the light output due to fusion. Can be suppressed. Specifically, the output value of the laser light source 12, the magnification of the lens 14, the transparent member 16 so that the light density at the contact surface 20 between the transparent member 16 and the optical fiber 18 is 140 [W / mm 2 ] or less. The length of the laser beam in the principal axis direction, the refractive index of the transparent member 16, and the like are set.

ここで、突発故障とは、経時試験において、透明部材及び光ファイバを透過したレーザ光の出力値をモニタし、ACC(Auto Current Control)駆動を行った際の光出力が急に変化して通常状態における光出力の0.8倍以下になった場合、あるいは、APC(Auto Power Control)駆動を行った際のレーザ光源の駆動電流が急に変化して通常状態における駆動電流の1.2倍以上になった場合をいい、特に急に変化する前の光出力あるいは駆動電流の変化の度合いからは予測できない場合をいう。   Here, sudden failure means that the output of laser light that has passed through a transparent member and an optical fiber is monitored in a time-lapse test, and the light output when ACC (Auto Current Control) driving is suddenly changed. When the light output becomes 0.8 times or less in the state or when the APC (Auto Power Control) drive is performed, the drive current of the laser light source suddenly changes to 1.2 times the drive current in the normal state This is the case when the above is reached, and particularly when the light output before the sudden change or the degree of change in the drive current cannot be predicted.

以上より、透明部材16の空気に曝された入射端面16Aにおけるビーム面積をS1[mm]、透明部材16と光ファイバ18との当接面20におけるビーム面積をS2[mm]とすると、光デバイス10における光出力Pが次式を満たすようにすることで汚染又は融着による光出力の低下を抑えることができる。 From the above, when the beam area at the incident end face 16A exposed to the air of the transparent member 16 is S1 [mm 2 ] and the beam area at the contact surface 20 between the transparent member 16 and the optical fiber 18 is S2 [mm 2 ], By making the optical output P in the optical device 10 satisfy the following expression, it is possible to suppress a decrease in optical output due to contamination or fusion.

P[W] ≦ 8[W/mm]×S1[mm] ・・・(2)
P[W] ≦ 140[W/mm]×S2[mm] ・・・(3)
なお、(2)、(3)の両方の条件を満たすようにPを設定すれば、汚染及び融着による光出力の低下を抑えることができる。
P [W] ≦ 8 [W / mm 2 ] × S1 [mm 2 ] (2)
P [W] ≦ 140 [W / mm 2 ] × S2 [mm 2 ] (3)
If P is set so as to satisfy both the conditions (2) and (3), a decrease in light output due to contamination and fusion can be suppressed.

このように、本実施形態では、透明部材16の入射端面16Aにおける光密度を8[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成したので、汚染による光出力の低下を抑えることができる。 Thus, in this embodiment, since the optical device 10 is configured so that the light density at the incident end face 16A of the transparent member 16 is 8 [W / mm 2 ] or less, it is possible to suppress a decrease in light output due to contamination. it can.

また、透明部材16と光ファイバ18との当接面20における光密度を140[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成したので、融着による光出力の低下を抑えることができる。 Further, since the optical device 10 is configured such that the light density at the contact surface 20 between the transparent member 16 and the optical fiber 18 is 140 [W / mm 2 ] or less, it is possible to suppress a decrease in light output due to fusion. it can.

なお、本実施形態では、レーザ光源12からのレーザ光がレンズ14及び透明部材16を透過して光ファイバ18に入射される構成の光デバイス10について本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、光ファイバ18に入射されたレーザ光を透明部材16側へ出力する構成、すなわち透明部材16及び光ファイバ18をレーザ光の出射部として用いる場合や、これを複数束ねたバンドルファイバにも本発明を適用可能である。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the optical device 10 configured such that the laser light from the laser light source 12 passes through the lens 14 and the transparent member 16 and enters the optical fiber 18 has been described. Not only this but the structure which outputs the laser beam which injected into the optical fiber 18 to the transparent member 16 side, ie, the case where the transparent member 16 and the optical fiber 18 are used as a radiation | emission part of a laser beam, or bundle fiber which bundled this two or more The present invention can also be applied to.

また、透明部材16を複数の部材で構成してもよい。この場合、複数の部材のうちレーザ光が入射される部材の入射端面の光密度が8[W/mm]以下となるようにすることで汚染による光出力の低下を抑えることができる。また、複数の部材同士の当接面における光密度が140[W/mm]以下となるようにすることで融着による光出力の低下を抑えることができる。 Moreover, you may comprise the transparent member 16 by a some member. In this case, a decrease in light output due to contamination can be suppressed by making the light density of the incident end face of the member into which the laser light is incident be 8 [W / mm 2 ] or less among the plurality of members. Moreover, the fall of the light output by melt | fusion can be suppressed by making the light density in the contact surface of several members become 140 [W / mm < 2 >] or less.

また、光デバイス10は、これを露光用の光源とした露光装置、例えばプリント基板の配線形成用に露光するための露光装置等に用いることができる。   Further, the optical device 10 can be used in an exposure apparatus using this as a light source for exposure, for example, an exposure apparatus for performing exposure for wiring formation of a printed board.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図4に本実施形態にかかる光デバイス10Aの概略構成を示した。同図に示すように、光デバイス10Aは、透明部材16と光ファイバ18との間に光ファイバ18の外径と同一の外径を有する第2の透明部材22が設けられている点が図1に示す光デバイス10と異なる。   FIG. 4 shows a schematic configuration of the optical device 10A according to the present embodiment. As shown in the figure, the optical device 10A is illustrated in that a second transparent member 22 having the same outer diameter as the outer diameter of the optical fiber 18 is provided between the transparent member 16 and the optical fiber 18. 1 is different from the optical device 10 shown in FIG.

第2の透明部材22は、これを透過するレーザ光Lのビーム径よりも大きい外径を有し、レーザ光Lがけられない構成となっている。この第2の透明部材22は、例えば石英から成るガラススタブとすることができる。また、コアレスファイバとしてもよいし、図5に示すように、透過するレーザ光Lのビーム径よりも大きいコア径を有するコア22A及ぶクラッド22Bで構成された光ファイバから成るファイバスタブとしてもよい。   The second transparent member 22 has an outer diameter larger than the beam diameter of the laser light L that passes through the second transparent member 22, and the laser light L cannot be emitted. The second transparent member 22 can be a glass stub made of, for example, quartz. Alternatively, a coreless fiber may be used, or as shown in FIG. 5, a fiber stub composed of an optical fiber including a core 22A and a clad 22B having a core diameter larger than the beam diameter of the transmitted laser light L may be used.

また、透明部材16と第2の透明部材22との当接面24はオプティカルコンタクトされ、第2の透明部材22と光ファイバ18との当接面20は融着接続されている。   The contact surface 24 between the transparent member 16 and the second transparent member 22 is optically contacted, and the contact surface 20 between the second transparent member 22 and the optical fiber 18 is fusion-connected.

このような構成の場合においても、透明部材16の入射端面16Aにおける光密度を8[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成することで、汚染による光出力の低下を抑えることができる。 Even in such a configuration, the optical device 10 is configured such that the light density at the incident end surface 16A of the transparent member 16 is 8 [W / mm 2 ] or less, thereby suppressing a decrease in light output due to contamination. Can do.

また、透明部材16と第2の透明部材22との当接面24における光密度を140[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成することにより、融着による光出力の低下を抑えることができる。 Further, by configuring the optical device 10 so that the light density at the contact surface 24 between the transparent member 16 and the second transparent member 22 is 140 [W / mm 2 ] or less, the light output is reduced due to fusion. Can be suppressed.

このように、本実施形態では、透明部材16と光ファイバ18との間に第2の透明部材22を設けた構成としているので、図1に示した光デバイス10と比較して、透明部材16の入射端面16Aにおける光密度及び透明部材16と第2の透明部材22との当接面24における光密度を低下させることができ、汚染や融着による光出力の低下をより抑えることができる。   Thus, in this embodiment, since the 2nd transparent member 22 is provided between the transparent member 16 and the optical fiber 18, compared with the optical device 10 shown in FIG. The light density at the incident end face 16A and the light density at the contact surface 24 between the transparent member 16 and the second transparent member 22 can be reduced, and the decrease in light output due to contamination and fusion can be further suppressed.

なお、透明部材16を複数の透明部材で構成するようにしてもよい。この場合においても、空気に曝される側の透明部材、すなわち最もレンズ14に近い位置の透明部材の入射端面における光密度が8[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成することで汚染による光出力の低下を抑えることができ、透明部材同士の当接面における光密度が140[W/mm]以下となるように光デバイス10を構成することで融着による光出力の低下を抑えることができる。 The transparent member 16 may be composed of a plurality of transparent members. Even in this case, the optical device 10 is configured so that the light density at the incident end surface of the transparent member exposed to air, that is, the transparent member closest to the lens 14 is 8 [W / mm 2 ] or less. Therefore, a decrease in the light output due to contamination can be suppressed, and the optical device 10 is configured so that the light density at the contact surface between the transparent members is 140 [W / mm 2 ] or less, so that the light output due to fusion is achieved. Can be suppressed.

また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、光ファイバ18に入射されたレーザ光を第2の透明部材22、透明部材16側へ出力する構成、すなわち透明部材16、第2の透明部材22、及び光ファイバ18をレーザ光の出射部として用いる場合や、これを複数束ねたバンドルファイバにも本発明を適用可能である。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the laser light incident on the optical fiber 18 is output to the second transparent member 22 and the transparent member 16 side, that is, the transparent member 16 and the second member. The present invention can also be applied to the case where the transparent member 22 and the optical fiber 18 are used as a laser beam emitting portion, or to a bundle fiber in which a plurality of these are bundled.

また、本実施形態では、第2の透明部材22が光ファイバ18の外径と同一である場合について説明したが、これに限らず、光ファイバ18の外径よりも大きい外径を有する構成としてもよい。さらに、図6に示すように、第2の透明部材22の外径が、光ファイバ18との当接面20において光ファイバ18の外径と同一であり、透明部材16側に向かうに従って外径が大きくなるようなテーパ型の部材としてもよい。   Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the 2nd transparent member 22 was the same as the outer diameter of the optical fiber 18, it is not restricted to this, As a structure which has an outer diameter larger than the outer diameter of the optical fiber 18 Also good. Furthermore, as shown in FIG. 6, the outer diameter of the second transparent member 22 is the same as the outer diameter of the optical fiber 18 at the contact surface 20 with the optical fiber 18, and the outer diameter increases toward the transparent member 16 side. It is good also as a taper type member which becomes large.

更に、第2の透明部材22を複数の径の異なるファイバスタブやコアレスファイバ、または石英スタブを融着接続したものとしてもよい。その場合、光ファイバ18側から段階的に径が大きくなるような構成とすることで第2の透明部材22と透明部材16との当接面24の表面積を大きくすることができ、開口を大きくすることが可能となる。   Further, the second transparent member 22 may be formed by fusion-bonding a plurality of fiber stubs, coreless fibers, or quartz stubs having different diameters. In that case, the surface area of the contact surface 24 between the second transparent member 22 and the transparent member 16 can be increased by increasing the diameter in steps from the optical fiber 18 side. It becomes possible to do.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

現在入手可能な波長である370nmから500nmの半導体レーザと、当該半導体レーザから出射されるレーザ光を4倍の倍率で光ファイバ側に集光するレンズ、光ファイバと集光点で接続できるようにスリーブと一体化された石英から成る透明部材を配置し、光ファイバをスリーブから抜き差し可能にしたレセプタクル型の光デバイスを作製した。   A semiconductor laser with a wavelength of 370 nm to 500 nm, which is currently available, a lens for condensing the laser light emitted from the semiconductor laser to the optical fiber side at a magnification of 4 times, and an optical fiber so that it can be connected at a condensing point A receptacle-type optical device in which a transparent member made of quartz integrated with a sleeve is arranged so that an optical fiber can be inserted into and removed from the sleeve was manufactured.

光ファイバの入射側には、透明部材及び光ファイバと外径が同一のコアレスファイバを融着接続したのち、コアレスファイバ(第2の透明部材に相当)を所望の長さ近傍で切り取り、研磨を行うことにより所望の長さのコアレスファイバ長としたファイバを得た。このファイバをスリーブ内に挿入して透明部材と当接(オプティカルコンタクト)させ、ファイバに光を入射させて汚染と融着による故障について調べた。   After the coreless fiber having the same outer diameter as that of the transparent member and the optical fiber is fused and connected to the incident side of the optical fiber, the coreless fiber (corresponding to the second transparent member) is cut off in the vicinity of a desired length and polished. As a result, a fiber having a desired length of coreless fiber was obtained. This fiber was inserted into the sleeve and brought into contact with the transparent member (optical contact), and light was incident on the fiber to investigate the failure due to contamination and fusion.

上記のようなレセプタクル型の光デバイスの場合、融着による故障はコアレスファイバと光ファイバとの接続面ではそもそも融着接続されているため発生せず、透明部材16とコアレスファイバとの当接面で発生する。この当接面は、コアレスファイバを設けない場合と比較してコアレスファイバの長さ分だけレーザ光の主軸方向にシフトしているため、その当接面における光密度を低下させることができる。従って、より高出力な光源を用いた信頼性の高いレセプタクル型の光デバイスを作製することが可能となる。   In the case of the receptacle type optical device as described above, a failure due to fusion does not occur at the connection surface between the coreless fiber and the optical fiber because it is originally fused, and the contact surface between the transparent member 16 and the coreless fiber. Occurs. Since the contact surface is shifted in the main axis direction of the laser beam by the length of the coreless fiber as compared with the case where no coreless fiber is provided, the light density at the contact surface can be reduced. Therefore, a highly reliable receptacle-type optical device using a higher-output light source can be manufactured.

このような構成の光デバイスにおいて、透明部材とコアレスファイバとの当接面における光密度が140[W/mm]以下、透明部材の入射端面における光密度が8[W/mm]以下となるように設計した。 In the optical device having such a configuration, the light density at the contact surface between the transparent member and the coreless fiber is 140 [W / mm 2 ] or less, and the light density at the incident end surface of the transparent member is 8 [W / mm 2 ] or less. Designed to be

具体的には、半導体レーザの出力P[W]ビーム面積S1が上記(2)式を満たすようにすればよいが、ビーム面積S1は、ビームの形状が楕円であるとすると、長軸半径をr1、短軸半径をr2とすると(r1×r2×π)で表される。ここで、半導体レーザから出射されるレーザ光の垂直方向の放射半角をNA、水平方向の放射半角をNA//、透明部材のレーザ光の主軸方向における長さをLstab、透明部材の屈折率をnstab、コアレスファイバのレーザ光の主軸方向における長さをLcf、レンズの倍率をαとした場合、長軸半径r1、短軸半径r2は次式で表される。 Specifically, the output P [W] beam area S1 of the semiconductor laser may satisfy the above expression (2). However, the beam area S1 has a major axis radius when the beam shape is an ellipse. When r1 and the minor axis radius are r2, it is expressed by (r1 × r2 × π). Here, the vertical radiation half-angle of the laser light emitted from the semiconductor laser is NA 、, the horizontal radiation half-angle is NA // , the length of the laser light in the principal axis direction of the transparent member is L sab , and the refraction of the transparent member is When the rate is n stab, the length of the laser beam of the coreless fiber in the principal axis direction is L cf , and the lens magnification is α, the major axis radius r1 and the minor axis radius r2 are expressed by the following equations.

r1=(Lstab+Lcf)×NA/nstab×1/α ・・・(4)
r2=(Lstab+Lcf)×NA///nstab×1/α ・・・(5)
従って、次式を満たすように透明部材の長さLstabやコアレスファイバの長さLcfを設定することで汚染による光出力の低下を抑えることができる。
r1 = (L stab + L cf ) × NA ⊥ / n stab × 1 / α ··· (4)
r2 = (L stab + L cf ) × NA // / n stab × 1 / α ··· (5)
Therefore, by setting the length L stab of the transparent member and the length L cf of the coreless fiber so as to satisfy the following formula, it is possible to suppress a decrease in light output due to contamination.

P≦8×(Lstab+Lcf)×NA/nstab×1/α×
(Lstab+Lcf)×NA///nstab×1/α ×π ・・・(6)
同様に、ビーム面積S2は、ビームの形状が楕円であるとすると、長軸半径をr3、短軸半径をr4とすると、(r3×r4×π)で表される。長軸半径r3、短軸半径r4は次式で表される。
P ≦ 8 × (L stab + L cf) × NA ⊥ / n stab × 1 / α ×
(L stab + L cf) × NA // / n stab × 1 / α × π ··· (6)
Similarly, the beam area S2 is represented by (r3 × r4 × π) where the major axis radius is r3 and the minor axis radius is r4 if the beam shape is an ellipse. The major axis radius r3 and the minor axis radius r4 are expressed by the following equations.

r3=Lcf×NA/nstab×1/α ・・・(7)
r4=Lcf×NA///nstab×1/α ・・・(8)
従って、次式を満たすように透明部材の長さLstabやコアレスファイバの長さLcfを設定することで融着による光出力の低下を抑えることができる。
r3 = L cf × NA ⊥ / n stab × 1 / α ··· (7)
r4 = L cf × NA // / n stab × 1 / α ··· (8)
Therefore, by setting the length L stab of the transparent member and the length L cf of the coreless fiber so as to satisfy the following formula, it is possible to suppress a decrease in light output due to fusion.

P≦140×Lcf×NA/nstab×1/α×
cf×NA///nstab×1/α×π ・・・(9)
さらに、次式を全て満たすように透明部材の直径φstabを設定することでビームがけられない構成とすることができる。
P ≦ 140 × L cf × NA ⊥ / n stab × 1 / α ×
L cf × NA // / n stab × 1 / α × π ··· (9)
Furthermore, by setting the diameter φstab of the transparent member so as to satisfy all of the following expressions, a configuration in which the beam cannot be emitted can be obtained.

φstab < r1×2 ・・・(10)
φstab < r2×2 ・・・(11)
また、次式を全て満たすように透明部材の直径φcfを設定することでビームがけられない構成とすることができる。
φstab <r1 × 2 (10)
φstab <r2 × 2 (11)
Further, by setting the diameter φcf of the transparent member so as to satisfy all of the following expressions, a configuration in which the beam cannot be formed can be obtained.

φcf < r3×2 ・・・(12)
φcf < r4×2 ・・・(13)
なお、作製した光デバイスにおける半導体レーザの端面の発光形状の面積Sは7×1[μm]、垂直方向の放射角θは42°、水平方向の放射角θ//は16°、レーザ光の出力Pは500mWであった。この構成において、コアレスファイバの長さLcfを0.9mmとし、透明部材の長さLstabは3.0mmとした。透明部材とコアレスファイバとの当接面での光密度は42W/mmであり、融着による故障が起こらないことを確認した。また、透明部材の入射端面での光出力密度は6.1W/mmであり、汚染による光出力の低下も無視できる程度であった。
φcf <r3 × 2 (12)
φcf <r4 × 2 (13)
In the fabricated optical device, the area S of the emission shape of the end face of the semiconductor laser is 7 × 1 [μm 2 ], the vertical radiation angle θ is 42 °, the horizontal radiation angle θ // is 16 °, and the laser The light output P was 500 mW. In this configuration, the coreless fiber length L cf the 0.9 mm, the length L stab of the transparent member was 3.0 mm. The light density at the contact surface between the transparent member and the coreless fiber was 42 W / mm 2 , and it was confirmed that no failure due to fusion occurred. The light output density at the incident end face of the transparent member was 6.1 W / mm 2 , and the decrease in light output due to contamination was negligible.

この構成において、外径が125μmの光ファイバを用いた場合に、コアレスファイバの入射面でFast方向に125μmのビーム径になるように設計し、コアレスファイバ入射面の光出力が140[W/mm]になるように設計した場合、最も高出力な光源が実現できるが、このときの出力は約630mWとなる。 In this configuration, when an optical fiber having an outer diameter of 125 μm is used, the coreless fiber is designed to have a beam diameter of 125 μm in the Fast direction on the incident surface of the coreless fiber, and the optical output of the coreless fiber incident surface is 140 [W / mm 2 ], the highest output light source can be realized, but the output at this time is about 630 mW.

また、透明部材の長さLstabを2.0mmと短くし、半導体レーザの出力Pを500mWとしたところ、汚染による光出力の低下が発生した。これは、透明部材の入射端面の光密度が12[W/mm]になっていたためであることが分かった。そして、上記(6)式を満たすように、透明部材の長さLstabを再設定した。具体的には、NA=0.383、NA//=0.141、nstab=1.46であり、P=500mWであるから、Lstab=3.0mm以上、直径520μm以上の透明部材を用いることで汚染による劣化が無視できる光源を作製することができた。 Further, when the length L stab of the transparent member was shortened to 2.0 mm and the output P of the semiconductor laser was 500 mW, the light output was reduced due to contamination. This was because the light density at the incident end face of the transparent member was 12 [W / mm 2 ]. Then, the length L stab of the transparent member was reset so as to satisfy the above expression (6). Specifically, NA ⊥ = 0.383, NA // = 0.141, a n stab = 1.46, because it is P = 500mW, L stab = 3.0mm or more, the diameter 520μm or more transparent members By using, a light source with negligible degradation due to contamination could be produced.

また、上記のレセプタクル型の光デバイスにおいて透明部材の外径を125μmとし、透明部材の入射端面における光密度が、汚染が発生しないための上限値である8[W/mm]となるように光デバイスを構成して前記入射端面において汚染が発生するレーザ光の出力を測定したところ、約100mWであった。従って、この構成の場合において透明部材の入射端面における光密度を8[W/mm]以下にすれば、レーザ光の出力を100mW以上とすることが可能となる。 In the receptacle type optical device, the outer diameter of the transparent member is set to 125 μm, and the light density at the incident end face of the transparent member is set to 8 [W / mm 2 ] which is an upper limit value for preventing contamination. The optical device was configured to measure the output of the laser beam causing contamination at the incident end face, and it was about 100 mW. Therefore, in the case of this configuration, if the light density at the incident end face of the transparent member is 8 [W / mm 2 ] or less, the output of the laser light can be 100 mW or more.

同様に、上記のレセプタクル型の光デバイスにおいて透明部材の外径を125μmとし、透明部材とコアレスファイバとの当接面における光密度が、融着が発生しないための上限値である140[W/mm]となるように光デバイスを構成して前記当接面において融着が発生するレーザ光の出力を測定したところ、約1.7Wであった。従って、この構成の場合において前記当接面における光密度を140[W/mm]以下にする場合は、レーザ光の出力を1.7W以上とすることが可能となる。 Similarly, in the above receptacle-type optical device, the outer diameter of the transparent member is set to 125 μm, and the light density at the contact surface between the transparent member and the coreless fiber is 140 [W / It was about 1.7 W when the optical device was configured to be mm 2 ] and the output of the laser beam causing fusion at the contact surface was measured. Therefore, in the case of this configuration, when the light density at the contact surface is 140 [W / mm 2 ] or less, the output of the laser light can be 1.7 W or more.

また、上記のレセプタクル型の光デバイスにおいて光ファイバのコア径を60μmとし、透明部材とコアレスファイバとの当接面における光密度が、融着が発生しないための上限値である140[W/mm]となるように光デバイスを構成して前記当接面において融着が発生するレーザ光の出力を測定したところ、約400mWであった。従って、この構成の場合において前記当接面における光密度を140[W/mm]以下にする場合は、レーザ光の出力を400mW以上とすることが可能となる。 In the above receptacle type optical device, the core diameter of the optical fiber is set to 60 μm, and the light density at the contact surface between the transparent member and the coreless fiber is 140 [W / mm, which is an upper limit for preventing fusion. 2 ] and the output of the laser beam that causes fusion at the contact surface was measured and found to be about 400 mW. Therefore, in the case of this configuration, when the light density at the contact surface is 140 [W / mm 2 ] or less, the output of the laser light can be 400 mW or more.

また、上記の結果は、コアレスファイバではなくファイバスタブを用いた場合でも同様の結果であった。   In addition, the above results were the same even when a fiber stub was used instead of the coreless fiber.

なお、本発明の構成とすることで従来の光デバイスに比して高出力の光源を使用することができる。具体的には、光源の出力が前記光ファイバのコアの断面積×8[W/mm]以上である場合には、例えば従来のピグテイル型レーザで透明部材を介さず光ファイアバーのコアに直接入力する形態では外気と接するファイバ端面の界面に汚染物が生じるが、本発明の構成とすることで光源の出力を上記出力としても前述したように外気と接する光学部材の端面で汚染の発生を抑制することができる。 In addition, by setting it as the structure of this invention, a high output light source can be used compared with the conventional optical device. Specifically, when the output of the light source is equal to or larger than the cross-sectional area of the core of the optical fiber × 8 [W / mm 2 ], for example, a conventional pigtail laser can be used for the core of the optical fire bar without passing through a transparent member. In the form of direct input, contaminants are generated at the interface of the fiber end face that is in contact with the outside air. However, with the configuration of the present invention, contamination occurs on the end face of the optical member in contact with the outside air as described above even when the output of the light source is the above output. Can be suppressed.

また、光源の出力が前記光ファイバの断面積×8[W/mm]以上である場合には、例えば従来のコアレスファイバを先端に融着したファイバに直接入力する形態では外気と接するファイバ端面の界面に汚染物が生じるが、本発明の構成とすることで光源の出力を上記出力としても前述したように外気と接する光学部材の端面で汚染の発生を抑制することができる。 Further, when the output of the light source is equal to or larger than the cross-sectional area of the optical fiber × 8 [W / mm 2 ], for example, the fiber end face in contact with the outside air in a form in which the conventional coreless fiber is directly input to the fiber fused to the tip. Contaminants are generated at the interface of the light source. However, by adopting the configuration of the present invention, even when the output of the light source is the above output, the occurrence of contamination can be suppressed at the end face of the optical member in contact with the outside air as described above.

また、光源の出力がフェルールの断面積×8[W/mm]以上である場合には、従来のフェルールによって周囲を保持された光ファイバに直接入射する形態では外気と接するファイバ端面の界面に汚染物が生じるが、本発明の構成とすることで光源の出力を上記出力としても前述したように外気と接する光学部材の端面で汚染の発生を抑制することができる。 Further, when the output of the light source is equal to or larger than the ferrule cross-sectional area × 8 [W / mm 2 ], in the form of direct incidence to the optical fiber held by the conventional ferrule, it is formed at the interface of the fiber end face in contact with the outside air. Contaminants are generated, but with the configuration of the present invention, even when the output of the light source is the above output, the occurrence of contamination can be suppressed on the end face of the optical member in contact with the outside air as described above.

また、光源の出力が前記光ファイバのコアの断面積×140[W/mm]以上である場合には、従来のガラススタブとファイバを当接して使用するレセプタクルの形態では融着問題が生じうるが、本発明の構成とすることで光源の出力が上記出力であっても前述したように融着を抑制し高出力の光源を使用することができる。 Further, when the output of the light source is equal to or larger than the cross-sectional area of the core of the optical fiber × 140 [W / mm 2 ], there is a problem of fusion in the form of the conventional receptacle using the glass stub and the fiber in contact with each other. However, with the configuration of the present invention, even if the output of the light source is the above output, as described above, the fusion can be suppressed and a high output light source can be used.

また、光源の出力が前記光ファイバの断面積×140[W/mm]以上である場合には、単にコアレスファイバやファイバスタブを融着した光ファイバをガラススタブに当接して使用するレセプタクルの形態においては融着問題が生じうるが、本発明の構成とすることで光源の出力が上記出力であっても前述したように融着を抑制し高出力の光源を使用することができる。 In addition, when the output of the light source is equal to or larger than the cross-sectional area of the optical fiber × 140 [W / mm 2 ], a receptacle that uses a coreless fiber or an optical fiber fused with a fiber stub in contact with a glass stub is used. In the embodiment, a fusion problem may occur. However, with the configuration of the present invention, even if the output of the light source is the above output, the fusion can be suppressed and a high output light source can be used as described above.

また、光源の出力がフェルールの断面積140[W/mm]以上である場合には、従来のガラススタブとフェルールに周囲を保持されたファイバを当接して使用するレセプタクルの形態では融着問題が生じうるが、本発明の構成とすることで光源の出力が上記出力であっても前述したように融着を抑制し高出力の光源を使用することができる。 Further, when the output of the light source is 140 [W / mm 2 ] or more of the ferrule cross-sectional area, the conventional glass stub and the receptacle that uses the fiber held around the ferrule in contact with the ferrule have a fusion problem. However, with the configuration of the present invention, even if the output of the light source is the above output, as described above, it is possible to suppress fusion and use a high output light source.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can also be applied to a design modified within the scope of the claims.

第1実施形態に係る光デバイスの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical device which concerns on 1st Embodiment. 光密度と汚染による光出力の低下との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a light density and the fall of the light output by contamination. 光密度と突発故障率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a light density and a sudden failure rate. 第2実施形態に係る光デバイスの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る光デバイスの変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the optical device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る光デバイスの変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the optical device which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10、10A 光デバイス
12 レーザ光源(光源)
14 レンズ
16 透明部材(第1の光学部材)
16A 入射端面
18 光ファイバ
18A コア
18B クラッド
20 当接面
22 透明部材(第3の光学部材)
10, 10A Optical device 12 Laser light source (light source)
14 Lens 16 Transparent member (first optical member)
16A Incident end face 18 Optical fiber 18A Core 18B Clad 20 Contact surface 22 Transparent member (third optical member)

Claims (15)

所定波長の光を出力する光源と、前記所定波長の光を透過する第1の光学部材と、前記第1の光学部材と当接され前記所定波長の光を透過する第2の光学部材と、を備えた光デバイスであって、
前記所定波長が160〜500[nm]であり、かつ前記第1の光学部材と前記第2の光学部材との当接面における光密度が140[W/mm]以下であることを特徴とする光デバイス。
A light source that outputs light of a predetermined wavelength; a first optical member that transmits light of the predetermined wavelength; a second optical member that is in contact with the first optical member and transmits light of the predetermined wavelength; An optical device comprising:
The predetermined wavelength is 160 to 500 [nm], and the light density at the contact surface between the first optical member and the second optical member is 140 [W / mm 2 ] or less. Optical device.
前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材のうち、前記光が入射又は出射する側の端面であって空気に曝される側の端面における光密度が8[W/mm]以下であることを特徴とする請求項1記載の光デバイス。 Of the first optical member and the second optical member, the light density at the end surface on the side where the light enters or exits and on the side exposed to the air is 8 [W / mm 2 ] or less. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is provided. 前記第2の光学部材は、光ファイバと当該光ファイバと前記第1の光学部材との間に設けられた第3の光学部材を含み、前記光ファイバと前記第3の光学部材とが融着接続されたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光デバイス。   The second optical member includes an optical fiber and a third optical member provided between the optical fiber and the first optical member, and the optical fiber and the third optical member are fused. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is connected. 前記光の集光位置が、前記当接面以外の位置であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein the light condensing position is a position other than the contact surface. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材は、透過される前記光のビーム径よりも大きい径を各々有することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の光デバイス。   The said 1st optical member and the said 2nd optical member each have a diameter larger than the beam diameter of the said light to permeate | transmit, Each of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Optical device. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材のうち、前記光が入射する側の端面であって空気に曝される側の端面が、前記光の主軸と直交する方向に対して傾いていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の光デバイス。   Of the first optical member and the second optical member, the end surface on the light incident side and the end surface exposed to the air is inclined with respect to the direction orthogonal to the main axis of the light. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is an optical device. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が石英を含んで成ることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の光デバイス。   The optical device according to claim 1, wherein at least one of the first optical member and the second optical member includes quartz. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバのコアの断面積×8[W/mm]以上であることを特徴とする請求項2〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the core of the optical fiber × 8 [W / mm 2 ] or more. The optical device according to any one of claims 2 to 7. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバの断面積×8[W/mm]以上であることを特徴とする請求項2〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is not less than the cross-sectional area of the optical fiber × 8 [W / mm 2 ]. The optical device according to any one of claims 2 to 7. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバを保持するフェルールの断面積×8[W/mm]以上であることを特徴とする請求項2〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of a ferrule holding the optical fiber × 8 [W / mm 2 ] or more. The optical device according to any one of claims 2 to 7, wherein: 記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバのコアの断面積×140[W/mm]以上であることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the core of the optical fiber × 140 [W / mm 2 ] or more. The optical device according to any one of claims 1 to 7. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバの断面積×140[W/mm]以上であることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of the optical fiber × 140 [W / mm 2 ] or more. The optical device according to claim 1. 前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の少なくとも一方が光ファイバであり、前記光の出力が、前記光ファイバを保持するフェルールの断面積×140[W/mm]以上であることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光デバイス。 At least one of the first optical member and the second optical member is an optical fiber, and the output of the light is a cross-sectional area of a ferrule holding the optical fiber × 140 [W / mm 2 ] or more. The optical device according to any one of claims 1 to 7, wherein: 前記所定波長が370〜500[nm]であることを特徴とする請求項1〜請求項13の何れか1項に記載の光デバイス。   The optical device according to any one of claims 1 to 13, wherein the predetermined wavelength is 370 to 500 [nm]. 前記請求項1〜14の何れか1項に記載の光デバイスを備えた露光装置。   An exposure apparatus comprising the optical device according to claim 1.
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