JP2009058782A - Laser beam generation device and laser beam generation method - Google Patents

Laser beam generation device and laser beam generation method Download PDF

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Yusuke Mori
勇介 森
Yuji Kaneda
有史 金田
Masashi Yoshimura
政志 吉村
Takatomo Sasaki
孝友 佐々木
Yasuo Kitaoka
康夫 北岡
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Osaka University NUC
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Osaka University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam generation device and a laser beam generation method capable of generating a laser beam of short wavelength of wavelength 180 nm or less highly efficiently and stably with a long life. <P>SOLUTION: A third laser beam generation means 300 is irradiated with a first laser beam 101 of wavelength 190 to 200 nm by a first laser irradiation means 100. Meanwhile, the third laser beam generation means 300 is irradiated with a second laser beam 201 by a second laser irradiation means 200. The third laser beam generation means 300 includes CBO crystal. By using the CBO crystal included in the third laser beam generation means 300, sum-frequency mixing of the first laser beam 101 and the second laser beam 201 is performed and, thereby, the third laser beam 301 that is the short wavelength laser beam of wavelength 170 nm to 178 nm is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光発生装置およびレーザ光発生方法に関する。   The present invention relates to a laser light generation apparatus and a laser light generation method.

半導体製造用、ウェファ検査用、マスク検査用のレーザ光源の性能向上に対する要求は年々厳しくなっている。特に、その短波長化の要求は、現時点での技術の限界に近いものがあるといっても過言ではない。   The demand for improving the performance of laser light sources for semiconductor manufacturing, wafer inspection, and mask inspection is becoming stricter year by year. In particular, it is no exaggeration to say that there is a demand for a shorter wavelength that is close to the limits of the current technology.

現在、前記レーザ光源の開発においては、波長190〜200nmの連続波または高繰り返しパルス波を発する光源の開発が主流となっている(特許文献1〜4、非特許文献1〜2等)。   Currently, in the development of the laser light source, development of a light source that emits a continuous wave having a wavelength of 190 to 200 nm or a high repetitive pulse wave has become the mainstream (Patent Documents 1 to 4, Non-Patent Documents 1 and 2, etc.).

また、CBO(CsB)結晶は、基礎吸収端の波長が167nmと短く、短波長レーザ光発生のための利用に大きな期待が寄せられている。実際に、CBO結晶を用いた和周波混合により、波長185nmのパルスレーザ光を発生させた例がある(非特許文献3)。 In addition, the CBO (CsB 3 O 5 ) crystal has a short wavelength at the fundamental absorption edge of 167 nm, and there are great expectations for its use for generating short-wavelength laser light. Actually, there is an example in which pulsed laser light having a wavelength of 185 nm is generated by sum frequency mixing using a CBO crystal (Non-patent Document 3).

特開2007−086101号公報JP 2007-086101 A 特開2007−086104号公報JP 2007-086104 A 米国特許出願公開第2007/0064749号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0064749 米国特許出願公開第2007/0064750号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0064750 T. Ohtsuki, H. Kitano, H. Kawai, and S. Owa, “Efficient 193nm generation by eighth harmonic of Er3+−doped fiber amplifier”, in Conference on Lasers and Electro−Optics 2000, postdeadline paper, (Optical Society of America, San Francisco, CA, 2000), p. paper CPD9.T.A. Ohtsuki, H. et al. Kitano, H.M. Kawai, and S.K. Owa, "Efficient 193nm generation by eighth harmonic of Er3 + -doped fiber amplifier", in Conference on Lasers and Electro-Optics 2000, postdeadline paper, (Optical Society of America, San Francisco, CA, 2000), p. paper CPD9. H. Kawai, A. Tokuhisa, M. Doi, S. Miwa, H. Matsuura, H. Kitano, and S. Owa, “UV light source using fiber amplifier and nonlinear wavelength conversion”, in Conference on Lasers and Electro−Optics 2003, paper CTuT4, (Baltimore, MD, 2003).H. Kawai, A.A. Tokuhisa, M .; Doi, S .; Miwa, H.M. Matsuura, H .; Kitano, and S.K. Owa, “UV light source using fiber amplifier and non-linear waveguide conversion”, in Conference on Lasers and Electro-Optics 2003, paper CT3, paper CT. Kato, K. “Tunable UV generation to 0.185 μm in CsB3O5” IEEE Journal of Quantum Electronics, Jan 1995, Volume:31, Issue:1, On page(s):169−171Kato, K .; “Tunable UV generation to 0.185 μm in CsB3O5” IEEE Journal of Quantum Electronics, Jan 1995, Volume: 31, Issue: 1, On page (s): 169-171

近い将来の半導体製造プロセス等においては、さらに短波長のレーザ光が求められることが予想される。   In the near future semiconductor manufacturing process and the like, it is expected that a laser beam having a shorter wavelength will be required.

しかし、BBO(BaB)、CLBO(CsLiB10)等の材料は、基礎吸収端の波長が長いため、180nm以下のレーザ光の発生は困難である。また、KBBF(KBeBO)は毒性が強いため実用的でない。また、CBOを用いても、前記の通り、従来技術では185nmが短波長化の限界である。このように、波長180nm以下のレーザ光源の実現においては、適切な材料が見出されていないという問題がある。 However, since materials such as BBO (BaB 2 O 4 ) and CLBO (CsLiB 6 O 10 ) have a long fundamental absorption edge, it is difficult to generate laser light of 180 nm or less. Also, KBBF (KBe 2 BO 3 F 2 ) is not practical due to its strong toxicity. Even if CBO is used, as described above, 185 nm is the limit of shortening the wavelength in the prior art. Thus, in the realization of a laser light source having a wavelength of 180 nm or less, there is a problem that an appropriate material has not been found.

そこで、本発明は、波長180nm以下の短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させるレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser light generation apparatus and a laser light generation method that generate laser light having a short wavelength of 180 nm or less with high efficiency, stability, and long life.

前記目的を達成するために、本発明のレーザ光発生装置は、
第1レーザ光を照射する第1レーザ光照射手段と、
第2レーザ光を照射する第2レーザ光照射手段と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生手段が、CBO結晶を含み、前記和周波混合が、前記CBO結晶に前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a laser beam generator according to the present invention comprises:
First laser light irradiation means for irradiating the first laser light;
Second laser light irradiation means for irradiating the second laser light;
A laser beam generator comprising: a third laser beam generating means for generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam with a sum frequency;
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
The third laser light generating means includes a CBO crystal, and the sum frequency mixing is performed by irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light; and
The wavelength of the third laser light is in a range of 170 to 178 nm.

また、本発明のレーザ光発生方法は、
第1レーザ光を発生させる第1レーザ光発生工程と、
第2レーザ光を発生させる第2レーザ光発生工程と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生工程において、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光をCBO結晶に照射し、前記CBO結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とする。
Further, the laser beam generation method of the present invention includes
A first laser beam generating step for generating a first laser beam;
A second laser beam generating step for generating a second laser beam;
A third laser beam generation step of generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam in a sum frequency,
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
Irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light in the third laser light generating step, performing the sum frequency mixing with the CBO crystal; and
The wavelength of the third laser light is in a range of 170 to 178 nm.

前述の通り、従来は、短波長レーザ光発生に大きな期待が寄せられているCBO(CsB)結晶を用いても、185nmが短波長化の限界であった。しかし、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、波長190〜200nmの第1レーザ光と波長1540〜1565nmの第2レーザ光とをCBO(CsB)結晶により和周波混合させることで、波長170〜178nmの短波長レーザ光が得られることを見出し、本発明に到達した。 As described above, 185 nm is the limit for shortening the wavelength even when a CBO (CsB 3 O 5 ) crystal, which is expected to generate a short wavelength laser beam, is used. However, as a result of earnest research, the present inventors have made the sum frequency mixing of the first laser light with a wavelength of 190 to 200 nm and the second laser light with a wavelength of 1540 to 1565 nm by a CBO (CsB 3 O 5 ) crystal. Thus, the inventors have found that a short wavelength laser beam having a wavelength of 170 to 178 nm can be obtained, and reached the present invention.

本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法は、前述の構成を有することにより、波長170〜178nmの短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させることができる。本発明によれば、例えば、半導体製造、ウェファ検査、マスク検査において、従来は実現不可能であった検査が可能となり、半導体産業に対する大きな影響が期待される。例えば、半導体製造工程、マスク製造工程に本発明を適用することで、例えば、検査精度の向上、歩留まりの向上、製造コストの低下等が可能である。   The laser beam generator and laser beam generation method of the present invention can generate a laser beam having a short wavelength of 170 to 178 nm with high efficiency, stability, and long life by having the above-described configuration. According to the present invention, for example, in semiconductor manufacturing, wafer inspection, and mask inspection, inspection that could not be realized in the past can be performed, and a great influence on the semiconductor industry is expected. For example, by applying the present invention to a semiconductor manufacturing process and a mask manufacturing process, it is possible to improve inspection accuracy, improve yield, reduce manufacturing cost, and the like.

以下、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.

本発明のレーザ光発生装置は、前述の通り、
第1レーザ光を照射する第1レーザ光照射手段と、
第2レーザ光を照射する第2レーザ光照射手段と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生手段が、CBO結晶を含み、前記和周波混合が、前記CBO結晶に前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とする。
The laser beam generator of the present invention is as described above.
First laser light irradiation means for irradiating the first laser light;
Second laser light irradiation means for irradiating the second laser light;
A laser beam generator comprising: a third laser beam generating means for generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam with a sum frequency;
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
The third laser light generating means includes a CBO crystal, and the sum frequency mixing is performed by irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light; and
The wavelength of the third laser light is in a range of 170 to 178 nm.

図1の模式図に、本発明のレーザ光発生装置の概略を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置1は、第1レーザ光照射手段100、第2レーザ光照射手段200および第3レーザ光発生手段300を備えている。第3レーザ光発生手段300は、CBO結晶を含む。第3レーザ光発生手段300内のCBO結晶に第1レーザ光101および第2レーザ光201を照射すると、CBO結晶により前記第1レーザ光および前記第2レーザ光の和周波混合が行われ、第3レーザ光301が発生する。   The schematic diagram of FIG. 1 shows an outline of the laser beam generator of the present invention. As shown in the figure, the laser beam generator 1 includes a first laser beam irradiation unit 100, a second laser beam irradiation unit 200, and a third laser beam generation unit 300. The third laser light generating means 300 includes a CBO crystal. When the CBO crystal in the third laser light generating means 300 is irradiated with the first laser light 101 and the second laser light 201, a sum frequency mixing of the first laser light and the second laser light is performed by the CBO crystal. Three laser beams 301 are generated.

これら以外は、本発明のレーザ光発生装置は特に制限されない。例えば、前記第1レーザ光照射手段、前記第2レーザ光照射手段、および前記第3レーザ光発生手段の位置関係および結合関係は特に制限されず、前記CBO結晶に前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を照射することにより前記和周波混合を行うことが可能であれば良い。前記和周波混合を行うためには、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光の波長がそれぞれ前記の通りであれば良い。例えば、前記CBO結晶への前記第1レーザ光および前記第2レーザ光の入射角度等は特に制限されず、適宜設定可能である。また、前記第1レーザ光照射手段および第2レーザ光照射手段は、特に制限されず、公知のレーザ光源を用いても良いし、適宜設計しても良い。さらに、本発明のレーザ光発生装置は、前記第1レーザ光照射手段、前記第2レーザ光照射手段、および前記第3レーザ光発生手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。また、例えば、前記CBO結晶を透過した光は、第3レーザ光301に加え、残留の第1レーザ光および第2レーザ光(図示せず)等を含んでいてもよい。そのような場合、例えば、適宜な分離手段により第3レーザ光301とそれ以外の光を分離し、第3レーザ光301のみを利用するようにしてもよい。このような場合に限らず、本発明において、光が、複数波長の混合光である場合、その混合光を、必要に応じて波長ごとに分離してもよい。分離手段は特に制限されないが、例えば、波長選択性反射ミラー、波長分散プリズム、回折格子等が挙げられる。波長選択性反射ミラーとしては、特に制限されないが、例えば、誘電体多層膜ミラー等が挙げられる。また、波長選択性反射ミラーは、例えば、後述のように、波長が異なる複数の入射光の入射方向を揃えるために用いてもよい。   Other than these, the laser beam generator of the present invention is not particularly limited. For example, the positional relationship and the coupling relationship of the first laser light irradiation means, the second laser light irradiation means, and the third laser light generation means are not particularly limited, and the first laser light and the first laser light are added to the CBO crystal. It is only necessary that the sum frequency mixing can be performed by irradiating two laser beams. In order to perform the sum frequency mixing, the wavelengths of the first laser beam and the second laser beam may be as described above. For example, the incident angles of the first laser beam and the second laser beam on the CBO crystal are not particularly limited and can be set as appropriate. Further, the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means are not particularly limited, and a known laser light source may be used or may be appropriately designed. Furthermore, the laser beam generator of the present invention may or may include components other than the first laser beam irradiation unit, the second laser beam irradiation unit, and the third laser beam generation unit as appropriate. It does not have to be. For example, the light transmitted through the CBO crystal may include residual first laser light and second laser light (not shown) in addition to the third laser light 301. In such a case, for example, the third laser beam 301 may be separated from the other light by an appropriate separating unit, and only the third laser beam 301 may be used. In addition to such a case, in the present invention, when the light is mixed light having a plurality of wavelengths, the mixed light may be separated for each wavelength as necessary. The separation means is not particularly limited, and examples thereof include a wavelength selective reflection mirror, a wavelength dispersion prism, and a diffraction grating. Although it does not restrict | limit especially as a wavelength selective reflection mirror, For example, a dielectric multilayer mirror etc. are mentioned. Further, the wavelength selective reflection mirror may be used, for example, to align the incident directions of a plurality of incident lights having different wavelengths as described later.

また、本発明のレーザ光発生方法は、前述の通り、
第1レーザ光を発生させる第1レーザ光発生工程と、
第2レーザ光を発生させる第2レーザ光発生工程と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生工程において、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光をCBO結晶に照射し、前記CBO結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とする。
これら以外は、本発明のレーザ光発生方法は、特に制限されない。例えば、本発明のレーザ光発生方法は、前記第1レーザ光発生工程、前記第2レーザ光発生工程、および前記第3レーザ光発生工程以外の工程を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。また、本発明のレーザ光発生方法は、どのような装置により実施しても良いが、前記本発明のレーザ光発生装置により実施することが好ましい。
The laser beam generation method of the present invention is as described above.
A first laser beam generating step for generating a first laser beam;
A second laser beam generating step for generating a second laser beam;
A third laser beam generation step of generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam in a sum frequency,
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
Irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light in the third laser light generating step, performing the sum frequency mixing with the CBO crystal; and
The wavelength of the third laser light is in a range of 170 to 178 nm.
Other than these, the laser light generation method of the present invention is not particularly limited. For example, the laser beam generation method of the present invention may or may include steps other than the first laser beam generation step, the second laser beam generation step, and the third laser beam generation step as appropriate. It is not necessary. The laser light generation method of the present invention may be implemented by any apparatus, but is preferably performed by the laser light generation apparatus of the present invention.

本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法において、前記第1レーザ光および第2レーザ光は、特に制限されず、それぞれ、連続波でもパルス波(パルスレーザ光)でも良い。前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光である場合は、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光のパルスのタイミングが同期されていることが必要である。また、前記CBO結晶による和周波混合の効率が向上するという観点から、パルスのタイミング同期がなるべく完全に近いことが好ましい。また、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光である場合は、これらの光を、前記CBO結晶内で空間的に重なる(オーバーラップする)ように照射すると、光パルスの高いピークパワーを利用してさらに効率よく和周波混合を行うことができる。同様に、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光が連続波である場合も、これらの光を、前記CBO結晶内で空間的に重なる(オーバーラップする)ように照射すると、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。また、本発明により発生させることができる前記第3レーザ光の波長は、前述の通り170〜178nmである。前記第3レーザ光の波長は、好ましくは170〜177nmであり、短波長であるほど良いが、例えば175nmである。なお、このように、紫外光の中でも特に短波長の光を「真空紫外光」ということがある。また、真空紫外光であってかつレーザ光であるものを「真空紫外レーザ光」ということがある。ただし、これらの定義は本発明を何ら制限ないし限定しない。例えば、「真空紫外光」とは、従来技術においては、大気中を透過することが困難とされたことから名付けられた。しかし、実際には、真空紫外光は、大気中をある程度透過することも可能であり、本発明の真空紫外光において、大気中における透過率等は何ら制限ないし限定されない。また、本発明においては、真空紫外光の波長は特に制限されない。なお、本発明において、2つ以上のレーザ光について「パルスのタイミングが同期されている」とは、前記2つ以上のレーザ光パルスの周期および位相が、和周波混合などを行うために適切に同期されていることをいう。   In the laser beam generator and laser beam generation method of the present invention, the first laser beam and the second laser beam are not particularly limited, and may be a continuous wave or a pulse wave (pulse laser beam), respectively. When the first laser beam and the second laser beam are pulsed laser beams, it is necessary that the timings of the pulses of the first laser beam and the second laser beam are synchronized. From the viewpoint of improving the efficiency of sum frequency mixing by the CBO crystal, it is preferable that the timing synchronization of the pulses is as close as possible. Further, when the first laser light and the second laser light are pulsed laser lights, when these lights are irradiated so as to be spatially overlapped (overlapped) in the CBO crystal, the light pulse is high. Sum frequency mixing can be performed more efficiently using the peak power. Similarly, even when the first laser light and the second laser light are continuous waves, it is more efficient to irradiate these lights so that they are spatially overlapped (overlapped) in the CBO crystal. Frequency mixing can be performed. The wavelength of the third laser beam that can be generated according to the present invention is 170 to 178 nm as described above. The wavelength of the third laser light is preferably 170 to 177 nm, and the shorter the wavelength, the better, for example, 175 nm. In this way, short-wavelength light in particular among ultraviolet light is sometimes referred to as “vacuum ultraviolet light”. In addition, vacuum ultraviolet light and laser light are sometimes referred to as “vacuum ultraviolet laser light”. However, these definitions do not limit or limit the present invention. For example, “vacuum ultraviolet light” was named because it was difficult in the prior art to penetrate the atmosphere. However, in practice, vacuum ultraviolet light can be transmitted through the atmosphere to some extent, and in the vacuum ultraviolet light of the present invention, the transmittance in the atmosphere is not limited or limited. In the present invention, the wavelength of vacuum ultraviolet light is not particularly limited. In the present invention, “the pulse timing is synchronized” with respect to two or more laser beams means that the period and phase of the two or more laser beam pulses are appropriate for performing sum frequency mixing or the like. It means being synchronized.

[1:第1レーザ光照射手段]
本発明において、前記第1レーザ光照射手段は、特に制限されないが、例えば以下の通りである。
[1: First laser beam irradiation means]
In the present invention, the first laser light irradiation means is not particularly limited, but is as follows, for example.

前記第1レーザ光照射手段は、例えば、外部共振器を含み、前記第1レーザ光が、前記外部共振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第1レーザ光照射手段は、例えば、光パラメトリック発振器を含み、前記第1レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第1レーザ光照射手段は、例えば、内部共振器を含み、前記第1レーザ光が、前記内部共振器による共振を経た光であっても良い。これら外部共振器、光パラメトリック発振器または内部共振器による共振を用いれば、前記第1レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。また、第1レーザ光は、前述の通り、連続波でもパルス波でも良い。   The first laser light irradiation means may include, for example, an external resonator, and the first laser light may be light that has undergone resonance by the external resonator. Further, the first laser light irradiation means may include, for example, an optical parametric oscillator, and the first laser light may be light that has undergone resonance by the optical parametric oscillator. Further, the first laser light irradiation means may include, for example, an internal resonator, and the first laser light may be light that has undergone resonance by the internal resonator. Use of resonance by these external resonators, optical parametric oscillators, or internal resonators is preferable from the viewpoints of generation efficiency, reliability, device life, etc. of the first laser light. Further, as described above, the first laser light may be a continuous wave or a pulse wave.

前記第1レーザ光照射手段は、例えば、CLBO(CsLiB10)結晶を含み、前記第1レーザ光が、前記CLBO結晶から発生したレーザ光であることが、前記第1レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。この場合、前記第1レーザ光の波長は特に制限されないが、好ましくは193〜199nmの範囲である。前記CLBO結晶の形態は特に制限されないが、単結晶であることが特に好ましい。前記CLBO結晶は、後述の和周波混合手段として用いても良いし、他の手段として用いても良い。 The first laser beam irradiation means includes, for example, a CLBO (CsLiB 6 O 10 ) crystal, and the generation efficiency of the first laser beam is that the first laser beam is a laser beam generated from the CLBO crystal. From the viewpoints of reliability, device life and the like. In this case, the wavelength of the first laser beam is not particularly limited, but is preferably in the range of 193 to 199 nm. The form of the CLBO crystal is not particularly limited, but is preferably a single crystal. The CLBO crystal may be used as a sum frequency mixing means described later, or may be used as another means.

また、前記第1レーザ光照射手段は、例えば、第1(A)レーザ光発生手段と、第1(B)レーザ光発生手段と、前記第1(A)レーザ光および第1(B)レーザ光の2つの和周波混合により第1レーザ光を得る和周波混合手段を含んでいても良い。前記第1(A)レーザ光の波長は特に制限されないが、例えば235〜270nm、好ましくは240〜250nm、特に好ましくは244nmである。前記第1(B)レーザ光の波長も特に制限されないが、例えば1030〜1080nm、好ましくは1045〜1070nm、特に好ましくは1064nmである。この場合において、前記第1レーザ光の波長も特に制限されない。一例として、前記第1(A)レーザ光の波長が244nm、前記第1(B)レーザ光の波長が1064nmである場合に、前記第1レーザ光の波長が198〜199nm(例えば198.5nm)であっても良い。前記第1(A)レーザ光および第2レーザ光(B)は、それぞれ、連続波でもパルス波(パルスレーザ光)でも良い。前記第1(A)レーザ光および第2レーザ光(B)がパルスレーザ光である場合は、前記第1(A)レーザ光および第2レーザ光(B)のパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、和周波混合の効率が向上するという観点から好ましい。   Further, the first laser light irradiation means includes, for example, a first (A) laser light generation means, a first (B) laser light generation means, the first (A) laser light, and a first (B) laser. Sum frequency mixing means for obtaining the first laser beam by mixing the two sum frequencies of light may be included. The wavelength of the first (A) laser beam is not particularly limited, but is, for example, 235 to 270 nm, preferably 240 to 250 nm, and particularly preferably 244 nm. The wavelength of the first (B) laser beam is not particularly limited, but is, for example, 1030 to 1080 nm, preferably 1045 to 1070 nm, and particularly preferably 1064 nm. In this case, the wavelength of the first laser beam is not particularly limited. For example, when the wavelength of the first (A) laser beam is 244 nm and the wavelength of the first (B) laser beam is 1064 nm, the wavelength of the first laser beam is 198 to 199 nm (for example, 198.5 nm). It may be. Each of the first (A) laser beam and the second laser beam (B) may be a continuous wave or a pulse wave (pulse laser beam). When the first (A) laser beam and the second laser beam (B) are pulse laser beams, the timings of the pulses of the first (A) laser beam and the second laser beam (B) are as close as possible to each other. Synchronizing with timing is preferable from the viewpoint of improving the efficiency of sum frequency mixing.

以下、前記第1(A)レーザ光発生手段、前記第1(B)レーザ光発生手段、および前記和周波混合手段のそれぞれについて説明する。   Hereinafter, each of the first (A) laser light generation means, the first (B) laser light generation means, and the sum frequency mixing means will be described.

[1−1.第1(A)レーザ光発生手段]
前記第1(A)レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、以下の通りである。
[1-1. First (A) Laser Light Generation Means]
The first (A) laser beam generating means is not particularly limited, but is as follows, for example.

すなわち、本発明に用いる前記第1(A)レーザ光発生手段は、例えば、レーザ光発生装置であって、
基本波を発生する基本波発生手段と、
第1の第二高調波発生手段と、
光パラメトリック発振器と、
第2の第二高調波発生手段と、
第3の第二高調波発生手段とを含み、
前記基本波を前記第1の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第1の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を前記光パラメトリック発振器により共振させ(前記第1の第二高調波発生手段から発生する第二高調波により前記光パラメトリック発振器を励起し)、
前記共振させられた光を前記第2の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第2の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第3の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第1(A)レーザ光とする、
レーザ光発生装置であっても良い。
That is, the first (A) laser beam generating means used in the present invention is, for example, a laser beam generator,
Fundamental wave generating means for generating a fundamental wave;
First second harmonic generation means;
An optical parametric oscillator,
Second second harmonic generation means;
A third second harmonic generation means,
The fundamental wave is converted to a second harmonic by the first second harmonic generation means,
The second harmonic generated from the first second harmonic generation means is resonated by the optical parametric oscillator (the optical parametric oscillator is excited by the second harmonic generated from the first second harmonic generation means. And)
The resonated light is converted into a second harmonic by the second second harmonic generation means,
The second harmonic generated from the second second harmonic generation means is further converted into the second harmonic by the third second harmonic generation means to be the first (A) laser beam,
A laser beam generator may be used.

前記基本波は、連続波でも良いし、パルス波(パルスレーザ光)であっても良い。前記第1(A)レーザ光発生手段が上記の構成である場合、前記基本波は、例えば、パルス波が好ましい。前記基本波の波長は、特に制限されないが、例えば1030〜1080nm、好ましくは1045〜1070nm、特に好ましくは1064nmである。前記第1の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長は、特に制限されないが、前記基本波の波長の2分の1であり、例えば515〜540nm、好ましくは522〜535nm、特に好ましくは532nmである。前記光パラメトリック発振器により共振させられた光の波長は、特に制限されないが、例えば940〜1080nm、好ましくは960〜1000nm、特に好ましくは976nmである。前記第2の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長は、特に制限されないが、前記光パラメトリック発振器により共振させられた光の波長の2分の1であり、例えば470〜540nm、好ましくは480〜500nm、特に好ましくは488nmである。前記第3の第二高調波発生手段から発生する第二高調波、すなわち前記第1(A)レーザ光の波長は、特に制限されないが、前記第2の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長の2分の1であり、例えば235〜270nm、好ましくは240〜250nm、特に好ましくは244nmである。   The fundamental wave may be a continuous wave or a pulse wave (pulse laser beam). When the first (A) laser beam generating means has the above-described configuration, the fundamental wave is preferably a pulse wave, for example. The wavelength of the fundamental wave is not particularly limited, but is, for example, 1030 to 1080 nm, preferably 1045 to 1070 nm, and particularly preferably 1064 nm. The wavelength of the second harmonic generated from the first second harmonic generating means is not particularly limited, but is a half of the wavelength of the fundamental wave, for example, 515 to 540 nm, preferably 522 to 535 nm, Particularly preferred is 532 nm. The wavelength of the light resonated by the optical parametric oscillator is not particularly limited, but is, for example, 940 to 1080 nm, preferably 960 to 1000 nm, and particularly preferably 976 nm. The wavelength of the second harmonic generated from the second second harmonic generation means is not particularly limited, but is a half of the wavelength of light resonated by the optical parametric oscillator, for example, 470 to 540 nm. , Preferably 480 to 500 nm, particularly preferably 488 nm. The second harmonic generated from the third second harmonic generation means, that is, the wavelength of the first (A) laser light is not particularly limited, but the second harmonic generated from the second second harmonic generation means. One half of the wavelength of the second harmonic, for example, 235 to 270 nm, preferably 240 to 250 nm, particularly preferably 244 nm.

前記基本波発生手段は、特に制限されないが、例えば、YDFA(Ytterbium Doped Fiber Amplifier、イッテルビウム添加ファイバ増幅器)、Nd:YAGレーザ光源、Nd:YVOレーザ光源、Nd:YLFレーザ光源、Yb:YAGレーザ光源等でも良い。この場合、前記基本波の波長は、例えば1064nmであるが、厳密に1064nmでなくても、例えば前述のような適宜な波長でも良い。前記第1〜第3の第二高調波発生手段は、特に制限されない。例えば、前記第1〜第3の第二高調波発生手段は、それぞれ、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。前記NLOとしては、例えば、LBO(LiB)結晶、β−BBO結晶、CLBO結晶、SBBO(SrBe)結晶、LN結晶(LiNbO)、KTP結晶(KTiOPO)、周期的分極反転(Periodically−Poled)LN,LT,KTP(PPLN,PPLT,PPKTP)等が挙げられる。前記第1の第二高調波発生手段においては、前記NLOは、LBO結晶、またはKTP,PPLN,PPLT、PPKTPが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第2の第二高調波発生手段においては、前記NLOは、LBO結晶、またはPPLN,PPLT,PPKTPが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第3の第二高調波発生手段においては、前記NLOは、β−BBO結晶、またはCLBO結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記NLOの結晶形も特に制限されず、例えば、typeIでもtypeIIでも良い。なお、本発明において、光パラメトリック発振器(OPO)は、特に制限されないが、例えば、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより光パラメトリック発振を行うものであっても良い。前記NLOとしては、例えば、KTP(KTiOPO)結晶、PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate:周期分極ニオブ酸リチウム)結晶、PPLT(Periodically Poled Lithium Tantalate:周期分極ニオブ酸タンタル)結晶、タンタル酸リチウム(LiTaO)結晶、KTA(KTiOAsO)、RTP(RbTiOAsO)等が挙げられる。 The fundamental wave generating means is not particularly limited, but for example, YDFA (Yterbium Doped Fiber Amplifier), Nd: YAG laser light source, Nd: YVO 4 laser light source, Nd: YLF laser light source, Yb: YAG laser A light source or the like may be used. In this case, the wavelength of the fundamental wave is, for example, 1064 nm, but may not be strictly 1064 nm but may be an appropriate wavelength as described above, for example. The first to third second harmonic generation means are not particularly limited. For example, each of the first to third second harmonic generation means may include an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) and perform conversion to the second harmonic by the NLO. Examples of the NLO include LBO (LiB 3 O 5 ) crystal, β-BBO crystal, CLBO crystal, SBBO (Sr 2 Be 2 B 2 O 7 ) crystal, LN crystal (LiNbO 3 ), and KTP crystal (KTiOPO 4 ). And periodic polarization-reversed LN, LT, KTP (PPLN, PPLT, PPKTP) and the like. In the first second harmonic generation means, the NLO is preferably an LBO crystal, or KTP, PPLN, PPLT, or PPKTP from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. In the second second harmonic generation means, the NLO is preferably an LBO crystal, or PPLN, PPLT, or PPKTP from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. In the third second harmonic generation means, the NLO is preferably a β-BBO crystal or a CLBO crystal from the viewpoint of the second harmonic generation efficiency and the like. The crystal form of the NLO is not particularly limited, and may be, for example, type I or type II. In the present invention, the optical parametric oscillator (OPO) is not particularly limited. For example, the optical parametric oscillator (OPO) may include an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) and perform optical parametric oscillation using the NLO. Examples of the NLO include a KTP (KTiOPO 4 ) crystal, a PPLN (Periodically Polinated Lithium Niobate) crystal, a PPLT (Periodically Poled Lithium Tantalate) Lithium Tantalumate (O 3) ) Crystal, KTA (KTiOAsO 4 ), RTP (RbTiOAsO 4 ) and the like.

前記基本波発生手段、前記第1の第二高調波発生手段、前記第2の第二高調波発生手段、前記第3の第二高調波発生手段、および前記光パラメトリック発振器の各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前述した波長変換、光パラメトリック発振等の各動作が可能であれば良い。また、例えば、前記第2の第二高調波発生手段および前記第3の第二高調波発生手段の2つは、これらに代えて、1つの、または3つ以上の適宜な高調波発生手段を用い、適切な波長を得るようにしても良い。また、前記第1(A)レーザ光発生手段は、これら以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。   Position of each component of the fundamental wave generating means, the first second harmonic generating means, the second second harmonic generating means, the third second harmonic generating means, and the optical parametric oscillator The relationship, the coupling relationship, and the like are not particularly limited as long as the operations such as wavelength conversion and optical parametric oscillation described above are possible. Further, for example, two of the second second harmonic generation means and the third second harmonic generation means are replaced with one, or three or more appropriate harmonic generation means. It may be used to obtain an appropriate wavelength. Further, the first (A) laser beam generating means may or may not contain other components as appropriate.

さらに、前記第1(A)レーザ光発生手段は、例えば、
励起光を発生する励起光発生手段と、
VECSEL(外部共振器型面発光レーザ)と、
1または複数の高調波発生手段とを含み、
前記励起光を直接前記VECSELにより共振させ、
前記共振させられた光を前記高調波発生手段によって高調波に変換して前記第1(A)レーザ光とするレーザ光発生装置であっても良い。前記励起光は、連続波でもパルス波でもよいが、例えば連続波が好ましい。前記励起光の波長は、特に制限されないが、例えば780〜830nm、好ましくは800〜820nm、より好ましくは805〜815nmである。前記励起光発生手段は、特に制限されないが、例えば、高出力横多モード半導体レーザ、半導体レーザアレイ等が挙げられる。前記VECSELの形態は特に制限されないが、例えば、VECSELチップとVECSEL共振器とを含む形態であっても良い。前記VECSELチップとしては、特に制限されないが、例えば、InGaAs量子井戸等が挙げられる。前記高調波発生手段は特に制限されないが、例えば、前記第2の第二高調波発生手段および前記第3の第二高調波発生手段と同じであっても良い。すなわち、前記共振させられた光を前記第2の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、前記第2の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第3の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第1(A)レーザ光としても良い。
Further, the first (A) laser light generating means is, for example,
Excitation light generating means for generating excitation light;
VECSEL (external cavity surface emitting laser);
One or more harmonic generation means,
Resonating the excitation light directly with the VECSEL,
The laser light generator may convert the resonated light into a harmonic by the harmonic generation means and use the first (A) laser light. The excitation light may be a continuous wave or a pulse wave, but for example, a continuous wave is preferable. The wavelength of the excitation light is not particularly limited, but is, for example, 780 to 830 nm, preferably 800 to 820 nm, and more preferably 805 to 815 nm. The excitation light generating means is not particularly limited, and examples thereof include a high-power lateral multimode semiconductor laser and a semiconductor laser array. The form of the VECSEL is not particularly limited. For example, the form may include a VECSEL chip and a VECSEL resonator. The VECSEL chip is not particularly limited, and examples thereof include an InGaAs quantum well. The harmonic generation means is not particularly limited. For example, it may be the same as the second second harmonic generation means and the third second harmonic generation means. That is, the resonated light is converted into a second harmonic by the second second harmonic generation means, and a second harmonic generated from the second second harmonic generation means is further converted into the second harmonic. 3 may be converted into the second harmonic by the second harmonic generation means to obtain the first (A) laser beam.

[1−2.第1(B)レーザ光発生手段]
次に、前記第1(B)レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、YDFA(Ytterbium Doped Fiber Amplifier、イッテルビウム添加ファイバ増幅器)、Nd:YAGレーザ光源、Nd:YVOレーザ光源、Nd:YLFレーザ光源、Yb:YAGレーザ光源等でも良い。この場合、前記第1(B)レーザ光の波長は、例えば1064nmであるが、厳密に1064nmでなくても、例えば前述のような適宜な波長でも良い。
[1-2. First (B) Laser Light Generation Means]
Next, the first (B) laser light generating means is not particularly limited, but for example, YDFA (Yterbium Doped Fiber Amplifier), Nd: YAG laser light source, Nd: YVO 4 laser light source, Nd: A YLF laser light source, a Yb: YAG laser light source, or the like may be used. In this case, the wavelength of the first (B) laser beam is, for example, 1064 nm, but may not be strictly 1064 nm, but may be an appropriate wavelength as described above, for example.

前記第1(B)レーザ光発生手段は、前記第1(A)レーザ光発生手段とは別個であっても良い。また、例えば、前記第1(A)レーザ光発生手段における前記基本波発生手段が、前記第1(B)レーザ光発生手段を兼ね、前記基本波が前記第1(B)レーザ光を兼ねていても良い。この場合、本発明の前記第1レーザ光照射手段は、前記第1(A)レーザ光発生手段と、前記第1(B)レーザ光発生手段と、前記第1(A)レーザ光および第1(B)レーザ光の2つの和周波混合により第1レーザ光を得る手段(和周波混合手段)に加え、基本波分離手段をさらに含むことが好ましい。例えば、前記第1(A)レーザ光照射手段における前記第1の第二高調波発生手段から発生する光を、前記基本波分離手段により第二高調波と基本波とに分離する。そして、前記分離した基本波を前記第1(B)レーザ光とする。この第1(B)レーザ光と、前記第3の第二高調波発生手段から発生する第二高調波である前記第1(A)レーザ光とを、前記和周波混合手段により和周波混合させてレーザ光を発生させる。   The first (B) laser light generating means may be separate from the first (A) laser light generating means. Further, for example, the fundamental wave generating means in the first (A) laser light generating means also serves as the first (B) laser light generating means, and the fundamental wave also serves as the first (B) laser light. May be. In this case, the first laser light irradiation means of the present invention includes the first (A) laser light generation means, the first (B) laser light generation means, the first (A) laser light, and the first (B) In addition to the means (sum frequency mixing means) for obtaining the first laser light by the two sum frequency mixing of the laser light, it is preferable to further include a fundamental wave separation means. For example, the light generated from the first second harmonic generation means in the first (A) laser light irradiation means is separated into a second harmonic and a fundamental wave by the fundamental wave separation means. The separated fundamental wave is used as the first (B) laser beam. The first (B) laser light and the first (A) laser light, which is the second harmonic generated from the third second harmonic generation means, are sum frequency mixed by the sum frequency mixing means. To generate laser light.

[1−3.和周波混合手段]
前記第1(A)レーザ光および前記第1(B)レーザ光の2つの和周波混合により第1レーザ光を得る手段(和周波混合手段)は、特に制限されない。例えば、前記和周波混合手段は、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより和周波混合を行うものであっても良い。前記NLOとしては、例えば、LBO(LiB)結晶、β−BBO(BaB)結晶、CLBO結晶等が挙げられる。これらの中で、β−BBO結晶、CLBO結晶が、第1レーザ光の発生効率および信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。前記NLOの結晶形も特に制限されず、例えば、typeIでもtypeIIでも良い。
[1-3. Sum frequency mixing means]
The means (sum frequency mixing means) for obtaining the first laser light by mixing two sum frequencies of the first (A) laser light and the first (B) laser light is not particularly limited. For example, the sum frequency mixing means may include an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) and perform sum frequency mixing by the NLO. Examples of the NLO include LBO (LiB 3 O 5 ) crystals, β-BBO (BaB 2 O 4 ) crystals, and CLBO crystals. Among these, a β-BBO crystal and a CLBO crystal are preferable from the viewpoints of the generation efficiency and reliability of the first laser beam, the device lifetime, and the like. The crystal form of the NLO is not particularly limited, and may be, for example, type I or type II.

図2の模式図に、前記第1(A)レーザ光発生手段と、前記第1(B)レーザ光発生手段と、前記第1(A)レーザ光および第1(B)レーザ光の2つの和周波混合により第1レーザ光を得る手段(和周波混合手段)を含む第1レーザ光照射手段の一例を示す。図示の通り、この第1レーザ光照射手段は、第1(A)レーザ光照射手段160と、第1(B)レーザ光発生手段102と、和周波混合手段150とを主要構成要素とする。第1(B)レーザ光発生手段102は、第1(A)レーザ光照射手段160における基本波発生手段を兼ねる。第1(A)レーザ光照射手段160は、基本波発生手段102、第1の第二高調波発生手段110、光パラメトリック発振器(OPO)140、第2の第二高調波発生手段120、および第3の第二高調波発生手段130を主要構成要素とする。これら各構成要素の位置関係、結合関係等は、特に制限されず、後述する第1レーザ光照射における各工程を行うことができれば良い。例えば、光パラメトリック発振器(OPO)140および第2の第二高調波発生手段120は、反射鏡4000を主要構成要素とするひとつの共振器の中に配置され、共振器内で増強されたOPOシグナル光を利用することで効率よく第二高調波の発生を行っても良い。   In the schematic diagram of FIG. 2, the first (A) laser light generating means, the first (B) laser light generating means, the first (A) laser light, and the first (B) laser light An example of the 1st laser beam irradiation means containing the means (sum frequency mixing means) which obtains the 1st laser beam by sum frequency mixing is shown. As shown in the figure, the first laser light irradiation means includes a first (A) laser light irradiation means 160, a first (B) laser light generation means 102, and a sum frequency mixing means 150 as main components. The first (B) laser light generation means 102 also serves as the fundamental wave generation means in the first (A) laser light irradiation means 160. The first (A) laser light irradiation means 160 includes a fundamental wave generation means 102, a first second harmonic generation means 110, an optical parametric oscillator (OPO) 140, a second second harmonic generation means 120, and a first The third harmonic generation means 130 of No. 3 is a main component. The positional relationship, coupling relationship, etc. of these components are not particularly limited as long as each step in the first laser beam irradiation described later can be performed. For example, the optical parametric oscillator (OPO) 140 and the second second harmonic generation means 120 are arranged in one resonator having the reflection mirror 4000 as a main component, and an OPO signal enhanced in the resonator. The second harmonic may be efficiently generated by using light.

この第1レーザ光照射手段を用いた第1レーザ光照射は、例えば、以下のようにして行うことができる。以下、図2にしたがって説明する。なお、以下の説明文および図中に示した波長は、説明の便宜のための例示であり、本発明の範囲を逸脱しない限り、これらの波長に限定されるものではない。   The first laser light irradiation using the first laser light irradiation means can be performed as follows, for example. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. Note that the wavelengths shown in the following description and drawings are examples for convenience of explanation, and are not limited to these wavelengths unless departing from the scope of the present invention.

すなわち、まず、図示の通り、基本波発生手段102により、基本波103(1064nm)を発生させる。この基本波を、第1の第二高調波発生手段110により、第1の第二高調波111(532nm)に変換する。第1の第二高調波発生手段110からは、第1の第二高調波111に加えて、未変換の基本波103が発生する。これらを、基本波分離手段(図示せず)により、第1の第二高調波111と未変換の基本波103とに分離する。基本波分離手段は特に制限されないが、例えば、前述の通り、波長選択性反射ミラー等が挙げられる。波長選択性反射ミラーとしては、例えば、誘電体多層膜ミラー等が挙げられる。前記未変換の基本波103(1064nm)は、第1(B)レーザ光として利用する。一方、第1の第二高調波111を光パラメトリック発振器(OPO)140に照射して励起を起こし、光パラメトリック発振器(OPO)140による共振で、共振させられた光141(976nm)を発生させる。共振させられた光141(976nm)を、第2の第二高調波発生手段120により、第2の第二高調波121(488nm)に変換する。このとき、例えば、光パラメトリック発振器(OPO)140および第2の第二高調波発生手段120が、反射鏡4000を主要構成要素とする同じ共振器の中に配置されても良い。次に、第2の第二高調波121(488nm)を、第3の第二高調波発生手段130により、第3の第二高調波131(244nm)に変換する。そして、第3の第二高調波131すなわち第1(A)レーザ光(244nm)を、前記未変換の基本波103すなわち第1(B)レーザ光(1064nm)とともに、和周波混合手段150に照射し、和周波混合させて第1レーザ光101(198.5nm)とする。   That is, first, as shown in the figure, the fundamental wave 103 (1064 nm) is generated by the fundamental wave generating means 102. This fundamental wave is converted into a first second harmonic 111 (532 nm) by the first second harmonic generation means 110. The first second harmonic generation means 110 generates an unconverted fundamental wave 103 in addition to the first second harmonic 111. These are separated into a first second harmonic 111 and an unconverted fundamental wave 103 by fundamental wave separation means (not shown). The fundamental wave separation means is not particularly limited, and examples thereof include a wavelength selective reflection mirror as described above. Examples of the wavelength selective reflection mirror include a dielectric multilayer mirror. The unconverted fundamental wave 103 (1064 nm) is used as the first (B) laser beam. On the other hand, the first second harmonic 111 is irradiated to the optical parametric oscillator (OPO) 140 to cause excitation, and the light 141 (976 nm) resonated by the resonance by the optical parametric oscillator (OPO) 140 is generated. The resonated light 141 (976 nm) is converted into a second second harmonic 121 (488 nm) by the second second harmonic generation means 120. At this time, for example, the optical parametric oscillator (OPO) 140 and the second second harmonic generation means 120 may be disposed in the same resonator having the reflecting mirror 4000 as a main component. Next, the second second harmonic 121 (488 nm) is converted into the third second harmonic 131 (244 nm) by the third second harmonic generation means 130. Then, the third second harmonic 131, that is, the first (A) laser beam (244 nm) is applied to the sum frequency mixing unit 150 together with the unconverted fundamental wave 103, that is, the first (B) laser beam (1064 nm). Then, sum frequency mixing is performed to obtain the first laser beam 101 (198.5 nm).

なお、例えば、第3の第二高調波発生手段130を透過した光が、残留した第2の第二高調波121(図示せず)を含んでいても良い。また、例えば、和周波混合手段150を透過した光が、残留した第3の第二高調波131(図示せず)および残留した基本波103(図示せず)を含んでいてもよい。このような場合、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用するようにしてもよい。これらの場合に限らず、前述の通り、本発明において、光が、複数波長の混合光である場合、その混合光を、必要に応じて波長ごとに分離してもよい。分離手段は特に制限されないが、例えば、前述の通りである。   For example, the light transmitted through the third second harmonic generation means 130 may include the remaining second second harmonic 121 (not shown). Further, for example, the light transmitted through the sum frequency mixing unit 150 may include the remaining third second harmonic 131 (not shown) and the remaining fundamental wave 103 (not shown). In such a case, the transmitted light may be separated for each wavelength by an appropriate separation means, and only necessary light may be used. Not limited to these cases, as described above, in the present invention, when the light is mixed light of a plurality of wavelengths, the mixed light may be separated for each wavelength as necessary. The separation means is not particularly limited, and is as described above, for example.

[2.第2レーザ光照射手段]
次に、前記第2レーザ光照射手段について説明する。
[2. Second laser light irradiation means]
Next, the second laser light irradiation means will be described.

前記第2レーザ光照射手段は特に制限されない。前記第2レーザ光照射手段は、例えば、外部共振器を含み、前記第2レーザ光が、前記外部共振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第2レーザ光照射手段は、例えば、光パラメトリック発振器を含み、前記第2レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第2レーザ光照射手段は、例えば、内部共振器を含み、前記第2レーザ光が、前記内部共振器による共振を経た光であっても良い。これら外部共振器、光パラメトリック発振器または内部共振器による共振を用いれば、前記第2レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。また、前記第2レーザ光は、前述の通り、連続波であっても良いし、パルス波であっても良い。   The second laser light irradiation means is not particularly limited. The second laser beam irradiation means may include, for example, an external resonator, and the second laser beam may be light that has undergone resonance by the external resonator. The second laser light irradiation means may include, for example, an optical parametric oscillator, and the second laser light may be light that has undergone resonance by the optical parametric oscillator. The second laser light irradiation means may include, for example, an internal resonator, and the second laser light may be light that has undergone resonance by the internal resonator. Use of resonance by these external resonators, optical parametric oscillators, or internal resonators is preferable from the viewpoints of generation efficiency, reliability, device life, and the like of the second laser light. Further, as described above, the second laser light may be a continuous wave or a pulse wave.

前記第2レーザ光照射手段は、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)を含み、前記第2レーザ光が、前記エルビウム添加ファイバ増幅器から発生したレーザ光であってもよい。   The second laser light irradiation means may include, for example, an erbium-doped fiber amplifier (EDFA), and the second laser light may be laser light generated from the erbium-doped fiber amplifier.

また、前記第2レーザ光照射手段は、例えば、波長1540〜1565nmのレーザ光を発する単一周波数エルビウム添加ファイバ光源と外部共振器とを含み、前記単一周波数エルビウム添加ファイバ光源から発せられたレーザ光を前記外部共振器で共振させて前記第2レーザ光とすることが好ましい。この場合、前記単一周波数エルビウム添加ファイバ光源から発せられたレーザ光は、連続波でもパルス波でもよいが、例えば、連続波が好ましい。また、この場合、例えば、前記外部共振器内にCBO結晶が配置され、このCBO結晶により前記第1レーザ光と前記第2レーザ光の和周波混合を行うことがより好ましい。これにより、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。この場合において、外部共振器のモードとオーバーラップするように前記第1レーザ光を照射することが特に好ましい。   The second laser light irradiation means includes, for example, a single-frequency erbium-doped fiber light source that emits laser light having a wavelength of 1540 to 1565 nm and an external resonator, and a laser emitted from the single-frequency erbium-doped fiber light source It is preferable that light is resonated by the external resonator to be the second laser light. In this case, the laser light emitted from the single-frequency erbium-doped fiber light source may be a continuous wave or a pulse wave, but for example, a continuous wave is preferable. In this case, for example, it is more preferable that a CBO crystal is disposed in the external resonator, and the first laser beam and the second laser beam are mixed with each other by the CBO crystal. Thereby, sum frequency mixing can be performed more efficiently. In this case, it is particularly preferable to irradiate the first laser beam so as to overlap with the mode of the external resonator.

また、前記第2レーザ光照射手段は、例えば、第2(A)レーザ光を発生する第2(A)レーザ光発生手段と、光パラメトリック発振器を含み、前記第2(A)レーザ光を前記光パラメトリック発振器により共振させて前記第2レーザ光とするものであっても良い。第2(A)レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、YDFA(Ytterbium Doped Fiber Amplifier、イッテルビウム添加ファイバ増幅器)光源、Nd:YAGレーザ光源、Nd:YVOレーザ光源、Nd:YLFレーザ光源、Yb:YAGレーザ光源等でも良い。この場合、前記第2(A)レーザ光の波長は、特に制限されないが、例えば1030〜1080nm、好ましくは1045〜1070nm、特に好ましくは1064nmである。前記光パラメトリック発振器(OPO)も特に制限されないが、例えば、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより光パラメトリック発振を行うものであっても良い。前記NLOとしては、例えば、KTP(KTiOPO)結晶、PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate:周期分極ニオブ酸リチウム)結晶、PPLT(Periodically Poled Lithium Tantalate:周期分極ニオブ酸タンタル)結晶、タンタル酸リチウム(LiTaO)結晶、KTA(KTiOAsO)、RTP(RbTiOPO)等が挙げられる。また、この場合において、前記第2レーザ光の波長は、前述の1540〜1565nmの範囲であれば特に制限されないが、好ましくは1540〜1560nmの範囲であり、より好ましくは1545〜1555nmである。また、前記光パラメトリック発振器から発せられる光にシグナル光とアイドラ光とが存在する場合、前記シグナル光と前記アイドラ光との波長の関係は特に制限されない。一例として、前記第2(A)レーザ光の波長が1064nm、前記シグナル光(前記第2レーザ光)の波長が1540〜1560nmの場合、前記アイドラ光の波長は、例えば、約3400nmであっても良い。 The second laser light irradiation means includes, for example, a second (A) laser light generating means for generating a second (A) laser light and an optical parametric oscillator, and the second (A) laser light is converted into the second (A) laser light. The second laser beam may be resonated by an optical parametric oscillator. The second (A) laser light generating means is not particularly limited, and for example, a YDFA (Yterbium Doped Fiber Amplifier) light source, an Nd: YAG laser light source, an Nd: YVO 4 laser light source, an Nd: YLF laser light source Yb: YAG laser light source or the like may be used. In this case, the wavelength of the second (A) laser light is not particularly limited, but is, for example, 1030 to 1080 nm, preferably 1045 to 1070 nm, and particularly preferably 1064 nm. The optical parametric oscillator (OPO) is not particularly limited. For example, an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) may be included, and optical parametric oscillation may be performed by the NLO. Examples of the NLO include a KTP (KTiOPO 4 ) crystal, a PPLN (Periodically Polinated Lithium Niobate) crystal, a PPLT (Periodically Poled Lithium Tantalate) Lithium Tantalumate (O 3) ) Crystal, KTA (KTiOAsO 4 ), RTP (RbTiOPO 4 ) and the like. In this case, the wavelength of the second laser light is not particularly limited as long as it is in the range of 1540 to 1565 nm, but is preferably in the range of 1540 to 1560 nm, and more preferably 1545 to 1555 nm. In addition, when signal light and idler light are present in the light emitted from the optical parametric oscillator, the relationship between the wavelengths of the signal light and the idler light is not particularly limited. As an example, when the wavelength of the second (A) laser light is 1064 nm and the wavelength of the signal light (second laser light) is 1540 to 1560 nm, the wavelength of the idler light may be about 3400 nm, for example. good.

また、前記第1レーザ光照射手段および前記第2レーザ光照射手段の両方が光パラメトリック発振器を含む場合、例えば、前記第2レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であり、前記第1レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器のアイドラ光を、前記第2レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器により共振させても良い。例えば、前記第1レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器のアイドラ光を、前記第2(A)レーザ光として用いても良い。   In the case where both the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means include an optical parametric oscillator, for example, the second laser light is light that has undergone resonance by the optical parametric oscillator, and the first laser light irradiation means The idler light of the optical parametric oscillator included in the one laser light irradiation unit may be resonated by the optical parametric oscillator included in the second laser light irradiation unit. For example, idler light of an optical parametric oscillator included in the first laser light irradiation means may be used as the second (A) laser light.

[3.第3レーザ光発生手段]
本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法において、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させる第3レーザ光発生手段は、CBO結晶を含む以外は特に制限されない。前記第3レーザ光発生手段としては、例えば、CBO結晶を含むリング共振器、定在波共振器、波長合成/分離素子を含むシングルパスの波長変換装置等が挙げられる。
[3. Third laser light generating means]
In the laser light generating apparatus and laser light generating method of the present invention, the third laser light generating means for sum-frequency mixing the first laser light and the second laser light is not particularly limited except that it includes a CBO crystal. Examples of the third laser light generating means include a ring resonator including a CBO crystal, a standing wave resonator, and a single-pass wavelength conversion device including a wavelength synthesis / separation element.

前記第3レーザ光発生手段において、前記CBO結晶も特に制限されないが、単結晶が特に好ましい。前記CBO結晶の結晶形、大きさ、形状等も特に制限されず、適宜設定可能である。また、前記CBO結晶の製造方法も特に制限されず、例えば、公知の製造方法を適宜用いることができる。なお、本発明に用いるCBO以外の結晶、例えば前記NLO等も、その結晶形、大きさ、形状等は特に制限されず、適宜設定可能である。   In the third laser light generating means, the CBO crystal is not particularly limited, but a single crystal is particularly preferable. The crystal form, size, shape, and the like of the CBO crystal are not particularly limited and can be set as appropriate. Further, the production method of the CBO crystal is not particularly limited, and for example, a known production method can be appropriately used. Note that crystals other than CBO used in the present invention, such as the NLO, are not particularly limited in crystal form, size, shape, etc., and can be set as appropriate.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法の一例について説明する。   Next, an example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

本発明において、前記第1レーザ光および第2レーザ光が連続波である場合、前記第3レーザ光発生手段は、例えば、CBO結晶を含むリング共振器または定在波共振器であっても良い。図3および4に、そのような装置の一例を示す。   In the present invention, when the first laser light and the second laser light are continuous waves, the third laser light generating means may be, for example, a ring resonator or a standing wave resonator including a CBO crystal. . An example of such a device is shown in FIGS.

図3は、図1の装置において、第3レーザ光発生手段300が、CBO結晶を含むリング共振器である装置を示す図である。図示の通り、第3レーザ光発生手段(リング共振器)は、反射鏡4000を主要構成要素とする光共振器内部にCBO結晶310を含む。この反射鏡4000により、第3レーザ光発生手段(リング共振器)300内部で光を共振させることができる。これ以外の構成要素は、図1と同様であり、特に制限されない。第1レーザ光照射手段100および第2レーザ光照射手段は、例えば前述の通りである。第2レーザ光照射手段200は、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)を含む光源、光パラメトリック発振器(OPO)を含む光源等であっても良い。また、同図中、反射鏡4000(ミラー)は複数示しているが、それぞれ特に制限されず、適宜選択可能であり、同一でも異なっていてもよい。例えば、第2レーザ光201が入射するミラーが入力結合鏡で、このミラーのみ反射率がやや低く(例えば97〜99%程度)、他のミラーはそれよりも高反射のものを用いてもよい。このようにすれば、光学的なインピーダンスマッチを満たし、さらに効率の良い波長変換を実現することができる。他の図面における反射鏡4000についても同様である。   FIG. 3 is a diagram showing an apparatus in which the third laser light generating means 300 is a ring resonator including a CBO crystal in the apparatus of FIG. As shown in the figure, the third laser light generating means (ring resonator) includes a CBO crystal 310 inside an optical resonator having a reflecting mirror 4000 as a main component. The reflecting mirror 4000 can resonate the light inside the third laser light generating means (ring resonator) 300. Other components are the same as those in FIG. 1 and are not particularly limited. The first laser light irradiation means 100 and the second laser light irradiation means are as described above, for example. The second laser light irradiation means 200 may be, for example, a light source including an erbium-doped fiber amplifier (EDFA), a light source including an optical parametric oscillator (OPO), or the like. In addition, in the same figure, a plurality of reflecting mirrors 4000 (mirrors) are shown, but they are not particularly limited and can be appropriately selected and may be the same or different. For example, the mirror on which the second laser beam 201 is incident is an input coupling mirror, and only this mirror has a slightly low reflectance (for example, about 97 to 99%), and other mirrors having higher reflection than that may be used. . By doing so, it is possible to realize wavelength conversion that satisfies optical impedance matching and is more efficient. The same applies to the reflecting mirror 4000 in other drawings.

図3の装置を用いたレーザ光発生方法は、CBO結晶310から発生した第3レーザ光301を、反射鏡4000により、第3レーザ光発生手段(リング共振器)300内部で共振させる以外は特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って行うことができる。   The laser light generation method using the apparatus shown in FIG. 3 is particularly effective except that the third laser light 301 generated from the CBO crystal 310 is resonated inside the third laser light generation means (ring resonator) 300 by the reflecting mirror 4000. Without being limited, it can be carried out according to the laser beam generation method of the present invention.

図4の装置は、第3レーザ光発生手段300が、CBO結晶を含む定在波共振器である以外は、図3と同様である。この装置を用いたレーザ光発生方法は、CBO結晶310から発生した第3レーザ光301を、反射鏡4000により、第3レーザ光発生手段(定在波共振器)300内部で増幅(共振)させる以外は特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って行うことができる。   The apparatus of FIG. 4 is the same as that of FIG. 3 except that the third laser light generating means 300 is a standing wave resonator including a CBO crystal. In the laser beam generation method using this apparatus, the third laser beam 301 generated from the CBO crystal 310 is amplified (resonated) inside the third laser beam generating means (standing wave resonator) 300 by the reflecting mirror 4000. Other than the above, there is no particular limitation, and it can be carried out according to the laser beam generation method of the present invention.

なお、本実施例は、前記第1レーザ光および第2レーザ光が連続波である場合として説明した。ただし、前記第1レーザ光および第2レーザ光がパルス波である場合も、前記第3レーザ光発生手段は、本実施例と同様、CBO結晶を含むリング共振器または定在波共振器であっても良い。   In the present embodiment, the case where the first laser beam and the second laser beam are continuous waves has been described. However, even when the first laser beam and the second laser beam are pulse waves, the third laser beam generator is a ring resonator or a standing wave resonator including a CBO crystal, as in the present embodiment. May be.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のその他の一例について説明する。   Next, another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

前述の通り、前記第2レーザ光照射手段は、第2(A)レーザ光を発生する第2(A)レーザ光発生手段と、光パラメトリック発振器を含み、前記第2(A)レーザ光を前記光パラメトリック発振器により共振させて前記第2レーザ光とするものであっても良い。この場合、前記光パラメトリック発振器と、前記第3レーザ光発生手段における前記CBO結晶とが同一共振器内に配置されていても良い。この共振器の形態としては、例えば、リング共振器、定在波共振器等が挙げられる。前記第2(A)レーザ光発生手段および前記光パラメトリック発振器は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。この場合、前記第2レーザ光は、連続波でもパルス波でも良いが、連続波であることが好ましい。また、この場合、前記第1レーザ光は、連続波でもパルス波でも良いが、連続波であることが好ましい。   As described above, the second laser light irradiation means includes a second (A) laser light generation means for generating a second (A) laser light and an optical parametric oscillator, and the second (A) laser light is supplied to the second laser light irradiation means. The second laser beam may be resonated by an optical parametric oscillator. In this case, the optical parametric oscillator and the CBO crystal in the third laser light generating means may be disposed in the same resonator. Examples of the form of this resonator include a ring resonator and a standing wave resonator. The second (A) laser beam generating means and the optical parametric oscillator are not particularly limited, but are as described above, for example. In this case, the second laser light may be a continuous wave or a pulse wave, but is preferably a continuous wave. In this case, the first laser beam may be a continuous wave or a pulse wave, but is preferably a continuous wave.

図5に、そのようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、第1レーザ光照射手段100と、第2レーザ光照射手段200と、第3レーザ光発生手段300とを主要構成要素とする。第2レーザ光照射手段は、第2(A)レーザ光発生手段102’’と、光パラメトリック発振器(OPO)180とを主要構成要素とする。第2(A)レーザ光発生手段102’’は、特に制限されず、前述の通り、YDFA光源、Nd:YAGレーザ光源等が挙げられる。光パラメトリック発振器(OPO)180は、特に制限されず、前述の通りであるが、例えばPPLN等が好ましい。第3レーザ光発生手段300は、CBO結晶310からなる。CBO結晶310とOPO180とは、リング共振器(リングOPO共振器)4100内に配置されている。リング共振器4100は、反射鏡4000を主要構成要素とし、この反射鏡4000により、内部で光を共振させる。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。   FIG. 5 shows an example of such a laser beam generator. As shown in the figure, this apparatus mainly includes a first laser light irradiation means 100, a second laser light irradiation means 200, and a third laser light generation means 300. The second laser light irradiation means includes a second (A) laser light generation means 102 ″ and an optical parametric oscillator (OPO) 180 as main components. The second (A) laser light generation means 102 ″ is not particularly limited, and examples thereof include a YDFA light source and an Nd: YAG laser light source as described above. The optical parametric oscillator (OPO) 180 is not particularly limited and is as described above. For example, PPLN is preferable. The third laser light generating means 300 is composed of a CBO crystal 310. The CBO crystal 310 and the OPO 180 are arranged in a ring resonator (ring OPO resonator) 4100. The ring resonator 4100 has a reflecting mirror 4000 as a main component, and causes the light to resonate inside by the reflecting mirror 4000. The positional relationship and the coupling relationship of the constituent elements are not particularly limited as long as the laser light generation method described below can be performed.

図5の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、まず、第1レーザ光源100から、第1レーザ光101(190〜200nm)を発生させる。この第1レーザ光101を、リング共振器4100内のCBO結晶310に照射する。一方、第2(A)レーザ光発生手段102’’(YDFA光源等)から、第2(A)レーザ光103’’(例えば1064nm)を発生させ、リング共振器4100内のOPO180に照射する。これにより、OPO180が励起され、第2レーザ光が発生する。この第2レーザ光が、リング共振器4100を構成する反射鏡4000により、共振されるとともに、CBO結晶310に照射される。そして、CBO結晶310(第3レーザ光発生手段300)に照射された第1レーザ光101および第2レーザ光が、CBO結晶310により和周波混合され、第3レーザ光301が発生する。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 5 can be performed as follows, for example. That is, first, the first laser light 101 (190 to 200 nm) is generated from the first laser light source 100. The first laser beam 101 is irradiated to the CBO crystal 310 in the ring resonator 4100. On the other hand, a second (A) laser beam 103 ″ (for example, 1064 nm) is generated from the second (A) laser beam generating means 102 ″ (YDFA light source or the like), and irradiated to the OPO 180 in the ring resonator 4100. Thereby, the OPO 180 is excited and the second laser beam is generated. The second laser light is resonated by the reflecting mirror 4000 constituting the ring resonator 4100 and is irradiated to the CBO crystal 310. Then, the first laser light 101 and the second laser light irradiated on the CBO crystal 310 (third laser light generating means 300) are sum-frequency mixed by the CBO crystal 310, and the third laser light 301 is generated.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。   Next, still another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルス波である場合、前記第3レーザ光発生手段は、例えば、前記CBO結晶が共振器内に格納されておらず、前記CBO結晶に前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を直接照射するものであっても良い。また、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光は、いわゆるシングルパスで和周波混合するようにしても良い。   When the first laser light and the second laser light are pulse waves, the third laser light generation means may be configured such that, for example, the CBO crystal is not stored in a resonator, and the CBO crystal has the first laser light. A laser beam and the second laser beam may be directly irradiated. The first laser beam and the second laser beam may be sum-frequency mixed by a so-called single pass.

図6に、そのような装置の例を示す。同図は、第3レーザ光発生手段300がCBO結晶310から形成され、CBO結晶310が共振器内に格納されていない例を示す。これ以外は、同図の装置は特に制限されず、図1と同様である。CBO結晶310は、例えば、適宜な容器内に格納され、第3レーザ光発生手段300を形成していてもよい。   FIG. 6 shows an example of such a device. The figure shows an example in which the third laser light generating means 300 is formed from a CBO crystal 310 and the CBO crystal 310 is not stored in the resonator. Except for this, the apparatus of the figure is not particularly limited and is the same as that of FIG. For example, the CBO crystal 310 may be stored in an appropriate container to form the third laser light generating means 300.

図6の装置を用いたレーザ光発生方法も特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って適宜行うことができる。同図では、CBO結晶310を透過した光が、第3レーザ光301に加え、残留の第1レーザ光101および第2レーザ光201を含む場合を示した。この場合、前述の通り、波長選択性ミラー等により第3レーザ光301とそれ以外の光を分離し、第3レーザ光301のみを利用するようにしてもよい。   The laser light generation method using the apparatus of FIG. 6 is not particularly limited, and can be appropriately performed according to the laser light generation method of the present invention. In the figure, the case where the light transmitted through the CBO crystal 310 includes the remaining first laser light 101 and second laser light 201 in addition to the third laser light 301 is shown. In this case, as described above, only the third laser beam 301 may be used by separating the third laser beam 301 and the other light by a wavelength selective mirror or the like.

なお、前述の通り、例えば、前記CBO結晶がブリュスタカットの結晶である場合、波長によって適切な入射角が異なる。このため、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を適切な入射角で前記CBO結晶に照射し、効率よく和周波混合させるように、本発明のレーザ光発生装置を設定することが好ましい。   As described above, for example, when the CBO crystal is a Brewster cut crystal, an appropriate incident angle varies depending on the wavelength. For this reason, it is preferable to set the laser beam generator of the present invention so that the CBO crystal is irradiated with the first laser beam and the second laser beam at an appropriate incident angle and is efficiently sum-frequency mixed.

また、例えば、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を前記CBO結晶に対し垂直入射させる(照射する)場合、誘電体多層膜ミラーを用いて前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を重ね合わせてから入射させて(照射して)もよい。図7に、そのような装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、二つの波長選択性反射ミラー5000および5000’を含むことと、第1レーザ光101および第2レーザ光201の入射方向がCBO結晶310に対し垂直であること以外は、図6の装置と同様である。各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。   Further, for example, when the first laser beam and the second laser beam are perpendicularly incident (irradiated) on the CBO crystal, the first laser beam and the second laser beam are emitted using a dielectric multilayer mirror. It may be incident after being superimposed (irradiated). FIG. 7 shows an example of such a device. As shown in the figure, this apparatus includes two wavelength-selective reflecting mirrors 5000 and 5000 ′, and the incident directions of the first laser beam 101 and the second laser beam 201 are perpendicular to the CBO crystal 310. This is the same as the apparatus shown in FIG. The positional relationship, coupling relationship, and the like of each component are not particularly limited as long as the laser light generation method described below can be performed.

この装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、まず、第1レーザ光照射手段100から第1レーザ光101を発生させる。そして、第1レーザ光101を、波長選択性反射ミラー5000の片面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第1レーザ光101は、波長選択性反射ミラー5000の前記面により反射される。一方、第2レーザ光照射手段200から第2レーザ光201を発生させる。そして、第2レーザ光201を、波長選択性反射ミラー5000の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第2レーザ光201は、波長選択性ミラー5000を透過し、第1レーザ光101と重ね合わせられて、第1レーザ光101と同方向に進行する。重ね合わせられた第1レーザ光101と第2レーザ光201を、CBO結晶310に対し垂直に照射する。第1レーザ光101と第2レーザ光201は、CBO結晶310により和周波混合させられて第3レーザ光301となる。CBO結晶310を透過した光は、第3レーザ光301に加え、残留の第1レーザ光101と第2レーザ光201を含む。これら透過光を、波長選択性反射ミラー5000’の片面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第1レーザ光101と第2レーザ光201は、波長選択性反射ミラー5000’により反射され、第3レーザ光301のみが波長選択性反射ミラー5000’を透過する。これにより、第3レーザ光301とそれ以外の光を分離し、第3レーザ光301のみを利用することができる。   The laser beam generation method using this apparatus can be performed as follows, for example. That is, first, the first laser light 101 is generated from the first laser light irradiation means 100. Then, the first laser beam 101 is applied to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. The first laser beam 101 is reflected by the surface of the wavelength selective reflection mirror 5000. On the other hand, the second laser light 201 is generated from the second laser light irradiation means 200. Then, the second laser beam 201 is applied to the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. The second laser beam 201 passes through the wavelength selective mirror 5000, is superimposed on the first laser beam 101, and travels in the same direction as the first laser beam 101. The superimposed first laser beam 101 and second laser beam 201 are irradiated perpendicularly to the CBO crystal 310. The first laser light 101 and the second laser light 201 are sum-frequency mixed by the CBO crystal 310 to become the third laser light 301. The light transmitted through the CBO crystal 310 includes the remaining first laser light 101 and second laser light 201 in addition to the third laser light 301. The transmitted light is irradiated on one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 'from a direction inclined with respect to the surface. The first laser beam 101 and the second laser beam 201 are reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 ', and only the third laser beam 301 is transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000'. As a result, the third laser beam 301 can be separated from the other light, and only the third laser beam 301 can be used.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。   Next, still another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

図8に、本実施例のレーザ光発生装置を模式的に示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第1レーザ光照射手段100、第2レーザ光照射手段200および第3レーザ光発生手段300を主要構成要素とする。第3レーザ光発生手段300は、CBO結晶を含む。   FIG. 8 schematically shows the laser beam generator of this embodiment. As shown in the figure, this laser light generation apparatus includes a first laser light irradiation unit 100, a second laser light irradiation unit 200, and a third laser light generation unit 300 as main components. The third laser light generating means 300 includes a CBO crystal.

第1レーザ光照射手段100は、第1(A)レーザ光発生手段160と、第1(B)レーザ光発生手段102’と、和周波混合手段150とを主要構成要素とする。第1(A)レーザ光発生手段160は、励起光発生手段102’’’、VECSEL170、第2の第二高調波発生手段120および第3の第二高調波発生手段130を主要構成要素とする。すなわち、第1(A)レーザ光発生手段160は、第1の第二高調波発生手段110および光パラメトリック発振器140に代えてVECSEL170を含む。VECSEL170は、例えば940〜1080nmの波長のレーザ光で発振し、前述の実施例における光パラメトリック発振器と同等の機能を有する。VECSELの構成等は特に制限されないが、例えば前述の通りであり、VECSELチップとVECSEL共振器を含む構成等であっても良い。励起光発生手段102’’’は、特に制限されないが、例えば、前述の通りである。これら以外は、図8に示す第1(A)レーザ光発生手段160は、図2と同様である。   The first laser light irradiation means 100 includes a first (A) laser light generation means 160, a first (B) laser light generation means 102 ', and a sum frequency mixing means 150 as main components. The first (A) laser light generation means 160 includes the excitation light generation means 102 ′ ″, the VECSEL 170, the second second harmonic generation means 120, and the third second harmonic generation means 130 as main components. . That is, the first (A) laser light generation means 160 includes a VECSEL 170 instead of the first second harmonic generation means 110 and the optical parametric oscillator 140. The VECSEL 170 oscillates with laser light having a wavelength of 940 to 1080 nm, for example, and has a function equivalent to that of the optical parametric oscillator in the above-described embodiment. The configuration of the VECSEL is not particularly limited, but is as described above, for example, and may be a configuration including a VECSEL chip and a VECSEL resonator. The excitation light generation means 102 ″ ″ is not particularly limited, but is as described above, for example. Except for these, the first (A) laser beam generating means 160 shown in FIG. 8 is the same as FIG.

なお、本発明において、高調波発生手段および和周波混合手段(例えば、図6における第2の第二高調波発生手段120、第3の第二高調波発生手段130および和周波混合手段150等)の形態は特に制限されない。例えば、図3または4に示したような構造のリング共振器または定在波共振器等の形態であり、CBO結晶に代えて適切なNLO等を含むものであっても良い。前記NLOは特に制限されず、波長等に応じて適宜選択すればよい。前記NLOの具体例としては、特に制限されないが、例えば、前述の各種NLO等が挙げられる。   In the present invention, harmonic generation means and sum frequency mixing means (for example, second second harmonic generation means 120, third second harmonic generation means 130, and sum frequency mixing means 150 in FIG. 6). The form is not particularly limited. For example, the ring resonator or the standing wave resonator having the structure shown in FIG. 3 or 4 may be used, and an appropriate NLO or the like may be included instead of the CBO crystal. The NLO is not particularly limited and may be appropriately selected according to the wavelength or the like. Specific examples of the NLO are not particularly limited, and examples thereof include the above-described various NLOs.

次に、第2レーザ光照射手段200は、第2(A)レーザ光発生手段102’’と、光パラメトリック発振器180とを主要構成要素とする。   Next, the second laser light irradiation means 200 includes the second (A) laser light generation means 102 ″ and the optical parametric oscillator 180 as main components.

第1(B)レーザ光発生手段102’および第2(A)レーザ光発生手段102’’は、特に制限されないが、例えば、YDFA(Ytterbium Doped Fiber Amplifier、イッテルビウム添加ファイバ増幅器)光源、Nd:YAGレーザ光源、Nd:YVOレーザ光源、Nd:YLFレーザ光源、Yb:YAGレーザ光源等でも良い。これらは、それぞれ別個の光源を用いても良いが、同一の光源を用いてもよい。 The first (B) laser light generating means 102 ′ and the second (A) laser light generating means 102 ″ are not particularly limited. For example, a YDFA (Yterbium Doped Fiber Amplifier) light source, Nd: YAG A laser light source, an Nd: YVO 4 laser light source, an Nd: YLF laser light source, a Yb: YAG laser light source, or the like may be used. These may use separate light sources, but may use the same light source.

図8において、前記各構成要素は、特に制限されないが、例えば、図1および2と同様であり、前述の説明通りである。前記各構成要素の位置関係、結合関係等も、特に制限されず、後述のレーザ光発生方法における各工程を行うことができればよい。また、第1レーザ光101、第2レーザ光201および第3レーザ光301の波長は特に制限されず、本発明の範囲を逸脱しない波長であれば良い。励起光103’’’の波長も特に制限されないが、例えば前述の通りである。第1(B)レーザ光103’および第2(A)レーザ103’’の波長は、特に制限されないが、例えば、前述の通りである。VECSELにより発振する光171の波長は、特に制限されないが、例えば940〜1080nm、好ましくは960〜1000nm、より好ましくは974〜978nmである。第2の第二高調波121の波長は、特に制限されないが、光171の波長の半分であり、例えば470〜540nm、好ましくは480〜500nm、より好ましくは487〜489nmである。第3の第二高調波131の波長は、特に制限されないが、第2の第二高調波121の波長の半分であり、例えば235〜270nm、好ましくは240〜250nm、より好ましくは243.5〜244.5nmである。   In FIG. 8, each component is not particularly limited. For example, it is the same as in FIGS. 1 and 2, and is as described above. The positional relationship, the coupling relationship, etc. of the constituent elements are not particularly limited as long as each step in the laser beam generation method described later can be performed. Further, the wavelengths of the first laser beam 101, the second laser beam 201, and the third laser beam 301 are not particularly limited as long as they do not deviate from the scope of the present invention. The wavelength of the excitation light 103 ″ ″ is not particularly limited, but is as described above, for example. The wavelengths of the first (B) laser beam 103 ′ and the second (A) laser 103 ″ are not particularly limited, but are as described above, for example. The wavelength of the light 171 oscillated by VECSEL is not particularly limited, but is, for example, 940 to 1080 nm, preferably 960 to 1000 nm, and more preferably 974 to 978 nm. The wavelength of the second second harmonic 121 is not particularly limited, but is half the wavelength of the light 171, for example, 470 to 540 nm, preferably 480 to 500 nm, and more preferably 487 to 489 nm. The wavelength of the third second harmonic 131 is not particularly limited, but is half the wavelength of the second second harmonic 121, for example, 235 to 270 nm, preferably 240 to 250 nm, more preferably 243.5 to 244.5 nm.

図8の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図8中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 8 can be performed as follows, for example. In the following description and the description in FIG. 8, the forming material of each component and the wavelength of light are examples for convenience of description, and are not limited thereto.

すなわち、まず、励起光発生手段102’’’(励起光源)から励起光103’’’(810nm)を発生させる。この基本波103を、VECSEL170により共振させ、共振させられた光171(976nm)とする。その光171を、第2の第二高調波発生手段120(LBO結晶を含む)により、第2の第二高調波121(488nm)に変換する。さらに、第2の第二高調波121(488nm)を、第3の第二高調波発生手段131(CLBO結晶を含む)により、第3の第二高調波131すなわち第1(A)レーザ光(244nm)に変換する。   That is, first, excitation light 103 ″ ″ (810 nm) is generated from excitation light generation means 102 ″ ″ (excitation light source). The fundamental wave 103 is resonated by the VECSEL 170 to obtain a resonated light 171 (976 nm). The light 171 is converted into the second second harmonic 121 (488 nm) by the second second harmonic generation means 120 (including the LBO crystal). Further, the second second harmonic 121 (488 nm) is converted into the third second harmonic 131, that is, the first (A) laser beam (including the CLBO crystal) by the third second harmonic generating means 131 (including the CLBO crystal). 244 nm).

一方、第1(B)レーザ光発生手段102’(YDFA光源)から第1(B)レーザ光103’(1064nm)を発生させる。そして、第3の第二高調波131すなわち第1(A)レーザ光(244nm)を、第1(B)レーザ光103’(1064nm)とともに、和周波混合手段150に照射し、和周波混合させて第1レーザ光101(198〜199nm、例えば198.5nm)とする。   On the other hand, the first (B) laser beam 103 '(1064 nm) is generated from the first (B) laser beam generator 102' (YDFA light source). Then, the third second harmonic 131, that is, the first (A) laser beam (244 nm) is applied to the sum frequency mixing means 150 together with the first (B) laser beam 103 ′ (1064 nm) to perform sum frequency mixing. The first laser beam 101 (198 to 199 nm, for example 198.5 nm).

さらに、第2(A)レーザ光発生手段102’’(YDFA光源)から第2(A)レーザ光103’’(1064nm)を発生させる。この第2(A)レーザ光103’’(1064nm)を、光パラメトリック発振器180(PPLNを含む)に照射して励起させ、発振により第2レーザ光201(1540nm)とする。そして、第1レーザ光101(198〜199nm、例えば198.5nm)と、第2レーザ光201(1540〜1565nm)とを、CBO結晶を含む第3レーザ光発生手段300に照射し、前記CBO結晶により和周波混合させて、第3レーザ光301(170〜178nm、例えば175nm)とする。このようにして、図8の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   Further, the second (A) laser beam generating means 102 ″ (YDFA light source) generates the second (A) laser beam 103 ″ (1064 nm). The second (A) laser beam 103 ″ (1064 nm) is irradiated and excited by irradiating the optical parametric oscillator 180 (including PPLN) to generate second laser light 201 (1540 nm) by oscillation. Then, the first laser beam 101 (198 to 199 nm, for example, 198.5 nm) and the second laser beam 201 (1540 to 1565 nm) are irradiated to the third laser beam generating means 300 including the CBO crystal, and the CBO crystal is irradiated. To make the third laser light 301 (170 to 178 nm, for example, 175 nm). In this way, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 8 can be performed.

図8の場合において、各光は、連続波でもパルス光でも良い。また、例えば、第1レーザ光101が連続波であり、光パラメトリック発振器180と、CBO結晶を含む第3レーザ光発生手段300とが同一容器内に格納され、このCBO結晶により第1レーザ光101と第2レーザ光201の和周波混合を行うことがより好ましい。この構成によれば、前記CBO結晶に照射される第2レーザ光201の強度が強くなるため、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。この場合において、光パラメトリック発振器180と、CBO結晶を含む第3レーザ光発生手段300とが格納された容器は、例えば、図5に示したようなリング共振器(リングOPO共振器)等の形態をとっていてもよい。   In the case of FIG. 8, each light may be continuous wave or pulsed light. Further, for example, the first laser beam 101 is a continuous wave, and the optical parametric oscillator 180 and the third laser beam generating means 300 including the CBO crystal are stored in the same container, and the first laser beam 101 is stored by this CBO crystal. It is more preferable to perform sum frequency mixing of the laser beam 201 and the second laser beam 201. According to this configuration, since the intensity of the second laser light 201 applied to the CBO crystal is increased, the sum frequency mixing can be performed more efficiently. In this case, the container in which the optical parametric oscillator 180 and the third laser light generating means 300 including the CBO crystal are stored is, for example, in the form of a ring resonator (ring OPO resonator) as shown in FIG. You may have taken.

また、例えば、前記第2(A)レーザ光照射手段102’’を単一周波数エルビウム添加ファイバ光源に代え、共振器としてOPO180に代えて外部共振器を用いても良い。この場合において、前記外部共振器内にCBO結晶が配置され、前記外部共振器がEDFA光源にロックされ、その出力光が共振し、第2レーザ光201となることが好ましい。これにより、前記CBO結晶を用いた第1レーザ光101と第2レーザ光201の和周波混合をさらに効率よく行うことができる。この場合において、外部共振器のモードとオーバーラップするように前記第1レーザ光を照射することが特に好ましい。例えば、前記外部共振器をEDFA出力波長の整数倍にロックして共振器内のパワーを高めることにより、第2レーザ光201の強度を上げ、第1レーザ光101と第2レーザ光201の和周波混合の効率も上げることができる。   Further, for example, the second (A) laser light irradiation means 102 ″ may be replaced with a single frequency erbium-doped fiber light source, and an external resonator may be used instead of the OPO 180 as a resonator. In this case, it is preferable that a CBO crystal is disposed in the external resonator, the external resonator is locked to an EDFA light source, and the output light resonates to become the second laser light 201. Thereby, the sum frequency mixing of the first laser beam 101 and the second laser beam 201 using the CBO crystal can be performed more efficiently. In this case, it is particularly preferable to irradiate the first laser beam so as to overlap with the mode of the external resonator. For example, the intensity of the second laser beam 201 is increased by locking the external resonator to an integral multiple of the EDFA output wavelength to increase the power in the resonator, and the sum of the first laser beam 101 and the second laser beam 201 is increased. The frequency mixing efficiency can also be increased.

さらに、例えば、第1(A)レーザ光発生手段160は、図2または図8の構成に代えて、Arイオンレーザの第二高周波により波長約244nmのレーザ光を得る構成とし、前記波長約244nmのレーザ光を第1(A)レーザ光131としても良い。   Further, for example, the first (A) laser light generation means 160 is configured to obtain laser light having a wavelength of about 244 nm by the second high frequency of the Ar ion laser, instead of the configuration of FIG. 2 or FIG. 8, and the wavelength of about 244 nm. This laser beam may be the first (A) laser beam 131.

さらに、図8において、第2の第二高調波発生手段120、第3の第二高調波発生手段130、和周波混合手段150、第3レーザ光発生手段300等を透過した光は、例えば、残留の入射光を含む複数波長の混合光であっても良い。この場合において、前述の通り、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用しても良い。   Further, in FIG. 8, the light transmitted through the second second harmonic generation means 120, the third second harmonic generation means 130, the sum frequency mixing means 150, the third laser light generation means 300, etc. It may be mixed light having a plurality of wavelengths including residual incident light. In this case, as described above, the transmitted light may be separated for each wavelength by an appropriate separation unit, and only necessary light may be used.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。   Next, still another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

本発明において、前記第1レーザ光(190〜200nm)および前記第2レーザ光(1540〜1565nm)を同期させる方法としては、例えば図2および図8で説明した通り、光パラメトリック発振器を用いる方法がある。また、これ以外に、例えば、変調器に対するトリガを電気的に同期しても良い。すなわち、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第2レーザ光照射手段が、連続波光源と、光変調器と、1または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合において、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第2レーザ光が、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。例えば、図8において、第2レーザ光照射手段200における第2(A)レーザ光発生手段102’’が連続波光源であり、光パラメトリック発振器180に代えて光変調器と光増幅器を有し、連続波103’’を前記光変調器でパルス波に変換し、さらに前記光増幅器により増幅してもよい。前記連続波光源、前記光変調器、および前記光増幅器は、特に制限されない。例えば、光変調器と連続波光源がファイバ結合された簡便な構造のデバイスを用いても良い。また、前記光増幅器は、例えば、ファイバアンプであっても良い。ファイバアンプとしては、例えば、希土類添加ファイバ増幅器が挙げられる。希土類添加ファイバ増幅器としては、特に制限されないが、例えば、EDFA等が挙げられる。すなわち、第2レーザ光照射手段200として、例えば、市販のEDFA光源を用いてもよい。   In the present invention, as a method of synchronizing the first laser beam (190 to 200 nm) and the second laser beam (1540 to 1565 nm), for example, as described in FIGS. 2 and 8, a method using an optical parametric oscillator is used. is there. In addition, for example, a trigger for the modulator may be electrically synchronized. That is, when the first laser light and the second laser light are pulsed laser lights, the second laser light irradiation means includes a continuous wave light source, an optical modulator, and one or a plurality of optical amplifiers. May be. In this case, the continuous wave generated from the continuous wave light source is converted into a pulse wave by the optical modulator, the pulse wave is amplified by the optical amplifier, and the second laser light is converted by the optical modulator and Light that has been amplified by the optical amplifier. For example, in FIG. 8, the second (A) laser light generation means 102 ″ in the second laser light irradiation means 200 is a continuous wave light source, and has an optical modulator and an optical amplifier instead of the optical parametric oscillator 180, The continuous wave 103 ″ may be converted into a pulse wave by the optical modulator and further amplified by the optical amplifier. The continuous wave light source, the optical modulator, and the optical amplifier are not particularly limited. For example, a device having a simple structure in which an optical modulator and a continuous wave light source are fiber-coupled may be used. The optical amplifier may be a fiber amplifier, for example. An example of the fiber amplifier is a rare earth-doped fiber amplifier. Although it does not restrict | limit especially as a rare earth addition fiber amplifier, For example, EDFA etc. are mentioned. That is, for example, a commercially available EDFA light source may be used as the second laser light irradiation unit 200.

また、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第1レーザ光照射手段が、連続波光源と、光変調器と、1または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合において、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第1レーザ光が、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。前記第1レーザ光照射手段における前記連続波光源、前記光変調器、および前記光増幅器は、特に制限されず、例えば、前記第2レーザ光照射手段と同様である。   Further, when the first laser light and the second laser light are pulse laser lights, the first laser light irradiation means includes a continuous wave light source, an optical modulator, and one or a plurality of optical amplifiers. May be. In this case, the continuous wave generated from the continuous wave light source is converted into a pulse wave by the optical modulator, the pulse wave is amplified by the optical amplifier, and the first laser light is converted by the optical modulator and Light that has been amplified by the optical amplifier. The continuous wave light source, the optical modulator, and the optical amplifier in the first laser light irradiation means are not particularly limited, and are the same as, for example, the second laser light irradiation means.

本発明のレーザ光発生装置において、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第1レーザ光照射手段および前記第2レーザ光照射手段が、それぞれ、連続波光源と、光変調器と、1または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光が、それぞれ、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。以下に、このような装置の構成の一例を示す。波長は例示であって、これに限定されず、本発明の範囲を逸脱しない波長であれば良い。

(i)連続波レーザ光源(波長1550nm)を有し、前記連続波レーザ光源が、前記第1レーザ光照射手段における前記連続波光源と、前記第2レーザ光照射手段における前記連続波光源とを兼ねる。
(ii)前記第1レーザ光照射手段が、高調波発生手段をさらに含む。
(iii)前記第1レーザ光が、前記第1レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経て(波長1550nm)、さらに前記高調波発生手段により第八高調波に変換されたパルスレーザ光(波長194nm)である。
(iv)前記第2レーザ光が、前記第2レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経たパルスレーザ光(波長1550nm)である。
(v)前記第3レーザ光が、前記第2レーザ光の第九高調波(波長約172nm)である。

前記第1レーザ光照射手段における前記光増幅器と、前記第2レーザ光照射手段における前記光増幅器とは、特に制限されないが、前述のとおりであり、例えば、それぞれファイバアンプであることが好ましい。前記各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、(i)〜(v)に示した各動作を行うことができれば良い。前記連続波レーザ光源(波長1550nm)は、前記第1レーザ光照射手段と前記第2レーザ光照射手段とで、一つの光源を用いても良いが、それぞれ別個の光源を用いてもよい。前記光変調器は、前記第1レーザ光照射手段と前記第2レーザ光照射手段とでそれぞれ別個の光変調器を用いても良いが、一つの光変調器を前記第1レーザ光照射手段と前記第2レーザ光照射手段とで兼用しても良い。前記光増幅器も、前記第1レーザ光照射手段と前記第2レーザ光照射手段とでそれぞれ別個の光増幅器を用いても良いが、一つの光増幅器を前記第1レーザ光照射手段と前記第2レーザ光照射手段とで兼用しても良い。前記高調波発生手段およびそれにより前記第八高調波を得る方法も、特に制限されない。例えば、前記高調波発生手段が、三つの第二高調波発生手段からなり、それぞれの第二高調波手段を一回ずつ用いて前記第八高調波を得てもよい。また、前記第九高調波すなわち前記第3レーザ光を得るためには、本発明に従い、CBO結晶を用いて前記第1レーザ光(第八高調波)および前記第2レーザ光(基本波)を和周波混合させる。
In the laser beam generator of the present invention, when the first laser beam and the second laser beam are pulsed laser beams, the first laser beam irradiation unit and the second laser beam irradiation unit are respectively a continuous wave light source. And an optical modulator and one or a plurality of optical amplifiers. In this case, the continuous wave generated from the continuous wave light source is converted into a pulse wave by the optical modulator, the pulse wave is amplified by the optical amplifier, and the first laser light and the second laser light are respectively Light that has undergone conversion by the optical modulator and amplification by the optical amplifier. An example of the configuration of such an apparatus is shown below. The wavelength is an exemplification, and is not limited thereto, and may be any wavelength that does not depart from the scope of the present invention.

(I) a continuous wave laser light source (wavelength: 1550 nm), wherein the continuous wave laser light source includes the continuous wave light source in the first laser light irradiation unit and the continuous wave light source in the second laser light irradiation unit. I also serve.
(Ii) The first laser light irradiation means further includes a harmonic generation means.
(Iii) The first laser light undergoes conversion by the optical modulator and amplification by the optical amplifier (wavelength 1550 nm) in the first laser light irradiation means, and further converted into eighth harmonics by the harmonic generation means Pulsed laser light (wavelength 194 nm).
(Iv) The second laser light is pulsed laser light (wavelength 1550 nm) that has undergone conversion by the optical modulator and amplification by the optical amplifier in the second laser light irradiation means.
(V) The third laser beam is a ninth harmonic (wavelength: about 172 nm) of the second laser beam.

The optical amplifier in the first laser light irradiation means and the optical amplifier in the second laser light irradiation means are not particularly limited, but are as described above. For example, each is preferably a fiber amplifier. The positional relationship, coupling relationship, and the like of each component are not particularly limited as long as the operations shown in (i) to (v) can be performed. As the continuous wave laser light source (wavelength 1550 nm), the first laser light irradiation unit and the second laser light irradiation unit may use one light source, but may use separate light sources. The optical modulator may use separate optical modulators for the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means, but one optical modulator may be used as the first laser light irradiation means. The second laser beam irradiating means may also be used. As the optical amplifier, separate optical amplifiers may be used for the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means, respectively, but one optical amplifier is used as the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means. You may also use with a laser beam irradiation means. The harmonic generation means and the method for obtaining the eighth harmonic thereby are not particularly limited. For example, the harmonic generation means may be composed of three second harmonic generation means, and each of the second harmonic means may be used once to obtain the eighth harmonic. In order to obtain the ninth harmonic, that is, the third laser beam, the first laser beam (eighth harmonic) and the second laser beam (fundamental wave) are obtained using a CBO crystal according to the present invention. Mix sum frequency.

図9に、このような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第1レーザ光照射手段100と、第2レーザ光照射手段200と、第3レーザ光発生手段300とを主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、連続波光源104と、光変調器106と、光増幅器108と、第1の第二高調波発生手段110と、分離手段(図示せず)と、第2の第二高調波発生手段120と、第3の第二高調波発生手段130とを主要構成要素とする。連続波光源104と、光変調器106と、光増幅器108と、第1の第二高調波発生手段110と、分離手段(図示せず)は、第2レーザ光照射手段200の構成要素を兼ねており、第2レーザ光照射手段200は、これらを主要構成要素とする。第3レーザ光発生手段300は、CBO結晶を含む。連続波光源104、光変調器106、および光増幅器108は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第1の第二高調波発生手段110、第2の第二高調波発生手段120、および第3の第二高調波発生手段130は、特に制限されない。例えば、前記第1〜第3の第二高調波発生手段は、それぞれ、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。前記NLOとしては、例えば、LBO(LiB)結晶、β−BBO(BaB)結晶、CLBO結晶、SBBO(SrBe)結晶等が挙げられる。前記第1の第二高調波発生手段110において、前記NLOとしては、例えば、LBO結晶、またはPPLNが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第2の第二高調波発生手段120において、前記NLOとしては、例えば、LBO結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。また、前記第3の第二高調波発生手段130は、例えば、複数の高調波発生手段、和周波混合手段等を組み合わせたものであっても良い。前記NLOの結晶形も特に制限されず、例えば、typeIでもtypeIIでも良い。また、図9における前記各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。 FIG. 9 schematically shows an example of such an apparatus. As shown in the figure, this apparatus mainly includes a first laser light irradiation means 100, a second laser light irradiation means 200, and a third laser light generation means 300. The first laser light irradiation means 100 includes a continuous wave light source 104, an optical modulator 106, an optical amplifier 108, a first second harmonic generation means 110, a separation means (not shown), a second The second harmonic generation means 120 and the third second harmonic generation means 130 are main components. The continuous wave light source 104, the optical modulator 106, the optical amplifier 108, the first second harmonic generation means 110, and the separation means (not shown) also serve as components of the second laser light irradiation means 200. The second laser beam irradiation means 200 has these as main components. The third laser light generating means 300 includes a CBO crystal. The continuous wave light source 104, the optical modulator 106, and the optical amplifier 108 are not particularly limited, but are as described above, for example. The first second harmonic generation means 110, the second second harmonic generation means 120, and the third second harmonic generation means 130 are not particularly limited. For example, each of the first to third second harmonic generation means may include an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) and perform conversion to the second harmonic by the NLO. Examples of the NLO include LBO (LiB 3 O 5 ) crystals, β-BBO (BaB 2 O 4 ) crystals, CLBO crystals, SBBO (Sr 2 Be 2 B 2 O 7 ) crystals, and the like. In the first second harmonic generation means 110, as the NLO, for example, LBO crystal or PPLN is preferable from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. In the second second harmonic generation means 120, as the NLO, for example, an LBO crystal is preferable from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. Further, the third second harmonic generation means 130 may be a combination of a plurality of harmonic generation means, sum frequency mixing means, and the like. The crystal form of the NLO is not particularly limited, and may be, for example, type I or type II. In addition, the positional relationship, coupling relationship, and the like of the respective components in FIG. 9 are not particularly limited as long as a laser beam generation method described below can be performed.

図9の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図9中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源104から、連続波105(波長1550nm)を発生させる。この連続波105を、光変調器106により、パルス波107(波長1550nm)に変換する。さらに、パルス波107を、光増幅器108により増幅し、基本波201(波長1550nm)とする。基本波201を、第1の第二高調波発生手段110により、第二高調波111(波長775nm)に変換する。さらに、第1の第二高調波発生手段110を透過した光を、分離手段(図示せず)により、第二高調波111(波長775nm)と、残留した基本波201(波長1550nm)とに分離する。この残留した基本波201を、第2レーザ光とする。さらに、第二高調波111(波長775nm)を、第2の第二高調波発生手段120により、第四高調波121(波長388nm)に変換する。第四高調波121を、第3の第二高調波発生手段130により、第八高調波すなわち第1レーザ光101(波長194nm)に変換する。そして、第1レーザ光101(波長194nm)と第2レーザ光201(波長1550nm)を、第3レーザ光発生手段中のCBO結晶に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第3レーザ光301(波長172nm)を発生させる。以上のようにして、図9の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 9 can be performed as follows, for example. In the following description and the description in FIG. 9, the wavelength is an example for convenience of description and is not limited thereto. That is, first, a continuous wave 105 (wavelength 1550 nm) is generated from the continuous wave light source 104. The continuous wave 105 is converted into a pulse wave 107 (wavelength 1550 nm) by the optical modulator 106. Further, the pulse wave 107 is amplified by the optical amplifier 108 to obtain a fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm). The fundamental wave 201 is converted into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) by the first second harmonic generation means 110. Further, the light transmitted through the first second harmonic generation means 110 is separated into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the remaining fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) by the separation means (not shown). To do. This remaining fundamental wave 201 is used as the second laser beam. Further, the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) is converted into the fourth harmonic 121 (wavelength 388 nm) by the second second harmonic generation means 120. The fourth harmonic 121 is converted by the third second harmonic generation means 130 into the eighth harmonic, that is, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm). Then, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm) and the second laser beam 201 (wavelength 1550 nm) are irradiated to the CBO crystal in the third laser beam generating means, and the sum frequency mixing is performed to obtain the ninth harmonic, that is, the third laser. Light 301 (wavelength 172 nm) is generated. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 9 can be performed.

なお、図9の装置は、種々の変更が可能である。例えば、第2レーザ光201は、図9では、第1の第二高調波発生手段110から発生した光を分離して用いているが、これに代えて、第2の第二高調波発生手段120または第3の第二高調波発生手段130から発生した光を分離して用いてもよい。   The apparatus shown in FIG. 9 can be variously changed. For example, in FIG. 9, the second laser light 201 is separated from the light generated from the first second harmonic generation means 110, but instead of this, the second second harmonic generation means is used. The light generated from 120 or the third second harmonic generation means 130 may be separated and used.

また、第1レーザ光照射手段100における高調波発生手段は、例えば、第n高調波と残留基本波との和周波混合により第n+1高調波を発生させる(nは2以上の整数)手段を含んでいてもよい。図10に、そのような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第1レーザ光照射手段100と、第2レーザ光照射手段200と、第3レーザ光発生手段300とを主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、連続波光源104、光変調器106、光増幅器108、第二高調波発生手段110、第三高調波発生手段1030、第四高調波発生手段1040、第五高調波発生手段1050、第六高調波発生手段1060、第七高調波発生手段1070、および第八高調波発生手段1080を主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、第2レーザ光照射手段200を兼ね、第1レーザ光101および第2レーザ光201の両方を発生させることが可能である。第3レーザ光発生手段300は、CBO結晶を含む。連続波光源104、光変調器106、および光増幅器108は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第二高調波発生手段110は、特に制限されないが、例えば図9の装置と同様である。第三高調波発生手段1030、第四高調波発生手段1040、第五高調波発生手段1050、第六高調波発生手段1060、第七高調波発生手段1070、および第八高調波発生手段1080は、特に制限されない。例えば、高調波発生手段1030〜1080は、それぞれ、適宜なNLO(非線形光学結晶)を含み、前記NLOにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。NLOの種類、結晶形等も特に制限されないが、例えば、前述のような種々のNLOが使用可能であり、入射光の波長等に応じて適宜選択することができる。   The harmonic generation means in the first laser light irradiation means 100 is, for example, means for generating the (n + 1) th harmonic by sum frequency mixing of the nth harmonic and the residual fundamental wave (n is an integer of 2 or more). May be included. FIG. 10 schematically shows an example of such an apparatus. As shown in the figure, this apparatus mainly includes a first laser light irradiation means 100, a second laser light irradiation means 200, and a third laser light generation means 300. The first laser light irradiation means 100 includes a continuous wave light source 104, an optical modulator 106, an optical amplifier 108, a second harmonic generation means 110, a third harmonic generation means 1030, a fourth harmonic generation means 1040, and a fifth harmonic. The wave generation means 1050, the sixth harmonic generation means 1060, the seventh harmonic generation means 1070, and the eighth harmonic generation means 1080 are main components. The first laser light irradiation means 100 can also serve as the second laser light irradiation means 200 and can generate both the first laser light 101 and the second laser light 201. The third laser light generating means 300 includes a CBO crystal. The continuous wave light source 104, the optical modulator 106, and the optical amplifier 108 are not particularly limited, but are as described above, for example. The second harmonic generation means 110 is not particularly limited, but is similar to the apparatus of FIG. 9, for example. Third harmonic generation means 1030, fourth harmonic generation means 1040, fifth harmonic generation means 1050, sixth harmonic generation means 1060, seventh harmonic generation means 1070, and eighth harmonic generation means 1080 are: There is no particular limitation. For example, each of the harmonic generation means 1030 to 1080 may include an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) and perform conversion into the second harmonic by the NLO. The type, crystal form, etc. of the NLO are not particularly limited. For example, various NLOs as described above can be used, and can be appropriately selected according to the wavelength of incident light.

図10の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源104から、連続波105(波長1550nm)を発生させる。この連続波105を、光変調器106により、パルス波107(波長1550nm)に変換する。さらに、パルス波107を、光増幅器108により増幅し、基本波201(波長1550nm)とする。基本波201を、第二高調波発生手段110により、第二高調波111(波長775nm)に変換する。次に、第1の第二高調波発生手段110を透過した前記第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第三高調波発生手段1030に照射し、和周波混合させて第三高調波1031(波長517nm)とする。さらに、第三高調波発生手段1030を透過した前記第三高調波1031(波長517nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第四高調波発生手段1040に照射し、和周波混合させて第四高調波1041(波長388nm)とする。さらに、第四高調波発生手段1040を透過した前記第四高調波1041(波長388nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第五高調波発生手段1050に照射し、和周波混合させて第五高調波1051(波長310nm)とする。さらに、第五高調波発生手段1050を透過した前記第五高調波1051(波長310nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第六高調波発生手段1060に照射し、和周波混合させて第六高調波1061(波長258nm)とする。さらに、第六高調波発生手段1060を透過した前記第六高調波1061(波長258nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第七高調波発生手段1070に照射し、和周波混合させて第七高調波1071(波長221nm)とする。さらに、第七高調波発生手段1070を透過した前記第七高調波1071(波長221nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第八高調波発生手段1080に照射し、和周波混合させて第八高調波(波長194nm)とする。第八高調波発生手段1080を透過した前記第八高調波を第1レーザ光101とし、第八高調波発生手段1080を透過した残留基本波を第2レーザ光201とする。そして、第1レーザ光101(波長194nm)と第2レーザ光201(波長1550nm)を第3レーザ光発生手段中のCBO結晶に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第3レーザ光301(波長172nm)を発生させる。以上のようにして、図10の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 10 can be performed as follows, for example. The wavelength is an example for convenience of explanation, and is not limited thereto. That is, first, a continuous wave 105 (wavelength 1550 nm) is generated from the continuous wave light source 104. The continuous wave 105 is converted into a pulse wave 107 (wavelength 1550 nm) by the optical modulator 106. Further, the pulse wave 107 is amplified by the optical amplifier 108 to obtain a fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm). The fundamental wave 201 is converted into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) by the second harmonic generation means 110. Next, the third harmonic generation means 1030 is irradiated with the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the first second harmonic generation means 110, and the sum frequency. By mixing, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) is obtained. Further, the third harmonic wave 1031 (wavelength 517 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the third harmonic wave generation means 1030 are irradiated to the fourth harmonic wave generation means 1040, and sum frequency mixing is performed. The fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm) is used. Further, the fourth harmonic wave 1041 (wavelength 388 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the fourth harmonic wave generation means 1040 are irradiated to the fifth harmonic wave generation means 1050, and sum frequency mixing is performed. The fifth harmonic is 1051 (wavelength: 310 nm). Further, the fifth harmonic 1051 (wavelength 310 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the fifth harmonic generation means 1050 are irradiated to the sixth harmonic generation means 1060, and the sum frequency is mixed. The sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) is used. Further, the sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the sixth harmonic generation means 1060 are irradiated to the seventh harmonic generation means 1070, and sum frequency mixing is performed. The seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) is used. Furthermore, the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the seventh harmonic generation means 1070 are irradiated to the eighth harmonic generation means 1080, and sum frequency mixing is performed. Eight harmonics (wavelength 194 nm). The eighth harmonic wave that has passed through the eighth harmonic generation means 1080 is referred to as the first laser beam 101, and the residual fundamental wave that has passed through the eighth harmonic generation means 1080 is referred to as the second laser beam 201. Then, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm) and the second laser beam 201 (wavelength 1550 nm) are applied to the CBO crystal in the third laser beam generating means, and the sum frequency is mixed to produce the ninth harmonic, that is, the third laser beam. 301 (wavelength 172 nm) is generated. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 10 can be performed.

さらに、図9および10において、各高調波発生手段、第3レーザ光発生手段300等を透過した光は、例えば、残留の入射光を含む複数波長の混合光であっても良い。この場合において、前述の通り、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用しても良い。   Further, in FIGS. 9 and 10, the light transmitted through each harmonic generation means, the third laser light generation means 300, etc. may be, for example, mixed light having a plurality of wavelengths including residual incident light. In this case, as described above, the transmitted light may be separated for each wavelength by an appropriate separation unit, and only necessary light may be used.

さらに、図10の装置において、第五高調波発生手段1050および第六高調波発生手段1060を省くこともできる。図11に、そのような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第五高調波発生手段1050および第六高調波発生手段1060がないことと、波長選択性反射ミラー5000、5000’および5000’’を含む以外は図10の装置と同様である。連続波光源104、光変調器106、および光増幅器108は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第二高調波発生手段110、第三高調波発生手段1030、第四高調波発生手段1040、第七高調波発生手段1070、および第八高調波発生手段1080は、特に制限されず、例えば、図9および図10の装置と同様である。第二高調波発生手段110は、例えば、LBO結晶、またはPPLNが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。第三高調波発生手段1030は、例えば、LBO結晶、またはPPLNが、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第四高調波発生手段1040は、例えば、LBO結晶、BBO結晶、またはCLBO結晶が、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第七高調波発生手段1070は、例えば、BBO結晶が、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第八高調波発生手段1080は、例えば、CLBO結晶、SBBO結晶、またはCBO結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。   Furthermore, in the apparatus of FIG. 10, the fifth harmonic generation means 1050 and the sixth harmonic generation means 1060 can be omitted. FIG. 11 schematically shows an example of such an apparatus. As shown, this apparatus is the same as the apparatus of FIG. 10 except that there is no fifth harmonic generation means 1050 and sixth harmonic generation means 1060 and that it includes wavelength selective reflection mirrors 5000, 5000 ′ and 5000 ″. It is the same. The continuous wave light source 104, the optical modulator 106, and the optical amplifier 108 are not particularly limited, but are as described above, for example. The second harmonic generation means 110, the third harmonic generation means 1030, the fourth harmonic generation means 1040, the seventh harmonic generation means 1070, and the eighth harmonic generation means 1080 are not particularly limited. 9 and the apparatus of FIG. The second harmonic generation means 110 is preferably, for example, an LBO crystal or PPLN from the viewpoint of the second harmonic generation efficiency and the like. The third harmonic generation means 1030 is preferably, for example, an LBO crystal or PPLN from the viewpoint of harmonic generation efficiency and the like. The fourth harmonic generation means 1040 is preferably, for example, an LBO crystal, a BBO crystal, or a CLBO crystal from the viewpoint of harmonic generation efficiency and the like. The seventh harmonic generation means 1070 is preferably, for example, a BBO crystal from the viewpoint of harmonic generation efficiency and the like. The eighth harmonic generation means 1080 is preferably, for example, a CLBO crystal, an SBBO crystal, or a CBO crystal from the viewpoint of the second harmonic generation efficiency and the like.

図11の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図11中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源104から、連続波105(波長1550nm)を発生させる。この連続波105を、光変調器106により、パルス波107(波長1550nm)に変換する。さらに、パルス波107を、光増幅器108により増幅し、基本波201(波長1550nm)とする。基本波201を、第二高調波発生手段110により、第二高調波111(波長775nm)に変換する。次に、第1の第二高調波発生手段110を透過した前記第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第三高調波発生手段1030に照射し、和周波混合させて第三高調波1031(波長517nm)とする。さらに、第三高調波発生手段1030を透過した前記第三高調波1031(波長517nm)、残留第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第四高調波発生手段1040に照射し、和周波混合させて第四高調波1041(波長388nm)とする。第四高調波発生手段1040を透過した前記第四高調波1041(波長388nm)、残留第三高調波1031(波長517nm)、残留第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5000の片面に照射する。前記残留第二高調波111(波長775nm)は、波長選択性反射ミラー5000を透過し、その他の光は、波長選択性反射ミラー5000により反射される。波長選択性反射ミラー5000により反射された前記第四高調波1041(波長388nm)、前記第三高調波1031(波長517nm)、および前記基本波201(波長1550nm)を、第七高調波発生手段1070に照射し、前記第四高調波1041(波長388nm)および前記第三高調波1031(波長517nm)を和周波混合させて第七高調波1071(波長221nm)とする。第七高調波発生手段1070を透過した前記第七高調波1071(波長221nm)、残留第四高調波1041(波長388nm)、残留第三高調波1031(波長517nm)、および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5000’の片面に照射する。残留第四高調波1041(波長388nm)および残留第三高調波1031(波長517nm)は、波長選択性反射ミラー5000’を透過し、その他の光は、波長選択性反射ミラー5000’により反射される。波長選択性反射ミラー5000’により反射された前記第七高調波1071(波長221nm)および残留基本波201(波長1550nm)を第八高調波発生手段1080に照射し、和周波混合させて第八高調波(波長194nm)とする。第八高調波発生手段1080を透過した前記第八高調波(波長194nm)、残留第七高調波1071(波長221nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5000’’の片面に照射する。前記第八高調波(波長194nm)、および残留基本波201(波長1550nm)は、波長選択性反射ミラー5000’’を透過し、残留第七高調波1071(波長221nm)は、波長選択性反射ミラー5000’’により反射される。波長選択性反射ミラー5000’’を透過した前記第八高調波を第1レーザ光101とし、波長選択性反射ミラー5000’’を透過した残留基本波を第2レーザ光201とする。そして、第1レーザ光101(波長194nm)と第2レーザ光201(波長1550nm)を第3レーザ光発生手段中のCBO結晶310に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第3レーザ光301(波長172nm)を発生させる。第3レーザ光301(波長172nm)とともにCBO結晶310を透過した残留第1レーザ光101および残留第2レーザ光201は、適宜な分離手段により、第3レーザ光301と分離してもよい。以上のようにして、図11の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 11 can be performed as follows, for example. In the following description and the description in FIG. 11, the wavelength is an example for convenience of description, and is not limited thereto. That is, first, a continuous wave 105 (wavelength 1550 nm) is generated from the continuous wave light source 104. The continuous wave 105 is converted into a pulse wave 107 (wavelength 1550 nm) by the optical modulator 106. Further, the pulse wave 107 is amplified by the optical amplifier 108 to obtain a fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm). The fundamental wave 201 is converted into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) by the second harmonic generation means 110. Next, the third harmonic generation means 1030 is irradiated with the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the first second harmonic generation means 110, and the sum frequency. By mixing, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) is obtained. Further, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm), the residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the third harmonic generation means 1030 are converted into fourth harmonic generation means. Irradiated to 1040, and sum frequency mixing is performed to obtain the fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm). The fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm), the residual third harmonic 1031 (wavelength 517 nm), the residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm), and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the fourth harmonic generation means 1040. ) Is irradiated on one side of the wavelength selective reflection mirror 5000. The residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) is transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000, and the other light is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000. The fourth harmonic wave 1041 (wavelength 388 nm), the third harmonic wave 1031 (wavelength 517 nm), and the fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 are converted into seventh harmonic generation means 1070. The fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm) and the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) are sum-frequency mixed to obtain a seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm). The seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm), the residual fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm), the residual third harmonic 1031 (wavelength 517 nm), and the residual fundamental wave 201 (wavelength) transmitted through the seventh harmonic generation means 1070 1550 nm) is applied to one side of the wavelength selective reflection mirror 5000 ′. The residual fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm) and the residual third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) are transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 ′, and the other light is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 ′. . The seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 ′ are irradiated to the eighth harmonic generation means 1080, and the eighth harmonic is mixed by sum frequency mixing. Wave (wavelength 194 nm). The eighth harmonic wave (wavelength 194 nm), the residual seventh harmonic wave 1071 (wavelength 221 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the eighth harmonic wave generation means 1080 are transmitted to the wavelength selective reflection mirror 5000 ″. Irradiate one side. The eighth harmonic (wavelength 194 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) are transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 ″, and the residual seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) is the wavelength selective reflection mirror. Reflected by 5000 ″. The eighth harmonic wave that has passed through the wavelength selective reflection mirror 5000 ″ is the first laser beam 101, and the residual fundamental wave that has passed through the wavelength selective reflection mirror 5000 ″ is the second laser beam 201. Then, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm) and the second laser beam 201 (wavelength 1550 nm) are applied to the CBO crystal 310 in the third laser beam generating means, and the sum frequency is mixed to produce the ninth harmonic, that is, the third laser. Light 301 (wavelength 172 nm) is generated. The residual first laser light 101 and the residual second laser light 201 transmitted through the CBO crystal 310 together with the third laser light 301 (wavelength 172 nm) may be separated from the third laser light 301 by an appropriate separation means. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 11 can be performed.

さらに、図10または11に記載の装置は、これ以外にも種々の変更が可能である。図12に、その一例を示す。図示の通り、この装置は、波長選択性反射ミラー5000〜5000’’に代えて波長選択性反射ミラー5000〜5008を有することと、高調波発生および和周波混合の機構が若干異なること以外は、図11の装置と同様である。第二高調波発生手段110、第三高調波発生手段1030、第四高調波発生手段1040、第七高調波発生手段1070および第八高調波発生手段1080は、特に制限されないが、例えば、図11の装置と同様である。その他の構成要素も特に制限されず、例えば図11と同様でもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、以下に示すレーザ光発生方法を行うことができれば良い。   Furthermore, the apparatus described in FIG. 10 or 11 can be variously modified in addition to this. An example is shown in FIG. As shown in the drawing, this apparatus has wavelength selective reflection mirrors 5000 to 5008 instead of wavelength selective reflection mirrors 5000 to 5000 '', and the harmonic generation and sum frequency mixing mechanisms are slightly different. It is the same as the apparatus of FIG. The second harmonic generation means 110, the third harmonic generation means 1030, the fourth harmonic generation means 1040, the seventh harmonic generation means 1070, and the eighth harmonic generation means 1080 are not particularly limited. For example, FIG. This is the same as the apparatus. Other components are not particularly limited, and may be the same as those shown in FIG. There are no particular restrictions on the positional relationship, coupling relationship, and the like of each component, and it is only necessary to be able to perform the following laser light generation method.

図12の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源104から、連続波105(波長1550nm)を発生させる。この連続波105を、光変調器106により、パルス波107(波長1550nm)に変換する。さらに、パルス波107を、光増幅器108により増幅し、基本波201(波長1550nm)とする。この基本波201を、波長選択性反射ミラー5000および5001により逐次反射させ、第二高調波発生手段110に照射する。波長選択性反射ミラー5000および5001は、適宜、省略、変更、あるいは追加等をしてもよい。そして、基本波201を、第二高調波発生手段110により、第二高調波111(波長775nm)に変換する。次に、第1の第二高調波発生手段110を透過した前記第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第三高調波発生手段1030に照射し、和周波混合させて第三高調波1031(波長517nm)とする。さらに、第三高調波発生手段1030を透過した前記第三高調波1031(波長517nm)、残留第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5002の片面に照射し、第三高調波1031のみを反射させる。波長選択性反射ミラー5002を透過した残留第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5003の片面に照射し、第二高調波111を反射させ、基本波201を透過させる。この残留第二高調波111(波長775nm)を、第四高調波発生手段1040に照射し、前記残留第二高調波111の第二高調波すなわち第四高調波1041(波長388nm)とする。第四高調波発生手段1040を透過した前記第四高調波1041(波長388nm)を、波長選択性反射ミラー5005の片面に照射し、反射させる。一方、波長選択性反射ミラー5002により反射された第三高調波1031(波長517nm)を波長選択性反射ミラー5004により反射させ、さらに波長選択性反射ミラー5005の他方の面から照射して透過させる。波長選択性反射ミラー5005を透過した第三高調波1031(波長517nm)と、波長選択性反射ミラー5005により反射された第四高調波1041(波長388nm)とを、第七高調波発生手段1070に照射し、和周波混合させて第七高調波1071(波長221nm)とする。第七高調波発生手段1070を透過した前記第七高調波1071(波長221nm)、残留第四高調波1041(波長388nm)、および残留第三高調波1031(波長517nm)のうち前記第七高調波1071(波長221nm)を、波長選択性反射ミラー5007の片面に照射して反射させる。一方、波長選択性反射ミラー5003を透過した基本波201を、波長選択性反射ミラー5006により反射させ、さらに、波長選択性反射ミラー5007の他方の面に照射して透過させる。波長選択性反射ミラー5007を透過した基本波201(波長1550nm)と、波長選択性反射ミラー5007により反射された第七高調波1071(波長221nm)とを、第八高調波発生手段1080に照射し、和周波混合させて第八高調波(波長194nm)とする。第八高調波発生手段1080を透過した前記第八高調波(波長194nm)、残留第七高調波1071(波長221nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5008の片面に照射する。前記第八高調波(波長194nm)、および残留基本波201(波長1550nm)は、波長選択性反射ミラー5008を透過し、残留第七高調波1071(波長221nm)は、波長選択性反射ミラー5008により反射される。波長選択性反射ミラー5008を透過した前記第八高調波を第1レーザ光101とし、波長選択性反射ミラー5008を透過した残留基本波を第2レーザ光201とする。そして、第1レーザ光101(波長194nm)と第2レーザ光201(波長1550nm)を第3レーザ光発生手段中のCBO結晶310に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第3レーザ光301(波長172nm)を発生させる。第3レーザ光301(波長172nm)とともにCBO結晶310を透過した残留第1レーザ光101および残留第2レーザ光201は、適宜な分離手段により、第3レーザ光301と分離してもよい。以上のようにして、図12の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 12 can be performed as follows, for example. In the following description, the wavelength is an example for convenience of description, and is not limited thereto. That is, first, a continuous wave 105 (wavelength 1550 nm) is generated from the continuous wave light source 104. The continuous wave 105 is converted into a pulse wave 107 (wavelength 1550 nm) by the optical modulator 106. Further, the pulse wave 107 is amplified by the optical amplifier 108 to obtain a fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm). The fundamental wave 201 is sequentially reflected by the wavelength selective reflection mirrors 5000 and 5001 and irradiated to the second harmonic generation means 110. The wavelength selective reflection mirrors 5000 and 5001 may be omitted, changed, or added as appropriate. Then, the fundamental wave 201 is converted by the second harmonic generation means 110 into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm). Next, the third harmonic generation means 1030 is irradiated with the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the first second harmonic generation means 110, and the sum frequency. By mixing, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) is obtained. Further, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm), the residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the third harmonic generation means 1030 are converted into a wavelength selective reflection mirror 5002. Is irradiated on one side of the film, and only the third harmonic 1031 is reflected. The residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5002 are irradiated to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5003 to reflect the second harmonic 111. The fundamental wave 201 is transmitted. This residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) is applied to the fourth harmonic generation means 1040 to make the second harmonic of the residual second harmonic 111, that is, the fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm). The fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm) transmitted through the fourth harmonic generation means 1040 is irradiated on one surface of the wavelength selective reflection mirror 5005 and reflected. On the other hand, the third harmonic wave 1031 (wavelength 517 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5002 is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5004, and further irradiated and transmitted from the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5005. The third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5005 and the fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5005 are sent to the seventh harmonic generation means 1070. Irradiation and sum frequency mixing are performed to obtain a seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm). Of the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm), residual fourth harmonic 1041 (wavelength 388 nm), and residual third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) transmitted through the seventh harmonic generation means 1070, the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) is applied to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5007 to be reflected. On the other hand, the fundamental wave 201 transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5003 is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5006, and further irradiated to and transmitted through the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5007. The eighth harmonic generation means 1080 is irradiated with the fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5007 and the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5007. , And sum frequency mixing to obtain the eighth harmonic (wavelength 194 nm). The eighth harmonic wave (wavelength 194 nm), the residual seventh harmonic wave 1071 (wavelength 221 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the eighth harmonic wave generation means 1080 are transmitted to one side of the wavelength selective reflection mirror 5008 Irradiate. The eighth harmonic (wavelength 194 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) are transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5008, and the residual seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) is transmitted by the wavelength selective reflection mirror 5008. Reflected. The eighth harmonic wave that has passed through the wavelength-selective reflection mirror 5008 is referred to as first laser light 101, and the residual fundamental wave that has passed through the wavelength-selective reflection mirror 5008 is referred to as second laser light 201. Then, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm) and the second laser beam 201 (wavelength 1550 nm) are applied to the CBO crystal 310 in the third laser beam generating means, and the sum frequency is mixed to produce the ninth harmonic, that is, the third laser. Light 301 (wavelength 172 nm) is generated. The residual first laser light 101 and the residual second laser light 201 transmitted through the CBO crystal 310 together with the third laser light 301 (wavelength 172 nm) may be separated from the third laser light 301 by an appropriate separation means. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 12 can be performed.

図13に、さらに別の装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、波長選択性反射ミラー5000〜5000’’に代えて波長選択性反射ミラー5000〜5007を有することと、第四高調波発生手段1041に代えて第六高調波発生手段1061を有すること以外は、図11の装置と同様である。第二高調波発生手段110、第三高調波発生手段1030、第七高調波発生手段1070および第八高調波発生手段1080は、特に制限されないが、例えば、図11の装置と同様である。第六高調波発生手段1060は、特に制限されないが、例えば、CLBO結晶、BBO結晶等が挙げられる。その他の構成要素も特に制限されず、例えば図11と同様でもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、以下に示すレーザ光発生方法を行うことができれば良い。   FIG. 13 shows an example of still another apparatus. As shown in the figure, this apparatus has wavelength selective reflection mirrors 5000 to 5007 in place of the wavelength selective reflection mirrors 5000 to 5000 ″, and sixth harmonic generation means in place of the fourth harmonic generation means 1041. Except for having 1061, it is the same as the apparatus of FIG. The second harmonic generation means 110, the third harmonic generation means 1030, the seventh harmonic generation means 1070, and the eighth harmonic generation means 1080 are not particularly limited, but are the same as, for example, the apparatus of FIG. The sixth harmonic generation means 1060 is not particularly limited, and examples thereof include a CLBO crystal and a BBO crystal. Other components are not particularly limited, and may be the same as those shown in FIG. There are no particular restrictions on the positional relationship, coupling relationship, and the like of each component, and it is only necessary to be able to perform the laser light generation method described below.

図13の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源104から、連続波105(波長1550nm)を発生させる。この連続波105を、光変調器106により、パルス波107(波長1550nm)に変換する。さらに、パルス波107を、光増幅器108により増幅し、基本波201(波長1550nm)とする。この基本波201は、波長選択性反射ミラー5000の片面に照射し、一部を反射させ一部を透過させる。波長選択性反射ミラー5000を透過した基本波201を、第二高調波発生手段110により、第二高調波111(波長775nm)に変換する。次に、第1の第二高調波発生手段110を透過した前記第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、第三高調波発生手段1030に照射し、和周波混合させて第三高調波1031(波長517nm)とする。さらに、第三高調波発生手段1030を透過した前記第三高調波1031(波長517nm)、残留第二高調波111(波長775nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5001の片面に照射し、前記第三高調波1031(波長517nm)のみを反射させてその他の光を透過させる。波長選択性反射ミラー5001により反射された前記第三高調波1031(波長517nm)を、さらに波長選択性反射ミラー5003により反射させ、第六高調波発生手段1060に照射し、第三高調波1031の第二高調波すなわち第六高調波1061(波長258nm)に変換する。そして、第六高調波発生手段1060を透過した第三高調波1031(波長517nm)および第六高調波1061(波長258nm)を波長選択性反射ミラー5004の片面に照射し、第三高調波1031(波長517nm)を透過させて第六高調波1061(波長258nm)を反射させる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 13 can be performed as follows, for example. In the following description, the wavelength is an example for convenience of description, and is not limited thereto. That is, first, a continuous wave 105 (wavelength 1550 nm) is generated from the continuous wave light source 104. The continuous wave 105 is converted into a pulse wave 107 (wavelength 1550 nm) by the optical modulator 106. Further, the pulse wave 107 is amplified by the optical amplifier 108 to obtain a fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm). This fundamental wave 201 irradiates one side of the wavelength selective reflection mirror 5000, reflects a part thereof and transmits a part thereof. The fundamental wave 201 transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 is converted by the second harmonic generation means 110 into the second harmonic 111 (wavelength 775 nm). Next, the third harmonic generation means 1030 is irradiated with the second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the first second harmonic generation means 110, and the sum frequency. By mixing, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) is obtained. Further, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm), the residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm), and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the third harmonic generation means 1030 are converted into a wavelength selective reflection mirror 5001. Is irradiated on one side of the light beam, only the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) is reflected, and other light is transmitted. The third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5001 is further reflected by the wavelength selective reflection mirror 5003 and irradiated to the sixth harmonic generation means 1060, and the third harmonic 1031. The second harmonic, that is, the sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) is converted. Then, the third harmonic 1031 (wavelength 517 nm) and the sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) transmitted through the sixth harmonic generation means 1060 are irradiated to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5004, and the third harmonic 1031 ( The sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) is reflected by transmitting the wavelength 517 nm.

一方、波長選択性反射ミラー5001を透過した前記残留第二高調波111(波長775nm)および前記残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5002の片面に照射し、前記第2高調波111を透過させて前記残留基本波201を反射させる。波長選択性反射ミラー5002により反射された前記残留基本波201を、波長選択性反射ミラー5004の他方の面に照射して透過させる。波長選択性反射ミラー5004を透過した前記残留基本波201(波長1550nm)および波長選択性反射ミラー5004により反射された第六高調波1061(波長258nm)を、第七高調波発生手段1070に照射し、和周波混合させて第七高調波1071(波長221nm)とする。第七高調波発生手段1070を透過した前記第七高調波1071(波長221nm)、残留第六高調波1061(波長258nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5006の片面に照射し、前記第七高調波1071(波長221nm)のみを透過させて他の光を反射させる。   On the other hand, the residual second harmonic 111 (wavelength 775 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5001 are irradiated to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5002, and the second harmonic. The wave 111 is transmitted and the residual fundamental wave 201 is reflected. The residual fundamental wave 201 reflected by the wavelength selective reflection mirror 5002 is irradiated and transmitted to the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5004. The residual harmonic wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5004 and the sixth harmonic wave 1061 (wavelength 258 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5004 are irradiated to the seventh harmonic generation means 1070. , And sum frequency mixing to obtain a seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm). The seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm), the residual sixth harmonic 1061 (wavelength 258 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) transmitted through the seventh harmonic generation means 1070 are reflected on one side of the wavelength selective reflection mirror 5006. , And transmits only the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) and reflects other light.

一方、波長選択性反射ミラー5000により反射された前記基本波201(波長1550nm)を、さらに波長選択性反射ミラー5005により反射させ、さらに波長選択性反射ミラー5006の他方の面に照射して反射させる。波長選択性反射ミラー5006により反射された前記基本波201(波長1550nm)および波長選択性反射ミラー5006を透過した前記第七高調波1071(波長221nm)を第八高調波発生手段1080に照射し、和周波混合させて第八高調波(波長194nm)とする。第八高調波発生手段1080を透過した前記第八高調波(波長194nm)、残留第七高調波1071(波長221nm)および残留基本波201(波長1550nm)を、波長選択性反射ミラー5007の片面に照射する。前記第八高調波(波長194nm)、および残留基本波201(波長1550nm)は、波長選択性反射ミラー5007を透過し、残留第七高調波1071(波長221nm)は、波長選択性反射ミラー5007により反射される。波長選択性反射ミラー5007を透過した前記第八高調波を第1レーザ光101とし、波長選択性反射ミラー5007を透過した残留基本波を第2レーザ光201とする。そして、第1レーザ光101(波長194nm)と第2レーザ光201(波長1550nm)を第3レーザ光発生手段中のCBO結晶310に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第3レーザ光301(波長172nm)を発生させる。第3レーザ光301(波長172nm)とともにCBO結晶310を透過した残留第1レーザ光101および残留第2レーザ光201は、適宜な分離手段により、第3レーザ光301と分離してもよい。以上のようにして、図13の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   On the other hand, the fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 is further reflected by the wavelength selective reflection mirror 5005 and further irradiated to the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5006 and reflected. . Irradiating the eighth harmonic generation means 1080 with the fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5006 and the seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5006; The sum frequency is mixed to obtain the eighth harmonic (wavelength 194 nm). The eighth harmonic wave (wavelength 194 nm), the residual seventh harmonic wave 1071 (wavelength 221 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) that have passed through the eighth harmonic wave generation means 1080 are transmitted to one side of the wavelength selective reflection mirror 5007. Irradiate. The eighth harmonic (wavelength 194 nm) and the residual fundamental wave 201 (wavelength 1550 nm) are transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5007, and the residual seventh harmonic 1071 (wavelength 221 nm) is transmitted by the wavelength selective reflection mirror 5007. Reflected. The eighth harmonic wave that has passed through the wavelength selective reflection mirror 5007 is referred to as first laser light 101, and the residual fundamental wave that has passed through the wavelength selective reflection mirror 5007 is referred to as second laser light 201. Then, the first laser beam 101 (wavelength 194 nm) and the second laser beam 201 (wavelength 1550 nm) are applied to the CBO crystal 310 in the third laser beam generating means, and the sum frequency is mixed to produce the ninth harmonic, that is, the third laser. Light 301 (wavelength 172 nm) is generated. The residual first laser light 101 and the residual second laser light 201 transmitted through the CBO crystal 310 together with the third laser light 301 (wavelength 172 nm) may be separated from the third laser light 301 by an appropriate separation means. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 13 can be performed.

なお、図10〜13に示すような装置において、第1レーザ光照射手段100および第2レーザ光照射手段200は、例えば、前記非特許文献1すなわちT. Ohtsuki, H. Kitano, H. Kawai, and S. Owa, “Efficient 193nm generation by eighth harmonic of Er3+−doped fiber amplifier”, in Conference on Lasers and Electro−Optics 2000, postdeadline paper, (Optical Society of America, San Francisco, CA, 2000), p. paper CPD9.、前記非特許文献2すなわちH. Kawai, A. Tokuhisa, M. Doi, S. Miwa, H. Matsuura, H. Kitano, and S. Owa, “UV light source using fiber amplifier and nonlinear wavelength conversion”, in Conference on Lasers and Electro−Optics 2003, paper CTuT4, (Baltimore, MD, 2003).等の文献を参考にして適宜設計することができる。ただし、これらの装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。例えば、波長選択性反射ミラー等は、レーザ光の照射、和周波混合等を適切に行うことができるように、適宜省略、変更、または追加等をしてもよい。また、各構成要素の位置関係、結合関係等も、本発明のレーザ光発生方法を適切に行うことができる限り、どのように変更してもよい。 In the apparatus as shown in FIGS. 10 to 13, the first laser light irradiation means 100 and the second laser light irradiation means 200 are, for example, the non-patent document 1, that is, T.A. Ohtsuki, H. et al. Kitano, H.M. Kawai, and S.K. Owa, "Efficient 193nm generation by eighth harmonic of Er 3+ -doped fiber amplifier", in Conference on Lasers and Electro-Optics 2000, postdeadline paper, (Optical Society of America, San Francisco, CA, 2000), p. paper CPD9. Non-Patent Document 2, that is, H.C. Kawai, A.A. Tokuhisa, M .; Doi, S .; Miwa, H.M. Matsuura, H .; Kitano, and S.K. Owa, “UV light source using fiber amplifier and non-linear waveguide conversion”, in Conference on Lasers and Electro-Optics 2003, paper CT3, paper CT. It can design suitably with reference to literatures. However, these apparatuses are not limited to the description in the above-mentioned document, and can be appropriately changed as described above. For example, the wavelength selective reflection mirror or the like may be appropriately omitted, changed, or added so that laser light irradiation, sum frequency mixing, and the like can be appropriately performed. Further, the positional relationship, coupling relationship, and the like of each component may be changed in any way as long as the laser beam generation method of the present invention can be appropriately performed.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。   Next, still another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

本発明のレーザ光発生装置は、例えば、前記第1レーザ光照射手段が、下記(i’)および(ii’)の構成を有していても良い。

(i’)前記第1レーザ光照射手段が、第1(C)パルスレーザ光を発生する第1(C)パルスレーザ光発生手段と、波長1540〜1565nmの第1(D)パルスレーザ光を発生する第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(C)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(C)と、第1の和周波混合手段と、第2の和周波混合手段とを含む。
(ii’)前記第1(C)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(C)で第四高調波に変換し、その第四高調波と前記第1(D)パルスレーザ光とを前記第1の和周波混合手段により和周波混合し、その和周波混合により得られた光と前記第1(D)パルスレーザ光とを前記第2の和周波混合手段により再度和周波混合することで前記第1レーザ光を得る。

前記第1(C)パルスレーザ光と、第1(D)パルスレーザ光とは、パルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、前記第1レーザ光の発生効率の観点から好ましい。前記第1(C)パルスレーザ光の波長は特に制限されず、前記(ii’)に記載した操作により前記第1レーザ光を得ることが可能であればよい。前記第1(C)パルスレーザ光の波長は、例えば1030〜1080nm、好ましくは1045〜1070nm、より好ましくは1064〜1066nmである。前記第1(C)パルスレーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、YDFA光源、Nd:YAGレーザ光源、Nd:YVOレーザ光源、Nd:YLFレーザ光源、Yb:YAGレーザ光源等が挙げられる。前記第1(D)パルスレーザ光発生手段も特に制限されないが、例えば、EDFA光源が挙げられる。前記高調波発生手段(C)、前記第1の和周波混合手段および前記第2の和周波混合手段は特に制限されず、例えば、レーザ光の波長に合わせて適宜なNLO(非線形光学結晶)を用いることができる。NLO(非線形光学結晶)も特に制限されないが、例えば、前述のような各種NLOでもよい。また、前記第1レーザ光照射手段は、前記第1(C)パルスレーザ光発生手段、前記第1(D)パルスレーザ光発生手段、前記第1の和周波混合手段、および前記第2の和周波混合手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくてもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前記(ii’)に記載した操作により前記第1レーザ光を得ることが可能であればよい。また、前記第1(D)パルスレーザ光発生手段が前記第2レーザ光照射手段を兼ねていても良いし、前記第2レーザ光照射手段を別途設けてもよい。前記第1レーザ光と前記第2レーザ光とは、それぞれ連続波でもパルス波でも良いが、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルス波であることが好ましく、それらのパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることがより好ましい。
In the laser beam generator of the present invention, for example, the first laser beam irradiation means may have the following configurations (i ′) and (ii ′).

(I ′) The first laser light irradiation means includes a first (C) pulse laser light generation means for generating a first (C) pulse laser light and a first (D) pulse laser light having a wavelength of 1540 to 1565 nm. A first (D) pulsed laser light generating means, a harmonic generating means (C) for converting the first (C) pulsed laser light into a harmonic, a first sum frequency mixing means, a second Sum frequency mixing means.
(Ii ′) The first (C) pulse laser beam is converted into a fourth harmonic by the harmonic generation means (C), and the fourth harmonic and the first (D) pulse laser beam are converted into the first harmonic. The sum frequency mixing is performed by one sum frequency mixing means, and the light obtained by the sum frequency mixing and the first (D) pulse laser light are again sum frequency mixed by the second sum frequency mixing means. A first laser beam is obtained.

From the viewpoint of the generation efficiency of the first laser beam, the first (C) pulse laser beam and the first (D) pulse laser beam are synchronized with the timing of the pulse as close as possible. preferable. The wavelength of the first (C) pulse laser beam is not particularly limited as long as the first laser beam can be obtained by the operation described in (ii ′). The wavelength of the first (C) pulse laser beam is, for example, 1030 to 1080 nm, preferably 1045 to 1070 nm, and more preferably 1064 to 1066 nm. The first (C) pulse laser light generating means is not particularly limited, and examples thereof include a YDFA light source, an Nd: YAG laser light source, an Nd: YVO 4 laser light source, an Nd: YLF laser light source, a Yb: YAG laser light source, and the like. It is done. The first (D) pulse laser light generating means is not particularly limited, and examples thereof include an EDFA light source. The harmonic generation means (C), the first sum frequency mixing means, and the second sum frequency mixing means are not particularly limited. For example, an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) according to the wavelength of the laser beam is used. Can be used. NLO (nonlinear optical crystal) is not particularly limited, but may be various NLOs as described above, for example. Further, the first laser light irradiation means includes the first (C) pulse laser light generation means, the first (D) pulse laser light generation means, the first sum frequency mixing means, and the second sum. Components other than the frequency mixing means may or may not be included as appropriate. There are no particular restrictions on the positional relationship, coupling relationship, or the like of each component, as long as the first laser beam can be obtained by the operation described in (ii ′). Further, the first (D) pulsed laser beam generating unit may also serve as the second laser beam irradiating unit, or the second laser beam irradiating unit may be provided separately. The first laser beam and the second laser beam may be continuous waves or pulse waves, respectively, but the first laser beam and the second laser beam are preferably pulse waves, and the timing of these pulses is It is more preferable to synchronize at a timing as close as possible.

図14に、このようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第1レーザ光照射手段100、第2レーザ光照射手段200および第3レーザ光発生手段300を主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、第1(C)パルスレーザ光発生手段102と、第1(D)パルスレーザ光発生手段2100と、高調波発生手段(C)と、第1の和周波混合手段1100と、第2の和周波混合手段1200とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段(C)は、第1の第二高調波発生手段110と、第2の第二高調波発生手段120とを主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、さらに、波長選択性反射ミラー5000および5000’を含む。この第1レーザ光照射手段100は、第2レーザ光照射手段200を兼ねており、第1レーザ光101および第2レーザ光201の両方を第3レーザ光発生手段300内のCBO結晶に照射することができる。前記第1の第二高調波発生手段110は、例えば、KTP結晶、LBO結晶、PPLN結晶、PPLT結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第2の第二高調波発生手段120は、例えば、BBO結晶、またはCLBO結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第1の和周波混合手段1100は、例えば、BBO結晶、LBO結晶、またはCLBO結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。前記第2の和周波混合手段1200は、例えば、BBO結晶、またはCLBO結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を実施することができればよい。   FIG. 14 shows an example of such a laser beam generator. As shown in the figure, this laser light generation apparatus includes a first laser light irradiation unit 100, a second laser light irradiation unit 200, and a third laser light generation unit 300 as main components. The first laser beam irradiation unit 100 includes a first (C) pulse laser beam generation unit 102, a first (D) pulse laser beam generation unit 2100, a harmonic generation unit (C), and a first sum frequency mixing. Means 1100 and second sum frequency mixing means 1200 are main components. The harmonic generation means (C) includes a first second harmonic generation means 110 and a second second harmonic generation means 120 as main components. The first laser light irradiation means 100 further includes wavelength selective reflection mirrors 5000 and 5000 '. The first laser light irradiation means 100 also serves as the second laser light irradiation means 200, and irradiates the CBO crystal in the third laser light generation means 300 with both the first laser light 101 and the second laser light 201. be able to. The first second harmonic generation means 110 preferably includes a crystal such as a KTP crystal, an LBO crystal, a PPLN crystal, or a PPLT crystal from the viewpoint of the second harmonic generation efficiency and the like. The second second harmonic generation means 120 preferably includes a crystal such as a BBO crystal or a CLBO crystal from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. The first sum frequency mixing means 1100 preferably includes a crystal such as a BBO crystal, an LBO crystal, or a CLBO crystal from the viewpoint of the sum frequency mixing efficiency and the like. The second sum frequency mixing means 1200 preferably includes a crystal such as a BBO crystal or a CLBO crystal from the viewpoint of the sum frequency mixing efficiency and the like. The positional relationship and the coupling relationship of the constituent elements are not particularly limited as long as the laser light generation method described below can be performed.

図14の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして実施することができる。なお、以下の説明文および図14中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。すなわち、まず、第1(C)パルスレーザ光発生手段102(YDFA光源)から、第1(C)パルスレーザ光103(波長1064nm)を発生させる。これを、第1の第二高調波発生手段110で第二高調波(波長532nm)に変換し、さらに、第2の第二高調波発生手段120で第2の第二高調波すなわち第1(C)パルスレーザ光103の第四高調波121(波長266nm)に変換する。この第四高調波121(波長266nm)を、波長選択性反射ミラー5000の一方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第四高調波121(波長266nm)は、波長選択性反射ミラー5000を透過する。一方、第1(D)パルスレーザ光発生手段2100(EDFA光源)から第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)を発生させる。この第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)を、波長選択性反射ミラー5000の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)は、波長選択性反射ミラー5000により反射される。波長選択性反射ミラー5000により反射された第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)と、波長選択性反射ミラー5000を透過した前記第四高調波121(波長266nm)とは、重なり合って同じ方向に進み、ともに第1の和周波混合手段1100に入射する。これらの入射光を、第1の和周波混合手段1100により和周波混合させ、和周波混合された光1101(波長227nm)を得る。この光1101(波長227nm)と、残留の第四高調波121(波長266nm)と、残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)が、ともに第1の和周波混合手段1100を透過する。これらの光を、ともに波長選択性反射ミラー5000’の一方の面に照射する。残留の第四高調波121(波長266nm)は波長選択性反射ミラー5000’を透過し、その他の光は波長選択性反射ミラー5000’により反射される。波長選択性反射ミラー5000’により反射された光1101(波長227nm)と、残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)とを、第2の和周波混合手段1200によりさらに和周波混合させ、第1レーザ光101(パルスレーザ光、波長198〜199nm)とする。このときに第2の和周波混合手段1200を透過した残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)を、第2レーザ光とする。そして、第1レーザ光101および第2レーザ光201を、第3レーザ光発生手段300内のCBO結晶310に照射して和周波混合させ、第3レーザ光301(波長175nm)を得る。以上のようにして、図14の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 14 can be implemented as follows, for example. In the following description and the description in FIG. 14, the forming material of each component and the wavelength of light are examples for convenience of description, and are not limited thereto. That is, first, the first (C) pulse laser beam 103 (wavelength 1064 nm) is generated from the first (C) pulse laser beam generator 102 (YDFA light source). This is converted into a second harmonic (wavelength of 532 nm) by the first second harmonic generation means 110, and further, the second second harmonic generation means 120 converts the second second harmonic, ie, the first ( C) The pulse laser beam 103 is converted into the fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm). The fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) is applied to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. The fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) is transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000. On the other hand, the first (D) pulse laser beam 201 (wavelength 1564 nm) is generated from the first (D) pulse laser beam generation means 2100 (EDFA light source). The first (D) pulse laser beam 201 (wavelength 1564 nm) is irradiated to the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. The first (D) pulse laser beam 201 (wavelength 1564 nm) is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000. The first (D) pulsed laser beam 201 (wavelength 1564 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 and the fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 overlap and are the same. In the direction, both are incident on the first sum frequency mixing means 1100. The incident light is sum-frequency mixed by the first sum-frequency mixing unit 1100 to obtain sum-frequency mixed light 1101 (wavelength 227 nm). The light 1101 (wavelength 227 nm), the remaining fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm), and the remaining first (D) pulsed laser light 201 (wavelength 1564 nm) are all transmitted through the first sum frequency mixing means 1100. To do. Both of these lights are applied to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 '. The remaining fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) is transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 ', and the other light is reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000'. The light 1101 (wavelength 227 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 ′ and the remaining first (D) pulsed laser light 201 (wavelength 1564 nm) are further summed by the second sum frequency mixing means 1200. The first laser beam 101 (pulse laser beam, wavelength 198 to 199 nm) is used. At this time, the remaining first (D) pulsed laser light 201 (wavelength 1564 nm) transmitted through the second sum frequency mixing unit 1200 is set as the second laser light. Then, the first laser beam 101 and the second laser beam 201 are irradiated to the CBO crystal 310 in the third laser beam generating means 300 to be sum frequency mixed to obtain the third laser beam 301 (wavelength 175 nm). As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 14 can be performed.

なお、図14に示すような装置において、第1レーザ光照射手段100および第2レーザ光照射手段200は、例えば、前記特許文献1(特開2007−086101号公報)または前記特許文献3(米国特許出願公開第2007/0064749号明細書)を参考にして適宜設計することができる。ただし、この装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。例えば、図14の装置において、和周波混合手段1200に入射した光1101が残留して和周波混合手段1200を透過する場合、これを、波長選択性反射ミラー等の適宜な分離手段により除去してもよい。また、例えば、残留の第1レーザ光101および第2レーザ光201がCBO結晶310を透過する場合、これらを、波長選択性反射ミラー等の適宜な分離手段により除去してもよい。   In the apparatus shown in FIG. 14, the first laser light irradiation means 100 and the second laser light irradiation means 200 are, for example, the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-086101) or Patent Document 3 (United States). The design can be made as appropriate with reference to Japanese Patent Application Publication No. 2007/0064749. However, this apparatus is not limited to the description in the above-mentioned document, and can be appropriately changed as described above. For example, in the apparatus of FIG. 14, when the light 1101 incident on the sum frequency mixing means 1200 remains and passes through the sum frequency mixing means 1200, it is removed by an appropriate separation means such as a wavelength selective reflection mirror. Also good. Further, for example, when the remaining first laser light 101 and second laser light 201 are transmitted through the CBO crystal 310, they may be removed by an appropriate separation means such as a wavelength selective reflection mirror.

本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。   Another example of the laser beam generator and laser beam generation method of the present invention will be described.

本発明のレーザ光発生装置は、例えば、前記第1レーザ光照射手段が、下記(i’’)および(ii’’)の構成を有していても良い。

(i’’)前記第1レーザ光照射手段が、第1(C)パルスレーザ光を発生する第1(C)パルスレーザ光発生手段と、波長1540〜1565nmの第1(D)パルスレーザ光を発生する第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(C)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(C)と、前記第1(D)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(D)と、和周波混合手段とを含む。
(ii’’)前記第1(C)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(C)で第四高調波に変換し、前記第1(D)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(D)で第二高調波に変換し、前記第1(C)パルスレーザ光の第四高調波と前記第1(D)パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合して前記第1レーザ光を得る。

すなわち、上記のレーザ光発生装置は、前記第1レーザ光照射手段が高調波発生手段(D)をさらに含むこと、および、前記第1(C)パルスレーザ光の第四高調波と前記第1(D)パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合することで前記第1レーザ光を得ること以外は、前記実施例6の装置と同様である。前記第1(C)パルスレーザ光と、第1(D)パルスレーザ光とは、パルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、前記第1レーザ光の発生効率の観点から好ましい。前記第1(C)パルスレーザ光の波長および前記第1(D)パルスレーザ光の波長は特に制限されないが、例えば、前記実施例6と同様である。前記第1(C)パルスレーザ光発生手段および前記第1(D)パルスレーザ光発生手段、および前記高調波発生手段(C)も特に制限されないが、例えば、前記実施例6と同様である。前記高調波発生手段(D)および前記和周波混合手段は特に制限されず、例えば、レーザ光の波長に合わせて適宜なNLO(非線形光学結晶)を用いることができる。NLO(非線形光学結晶)も特に制限されないが、例えば、前述のような各種NLOでもよい。また、前記第1レーザ光照射手段は、前記第1(C)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記和周波混合手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくてもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前記(ii’’)に記載した操作により前記第1レーザ光を得ることが可能であればよい。また、前記第1(D)パルスレーザ光発生手段が前記第2レーザ光照射手段を兼ねていても良いし、前記第2レーザ光照射手段を別途設けてもよい。前記第1レーザ光と前記第2レーザ光とは、それぞれ連続波でもパルス波でも良いが、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルス波であることが好ましく、それらのパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることがより好ましい。
In the laser beam generator of the present invention, for example, the first laser beam irradiation means may have the following configurations (i ″) and (ii ″).

(I '') The first laser light irradiation means includes a first (C) pulse laser light generation means for generating a first (C) pulse laser light, and a first (D) pulse laser light having a wavelength of 1540 to 1565 nm. First (D) pulsed laser light generating means, harmonic generating means (C) for converting the first (C) pulsed laser light into harmonics, and the first (D) pulsed laser light as harmonics. Harmonic generation means (D) for converting into waves and sum frequency mixing means are included.
(Ii '') The first (C) pulsed laser beam is converted into a fourth harmonic by the harmonic generation unit (C), and the first (D) pulsed laser beam is converted into the harmonic generation unit (D). To the second harmonic, and the fourth harmonic of the first (C) pulsed laser beam and the second harmonic of the first (D) pulsed laser beam are sum frequency mixed by the sum frequency mixing means. To obtain the first laser beam.

That is, in the laser light generation device, the first laser light irradiation means further includes a harmonic generation means (D), and the fourth harmonic of the first (C) pulsed laser light and the first (D) It is the same as that of the apparatus of the said Example 6 except obtaining the said 1st laser beam by sum frequency mixing with the 2nd harmonic of a pulse laser beam by the said sum frequency mixing means. From the viewpoint of the generation efficiency of the first laser beam, the first (C) pulse laser beam and the first (D) pulse laser beam are synchronized with the timing of the pulse as completely as possible. preferable. The wavelength of the first (C) pulsed laser beam and the wavelength of the first (D) pulsed laser beam are not particularly limited, but are the same as, for example, the sixth embodiment. The first (C) pulse laser light generating means, the first (D) pulse laser light generating means, and the harmonic generation means (C) are not particularly limited, but are the same as, for example, the sixth embodiment. The harmonic generation means (D) and the sum frequency mixing means are not particularly limited, and for example, an appropriate NLO (nonlinear optical crystal) can be used according to the wavelength of the laser light. NLO (nonlinear optical crystal) is not particularly limited, but may be various NLOs as described above, for example. Further, the first laser light irradiation means includes the first (C) pulse laser light generation means, the first (D) pulse laser light generation means, the first (D) pulse laser light generation means, Components other than the sum frequency mixing means may or may not be included as appropriate. There are no particular restrictions on the positional relationship, coupling relationship, and the like of each component, as long as the first laser beam can be obtained by the operation described in (ii ''). Further, the first (D) pulsed laser beam generating unit may also serve as the second laser beam irradiating unit, or the second laser beam irradiating unit may be provided separately. The first laser light and the second laser light may be continuous waves or pulse waves, respectively, but the first laser light and the second laser light are preferably pulse waves, and the timing of these pulses is It is more preferable to synchronize at timings as close as possible.

図15に、このようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第1レーザ光照射手段100、第2レーザ光照射手段200および第3レーザ光発生手段300を主要構成要素とする。第1レーザ光照射手段100は、第1(C)パルスレーザ光発生手段102と、第1(D)パルスレーザ光発生手段2100と、高調波発生手段(C)と、高調波発生手段(D)と、和周波混合手段2200とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段(C)は、第1の第二高調波発生手段110と、第2の第二高調波発生手段120とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段(D)は、第3の第二高調波発生手段2110からなる。第1レーザ光照射手段100は、さらに、波長選択性反射ミラー5000および5000’を含む。この第1レーザ光照射手段100は、第2レーザ光照射手段200を兼ねており、第1レーザ光101および第2レーザ光201の両方を第3レーザ光発生手段300内のCBO結晶に照射することができる。前記第1の第二高調波発生手段110は、例えば、KTP結晶、LBO結晶、PPLN結晶、またはPPLT結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第2の第二高調波発生手段120は、例えば、BBO結晶、またはCLBO結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第3の第二高調波発生手段2110は、例えば、LBO結晶、またはPPLN等の結晶を含むことが、第二高調波発生効率等の観点から好ましい。前記和周波混合手段2200は、例えば、BBO結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を実施することができればよい。   FIG. 15 shows an example of such a laser beam generator. As shown in the figure, this laser light generation apparatus includes a first laser light irradiation unit 100, a second laser light irradiation unit 200, and a third laser light generation unit 300 as main components. The first laser light irradiation means 100 includes a first (C) pulse laser light generation means 102, a first (D) pulse laser light generation means 2100, a harmonic generation means (C), and a harmonic generation means (D ) And the sum frequency mixing means 2200 are main components. The harmonic generation means (C) includes a first second harmonic generation means 110 and a second second harmonic generation means 120 as main components. The harmonic generation means (D) includes third second harmonic generation means 2110. The first laser light irradiation means 100 further includes wavelength selective reflection mirrors 5000 and 5000 '. The first laser light irradiation means 100 also serves as the second laser light irradiation means 200, and irradiates the CBO crystal in the third laser light generation means 300 with both the first laser light 101 and the second laser light 201. be able to. The first second harmonic generation means 110 preferably includes a crystal such as a KTP crystal, an LBO crystal, a PPLN crystal, or a PPLT crystal, from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. The second second harmonic generation means 120 preferably includes a crystal such as a BBO crystal or a CLBO crystal from the viewpoint of the generation efficiency of the second harmonic. The third second harmonic generation means 2110 preferably includes a crystal such as an LBO crystal or PPLN from the viewpoint of the second harmonic generation efficiency and the like. The sum frequency mixing means 2200 preferably includes a crystal such as a BBO crystal from the viewpoint of the sum frequency mixing efficiency and the like. The positional relationship and the coupling relationship of the constituent elements are not particularly limited as long as the laser light generation method described below can be performed.

図15の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして実施することができる。なお、以下の説明文および図15中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。すなわち、まず、第1(C)パルスレーザ光発生手段102(YDFA光源)から、第1(C)パルスレーザ光103(波長1064nm)を発生させる。これを、第1の第二高調波発生手段110で第二高調波(波長532nm)に変換し、さらに、第2の第二高調波発生手段120で第2の第二高調波すなわち第1(C)パルスレーザ光103の第四高調波121(波長266nm)に変換する。この第四高調波121(波長266nm)を、波長選択性反射ミラー5000の一方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第四高調波121(波長266nm)は、波長選択性反射ミラー5000を透過する。一方、第1(D)パルスレーザ光発生手段2100(EDFA光源)から第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)を発生させる。これを高調波発生手段(D)すなわち第3の第二高調波発生手段2110により、第1(D)パルスレーザ光201の第二高調波202(波長782nm)に変換する。この第二高調波202(波長782nm)と、残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)とが、ともに第3の第二高調波発生手段2110を透過する。これらの透過光を、波長選択性反射ミラー5000の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第二高調波202(波長782nm)と、残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)とは、ともに、波長選択性反射ミラー5000により反射される。波長選択性反射ミラー5000により反射された第二高調波202(波長782nm)および残留の第1(D)パルスレーザ光201(波長1564nm)と、波長選択性反射ミラー5000を透過した前記第四高調波121(波長266nm)とは、重なり合って同じ方向に進み、ともに和周波混合手段2200に入射する。前記第四高調波121(波長266nm)および前記第二高調波202(波長782nm)は、和周波混合手段2200により和周波混合され、第1レーザ光101(波長198〜199nm)となる。高調波発生手段(D)2110を透過した残留の第1(D)パルスレーザ光201は、和周波混合手段2200を透過する。この透過光を第2レーザ光201(波長1564nm)とする。和周波混合手段2200を透過した第1レーザ光101(波長198〜199nm)、第2レーザ光201(波長1564nm)、残留の前記第二高調波202(波長782nm)および残留の前記第四高調波121(波長266nm)を、ともに波長選択性反射ミラー5000’の一方の面に照射する。残留の前記第二高調波202(波長782nm)および残留の前記第四高調波121(波長266nm)は波長選択性反射ミラー5000’を透過し、第1レーザ光101(波長198〜199nm)、第2レーザ光201(波長1564nm)は、波長選択性反射ミラー5000’により反射される。そして、反射した第1レーザ光101(波長198〜199nm)および第2レーザ光201(波長1564nm)を、第3レーザ光発生手段300内のCBO結晶310に照射して和周波混合させ、第3レーザ光301(波長175nm)を得る。以上のようにして、図15の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。なお、図15に示すような装置において、第1レーザ光照射手段100および第2レーザ光照射手段200は、例えば、前記特許文献2(特開2007−086104号公報)または前記特許文献4(米国特許出願公開第2007/0064750号明細書)を参考にして適宜設計することができる。ただし、この装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。   The laser beam generation method using the apparatus of FIG. 15 can be implemented as follows, for example. In the following description and the description in FIG. 15, the forming material of each component and the wavelength of light are examples for convenience of description, and are not limited thereto. That is, first, the first (C) pulse laser beam 103 (wavelength 1064 nm) is generated from the first (C) pulse laser beam generator 102 (YDFA light source). This is converted into a second harmonic (wavelength of 532 nm) by the first second harmonic generation means 110, and further, the second second harmonic generation means 120 converts the second second harmonic, ie, the first ( C) The pulse laser beam 103 is converted into the fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm). The fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) is applied to one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. The fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) is transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000. On the other hand, the first (D) pulse laser beam 201 (wavelength 1564 nm) is generated from the first (D) pulse laser beam generation means 2100 (EDFA light source). This is converted into the second harmonic 202 (wavelength 782 nm) of the first (D) pulse laser beam 201 by the harmonic generation means (D), that is, the third second harmonic generation means 2110. Both the second harmonic 202 (wavelength 782 nm) and the remaining first (D) pulsed laser light 201 (wavelength 1564 nm) are transmitted through the third second harmonic generation means 2110. The transmitted light is irradiated on the other surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 from a direction inclined with respect to the surface. Both the second harmonic 202 (wavelength 782 nm) and the remaining first (D) pulsed laser light 201 (wavelength 1564 nm) are reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000. The second harmonic 202 (wavelength 782 nm) reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 and the remaining first (D) pulse laser beam 201 (wavelength 1564 nm) and the fourth harmonic transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000. The wave 121 (wavelength 266 nm) overlaps and travels in the same direction, and enters the sum frequency mixing means 2200 together. The fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) and the second harmonic 202 (wavelength 782 nm) are sum-frequency mixed by the sum frequency mixing means 2200 to become the first laser beam 101 (wavelength 198 to 199 nm). The remaining first (D) pulsed laser light 201 transmitted through the harmonic generation means (D) 2110 passes through the sum frequency mixing means 2200. This transmitted light is referred to as second laser light 201 (wavelength 1564 nm). The first laser beam 101 (wavelength 198 to 199 nm), the second laser beam 201 (wavelength 1564 nm), the residual second harmonic 202 (wavelength 782 nm), and the residual fourth harmonic transmitted through the sum frequency mixing means 2200 121 (wavelength 266 nm) is irradiated onto one surface of the wavelength selective reflection mirror 5000 ′. The remaining second harmonic 202 (wavelength 782 nm) and the remaining fourth harmonic 121 (wavelength 266 nm) are transmitted through the wavelength selective reflection mirror 5000 ′, the first laser beam 101 (wavelength 198 to 199 nm), the first Two laser beams 201 (wavelength 1564 nm) are reflected by the wavelength selective reflection mirror 5000 ′. Then, the reflected first laser beam 101 (wavelength 198 to 199 nm) and second laser beam 201 (wavelength 1564 nm) are irradiated to the CBO crystal 310 in the third laser beam generating means 300 to be sum frequency mixed, and the third frequency is mixed. Laser light 301 (wavelength 175 nm) is obtained. As described above, the laser beam generation method using the apparatus of FIG. 15 can be performed. In the apparatus as shown in FIG. 15, the first laser light irradiation means 100 and the second laser light irradiation means 200 are, for example, the above-mentioned Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-086104) or Patent Document 4 (United States). The design can be made as appropriate with reference to Japanese Patent Application Publication No. 2007/0064750. However, this apparatus is not limited to the description in the above-mentioned document, and can be appropriately changed as described above.

次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。   Next, still another example of the laser beam generation apparatus and the laser beam generation method of the present invention will be described.

まず、以下の通り、図2に示す構成の第1(A)レーザ光発生手段(装置)160を構築し、波長244nmの第1(A)レーザ光を発生させた。   First, the first (A) laser beam generation means (device) 160 having the configuration shown in FIG. 2 was constructed as follows, and the first (A) laser beam having a wavelength of 244 nm was generated.

基本波発生手段102としては、Spectra Physics社製Nd:YAGレーザ(商品名T40−X30−106Q、1mJ/pulse、パルス幅:30ns、PRF:1kHz)を用いた。第1の第二高調波発生手段110としては、長さ(光路長)12mmのLBO結晶(typeI)を用いた。光パラメトリック発振器(OPO)140には、長さ(光路長)20mmのKTP結晶(typeII)から形成されたSingly Resonant Oscillatorを用いた。また、OPO140と同一容器内(共振器内)に長さ(光路長)15mmのLBO結晶(typeI)を格納し、これを第2の第二高調波発生手段120(内部共振器型SHG)とした。第3の第二高調波発生手段130としては、前記共振器外に配置した長さ(光路長)7mmのβ−BBO結晶(typeI)を用いた。   As the fundamental wave generating means 102, an Nd: YAG laser (trade name T40-X30-106Q, 1 mJ / pulse, pulse width: 30 ns, PRF: 1 kHz) manufactured by Spectra Physics was used. As the first second harmonic generation means 110, an LBO crystal (type I) having a length (optical path length) of 12 mm was used. As the optical parametric oscillator (OPO) 140, a Single Resonant Oscillator formed from a KTP crystal (type II) having a length (optical path length) of 20 mm was used. Further, an LBO crystal (type I) having a length (optical path length) of 15 mm is stored in the same container (in the resonator) as the OPO 140, and this is stored in the second second harmonic generation means 120 (internal resonator type SHG). did. As the third second harmonic generation means 130, a β-BBO crystal (type I) having a length (optical path length) of 7 mm arranged outside the resonator was used.

この第1(A)レーザ光発生手段(装置)を用いた第1(A)レーザ光発生方法は、前述した図2の説明にしたがって行った。本実施例においては、第1の第二高調波111の波長は532nmであり、これをポンプ光として、OPO140(KTP結晶)から、波長976nmのシグナル光141を発生させた。そして、第2の第二高調波発生手段120(内部共振器型SHG)により、第2の第二高調波121(波長488nm)を得た。第1の第二高調波111(ポンプ光)から第2の第二高調波121(波長488nm)への変換効率を測定したところ、約5%程度であった。さらに、第2の第二高調波121(波長488nm)を、第3の第二高調波発生手段130(β−BBO結晶(typeI))に集光入射させ、第3の第二高調波131を、シグナル光141の第四高調波(波長244nm)として得た。また、第3の第二高調波発生手段130を、β−BBO結晶からCLBO結晶に代えたところ、さらに良好な変換効率で波長244nm光が得られた。なお、この装置は、本発明の第1(A)レーザ光発生手段(装置)として用いる以外にも、ファイバーグレーティングの作製等様々な分野での利用が可能である。   The first (A) laser light generation method using the first (A) laser light generation means (device) was performed according to the description of FIG. 2 described above. In the present embodiment, the wavelength of the first second harmonic 111 is 532 nm, and signal light 141 having a wavelength of 976 nm is generated from the OPO 140 (KTP crystal) using this as pump light. And the 2nd 2nd harmonic 121 (wavelength 488nm) was obtained with the 2nd 2nd harmonic generation means 120 (internal resonator type SHG). When the conversion efficiency from the first second harmonic 111 (pump light) to the second second harmonic 121 (wavelength 488 nm) was measured, it was about 5%. Further, the second second harmonic 121 (wavelength 488 nm) is condensed and incident on the third second harmonic generation means 130 (β-BBO crystal (type I)), and the third second harmonic 131 is generated. , Obtained as the fourth harmonic (wavelength 244 nm) of the signal light 141. Further, when the third second harmonic generation means 130 was changed from the β-BBO crystal to the CLBO crystal, light having a wavelength of 244 nm was obtained with even better conversion efficiency. Note that this apparatus can be used in various fields such as the production of fiber gratings in addition to being used as the first (A) laser beam generating means (apparatus) of the present invention.

次に、図8に示したレーザ光発生装置において、第1(A)レーザ光発生手段160を前記本実施例の第1(A)レーザ光発生手段(装置)に変えた装置を構築した。この装置を用い、前述の説明に従ったレーザ光発生方法を行ったところ、効率よく第3レーザ光301(波長約175nm)を得ることができた。   Next, in the laser beam generator shown in FIG. 8, a device was constructed in which the first (A) laser beam generator 160 was replaced with the first (A) laser beam generator (device) of the present embodiment. When this apparatus was used to perform the laser light generation method according to the above description, the third laser light 301 (wavelength of about 175 nm) could be obtained efficiently.

以上説明したとおり、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法によれば、波長170〜178nmの短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させることができる。本発明によれば、例えば、半導体製造、ウェファ検査、マスク検査において、従来は実現不可能であった検査が可能となり、半導体産業に対する大きな影響が期待される。例えば、半導体製造工程、マスク製造工程に本発明を適用することで、例えば、検査精度の向上、歩留まりの向上、製造コストの低下等が可能である。また、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法は、上記半導体製造等の用途に限定されず、様々な用途に適用可能である。   As described above, according to the laser light generation apparatus and the laser light generation method of the present invention, it is possible to generate laser light having a short wavelength of 170 to 178 nm with high efficiency, stability, and long life. According to the present invention, for example, in semiconductor manufacturing, wafer inspection, and mask inspection, inspection that could not be realized in the past can be performed, and a great influence on the semiconductor industry is expected. For example, by applying the present invention to a semiconductor manufacturing process and a mask manufacturing process, it is possible to improve inspection accuracy, improve yield, reduce manufacturing cost, and the like. Further, the laser light generation apparatus and laser light generation method of the present invention are not limited to the above-mentioned applications such as semiconductor manufacturing, and can be applied to various applications.

図1は、本発明のレーザ光発生装置の概略を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a laser beam generator of the present invention. 図2は、本発明のレーザ光発生装置に用いる第1レーザ光照射手段の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the first laser beam irradiation means used in the laser beam generator of the present invention. 図3は、本発明のレーザ光発生装置の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a laser beam generator of the present invention. 図4は、本発明のレーザ光発生装置の別の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing another example of the laser beam generator of the present invention. 図5は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図6は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図7は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図8は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図9は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図10は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図11は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図12は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図13は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図14は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention. 図15は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic view showing still another example of the laser beam generator of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 第1レーザ光照射手段
101 第1レーザ光
102 基本波発生手段または第1(C)パルスレーザ光発生手段
102’ 第1(B)レーザ光発生手段
102’’ 第2(A)レーザ光発生手段
104 連続波光源
106 光変調器
108 光増幅器
110 第1の第二高調波発生手段
120 第2の第二高調波発生手段
130 第3の第二高調波発生手段
140 光パラメトリック発振器(OPO)
150 和周波混合手段
160 第1(A)レーザ光発生手段
170 VECSEL
180 光パラメトリック発振器(OPO)
200 第2レーザ光照射手段
201 第2レーザ光
300 第3レーザ光発生手段
301 第3レーザ光
1030 第三高調波発生手段
1040 第四高調波発生手段
1050 第五高調波発生手段
1060 第六高調波発生手段
1070 第七高調波発生手段
1080 第八高調波発生手段
1100、1200、2200 和周波混合手段
2100 第1(D)パルスレーザ光発生手段
2110 第二高調波発生手段
100 First laser light irradiation means 101 First laser light 102 Fundamental wave generating means or first (C) pulse laser light generating means 102 ′ First (B) laser light generating means 102 ″ Second (A) laser light generating Means 104 Continuous wave light source 106 Optical modulator 108 Optical amplifier 110 First second harmonic generation means 120 Second second harmonic generation means 130 Third second harmonic generation means 140 Optical parametric oscillator (OPO)
150 Sum Frequency Mixing Unit 160 First (A) Laser Light Generation Unit 170 VECSEL
180 Optical Parametric Oscillator (OPO)
200 Second laser light irradiation means 201 Second laser light 300 Third laser light generation means 301 Third laser light 1030 Third harmonic generation means 1040 Fourth harmonic generation means 1050 Fifth harmonic generation means 1060 Sixth harmonic Generation means 1070 Seventh harmonic generation means 1080 Eighth harmonic generation means 1100, 1200, 2200 Sum frequency mixing means 2100 First (D) pulse laser beam generation means 2110 Second harmonic generation means

Claims (13)

第1レーザ光を照射する第1レーザ光照射手段と、
第2レーザ光を照射する第2レーザ光照射手段と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生手段が、CBO結晶を含み、前記和周波混合が、前記CBO結晶に前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とするレーザ光発生装置。
First laser light irradiation means for irradiating the first laser light;
Second laser light irradiation means for irradiating the second laser light;
A laser beam generator comprising: a third laser beam generating means for generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam with a sum frequency;
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
The third laser light generating means includes a CBO crystal, and the sum frequency mixing is performed by irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light; and
The laser beam generator according to claim 1, wherein a wavelength of the third laser beam is in a range of 170 to 178 nm.
前記第1レーザ光照射手段および前記第2レーザ光照射手段の少なくとも一方が、外部共振器、内部共振器およびパラメトリック発振器からなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光の少なくとも一方が、前記外部共振器、前記内部共振器および前記パラメトリック発振器からなる群から選択される少なくとも一つによる共振を経た光である請求項1記載のレーザ光発生装置。 At least one of the first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means includes at least one selected from the group consisting of an external resonator, an internal resonator, and a parametric oscillator, and the first laser light and the 2. The laser beam generator according to claim 1, wherein at least one of the second laser beams is light that has undergone resonance by at least one selected from the group consisting of the external resonator, the internal resonator, and the parametric oscillator. 前記第1レーザ光および第2レーザ光が連続波である請求項1または2記載のレーザ光発生装置。 The laser beam generator according to claim 1 or 2, wherein the first laser beam and the second laser beam are continuous waves. 前記第1レーザ光および前記第2レーザ光がパルスレーザ光であり、かつ、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光のパルスのタイミングが同期されている請求項1または2記載のレーザ光発生装置。 3. The laser beam generation according to claim 1, wherein the first laser beam and the second laser beam are pulse laser beams, and pulse timings of the first laser beam and the second laser beam are synchronized. apparatus. 前記第1レーザ光照射手段が、第1(A)レーザ光発生手段と、第1(B)レーザ光発生手段と、前記第1(A)レーザ光および第1(B)レーザ光の2つの和周波混合により第1レーザ光を得る和周波混合手段を含む請求項1から4のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。 The first laser light irradiation means includes a first (A) laser light generation means, a first (B) laser light generation means, and the first (A) laser light and the first (B) laser light. The laser beam generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising sum frequency mixing means for obtaining the first laser beam by sum frequency mixing. 前記第1(A)レーザ光発生手段が、
基本波を発生する基本波発生手段と、
第1の第二高調波発生手段と、
光パラメトリック発振器と、
第2の第二高調波発生手段と、
第3の第二高調波発生手段とを含み、
前記基本波を前記第1の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第1の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を前記光パラメトリック発振器により共振させ、
前記共振させられた光を前記第2の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第2の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第3の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第1(A)レーザ光とするレーザ光発生装置である、
請求項5記載のレーザ光発生装置。
The first (A) laser beam generating means is
Fundamental wave generating means for generating a fundamental wave;
First second harmonic generation means;
An optical parametric oscillator,
Second second harmonic generation means;
A third second harmonic generation means,
The fundamental wave is converted to a second harmonic by the first second harmonic generation means,
Resonating the second harmonic generated from the first second harmonic generating means by the optical parametric oscillator;
The resonated light is converted into a second harmonic by the second second harmonic generation means,
The second harmonic generated from the second second harmonic generation means is further converted into the second harmonic by the third second harmonic generation means to obtain the first (A) laser beam. A light generator,
The laser beam generator according to claim 5.
前記第1レーザ光照射手段が、前記第1(A)レーザ光発生手段と、前記第1(B)レーザ光発生手段と、前記和周波混合手段に加え、基本波分離手段をさらに含み、
前記第1(A)レーザ光発生手段における前記基本波発生手段が、前記第1(B)レーザ光発生手段を兼ね、前記基本波が前記第1(B)レーザ光を兼ね、
前記第1(A)レーザ光照射手段における前記第1の第二高調波発生手段から発生する光を、前記基本波分離手段により第二高調波と基本波とに分離し、
前記分離した基本波を前記第1(B)レーザ光とし、
この第1(B)レーザ光と、前記第3の第二高調波発生手段から発生する第二高調波である前記第1(A)レーザ光とを、前記和周波混合手段により和周波混合させてレーザ光を発生させる、
請求項6記載のレーザ光発生装置。
The first laser light irradiation means further includes a fundamental wave separating means in addition to the first (A) laser light generating means, the first (B) laser light generating means, and the sum frequency mixing means,
The fundamental wave generating means in the first (A) laser light generating means also serves as the first (B) laser light generating means, and the fundamental wave also serves as the first (B) laser light,
Separating the light generated from the first second harmonic generation means in the first (A) laser light irradiation means into a second harmonic and a fundamental wave by the fundamental wave separation means;
The separated fundamental wave is the first (B) laser beam,
The first (B) laser light and the first (A) laser light, which is the second harmonic generated from the third second harmonic generation means, are sum frequency mixed by the sum frequency mixing means. To generate laser light,
The laser beam generator according to claim 6.
前記第1(A)レーザ光発生手段が、
励起光を発生する励起光発生手段と、
VECSEL(外部共振器型面発光レーザ)と、
1または複数の高調波発生手段とを含み、
前記励起光を直接前記VECSELにより共振させ、
前記共振させられた光を前記高調波発生手段によって高調波に変換して前記第1(A)レーザ光とするレーザ光発生装置である、
請求項5記載のレーザ光発生装置。
The first (A) laser beam generating means is
Excitation light generating means for generating excitation light;
VECSEL (external cavity surface emitting laser);
One or more harmonic generation means,
Resonating the excitation light directly with the VECSEL,
A laser beam generator for converting the resonated light into a harmonic by the harmonic generation unit and making the first (A) laser beam;
The laser beam generator according to claim 5.
前記第1レーザ光照射手段および前記第2レーザ光照射手段が、それぞれ、連続波光源と、光変調器と、1または複数の光増幅器とを含み、
前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光が、それぞれ、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である、請求項4記載のレーザ光発生装置。
The first laser light irradiation means and the second laser light irradiation means each include a continuous wave light source, an optical modulator, and one or more optical amplifiers,
The continuous wave generated from the continuous wave light source is converted into a pulse wave by the optical modulator, the pulse wave is amplified by the optical amplifier, and the first laser beam and the second laser beam are respectively modulated by the optical modulation. 5. The laser beam generator according to claim 4, wherein the laser beam is light that has undergone conversion by an optical amplifier and amplification by the optical amplifier.
連続波レーザ光源を有し、前記連続波レーザ光源が、前記第1レーザ光照射手段における前記連続波光源と、前記第2レーザ光照射手段における前記連続波光源とを兼ね、
前記第1レーザ光照射手段が、高調波発生手段をさらに含み、
前記第1レーザ光が、前記第1レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経て、さらに前記高調波発生手段により第八高調波に変換されたパルスレーザ光であり、
前記第2レーザ光が、前記第2レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経たパルスレーザ光であり、
前記第3レーザ光が、前記第2レーザ光の第九高調波である、
請求項9記載のレーザ光発生装置。
A continuous wave laser light source, and the continuous wave laser light source serves as the continuous wave light source in the first laser light irradiation means and the continuous wave light source in the second laser light irradiation means,
The first laser light irradiation means further includes a harmonic generation means,
The first laser light is a pulsed laser light that has been converted by the first laser light irradiation means through the optical modulator and amplification by the optical amplifier, and further converted into an eighth harmonic by the harmonic generation means. ,
The second laser light is pulsed laser light that has undergone conversion by the optical modulator and amplification by the optical amplifier in the second laser light irradiation means,
The third laser light is a ninth harmonic of the second laser light;
The laser beam generator according to claim 9.
前記第1レーザ光照射手段が、第1(C)パルスレーザ光を発生する第1(C)パルスレーザ光発生手段と、波長1540〜1565nmの第1(D)パルスレーザ光を発生する第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(C)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(C)と、第1の和周波混合手段と、第2の和周波混合手段とを含み、
前記第1(C)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(C)で第四高調波に変換し、その第四高調波と前記第1(D)パルスレーザ光とを前記第1の和周波混合手段により和周波混合し、その和周波混合により得られた光と前記第1(D)パルスレーザ光とを前記第2の和周波混合手段により再度和周波混合して前記第1レーザ光を得る、請求項1から4のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。
The first laser light irradiation means is a first (C) pulse laser light generation means for generating a first (C) pulse laser light, and a first (D) pulse laser light having a wavelength of 1540 to 1565 nm. (D) Pulse laser light generating means, harmonic generating means (C) for converting the first (C) pulse laser light into harmonics, first sum frequency mixing means, and second sum frequency mixing means Including
The first (C) pulse laser beam is converted into a fourth harmonic by the harmonic generation means (C), and the fourth harmonic and the first (D) pulse laser beam are converted into the first sum frequency. The sum frequency mixing is performed by the mixing means, and the light obtained by the sum frequency mixing and the first (D) pulse laser light are again sum frequency mixed by the second sum frequency mixing means, and the first laser light is mixed. The laser beam generator according to claim 1, obtained.
前記第1レーザ光照射手段が、第1(C)パルスレーザ光を発生する第1(C)パルスレーザ光発生手段と、波長1540〜1565nmの第1(D)パルスレーザ光を発生する第1(D)パルスレーザ光発生手段と、前記第1(C)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(C)と、前記第1(D)パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段(D)と、和周波混合手段とを含み、
前記第1(C)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(C)で第四高調波に変換し、前記第1(D)パルスレーザ光を前記高調波発生手段(D)で第二高調波に変換し、前記第1(C)パルスレーザ光の第四高調波と前記第1(D)パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合して前記第1レーザ光を得る、請求項1から4のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。
The first laser light irradiation means is a first (C) pulse laser light generation means for generating a first (C) pulse laser light, and a first (D) pulse laser light having a wavelength of 1540 to 1565 nm. (D) pulse laser light generating means, harmonic generating means (C) for converting the first (C) pulse laser light into a harmonic, and harmonics for converting the first (D) pulse laser light into a harmonic. Wave generation means (D) and sum frequency mixing means,
The first (C) pulsed laser light is converted into a fourth harmonic by the harmonic generation means (C), and the first (D) pulsed laser light is converted to a second harmonic by the harmonic generation means (D). And the fourth harmonic of the first (C) pulsed laser beam and the second harmonic of the first (D) pulsed laser beam are sum frequency mixed by the sum frequency mixing means, and the first laser is mixed. The laser beam generator according to any one of claims 1 to 4, which obtains light.
第1レーザ光を発生させる第1レーザ光発生工程と、
第2レーザ光を発生させる第2レーザ光発生工程と、
前記第1レーザ光および前記第2レーザ光を和周波混合させて第3レーザ光を発生させる第3レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第1レーザ光の波長が、190〜200nmの範囲であり、
前記第2レーザ光の波長が、1540〜1565nmの範囲であり、
前記第3レーザ光発生工程において、前記第1レーザ光および前記第2レーザ光をCBO結晶に照射し、前記CBO結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第3レーザ光の波長が、170〜178nmの範囲であることを特徴とするレーザ光発生方法。
A first laser beam generating step for generating a first laser beam;
A second laser beam generating step for generating a second laser beam;
A third laser beam generation step of generating a third laser beam by mixing the first laser beam and the second laser beam in a sum frequency,
A wavelength of the first laser beam is in a range of 190 to 200 nm;
A wavelength of the second laser light is in a range of 1540 to 1565 nm;
Irradiating the CBO crystal with the first laser light and the second laser light in the third laser light generating step, performing the sum frequency mixing with the CBO crystal; and
The method of generating laser light, wherein the wavelength of the third laser light is in a range of 170 to 178 nm.
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