JP2011053489A - Laser device - Google Patents
Laser device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011053489A JP2011053489A JP2009203029A JP2009203029A JP2011053489A JP 2011053489 A JP2011053489 A JP 2011053489A JP 2009203029 A JP2009203029 A JP 2009203029A JP 2009203029 A JP2009203029 A JP 2009203029A JP 2011053489 A JP2011053489 A JP 2011053489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical path
- lens
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
Description
本発明は、赤外〜可視領域のレーザ光を増幅させ、紫外領域のレーザ光に波長変換して出力するレーザ装置に関する。 The present invention relates to a laser device that amplifies laser light in the infrared to visible region, converts the wavelength to laser light in the ultraviolet region, and outputs the laser light.
半導体製造装置等の分野での利用を目的として、近年、深紫外レーザの開発が盛んに行われている。特に、小型、高出力、有毒ガスを用いない等の利点を持つ、光ファイバーアンプと波長変換技術を組み合わせた193nm光固体レーザの開発が行われている。このようなレーザを出力するレーザ装置としては、複数の光ファイバーアンプが用いられ、それぞれの光ファイバーアンプで増幅された基本波が波長変換結晶に入射されることにより波長変換されて、193nmの光が出力されるものが周知となっている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, deep ultraviolet lasers have been actively developed for use in the field of semiconductor manufacturing equipment and the like. In particular, a 193 nm solid-state laser that combines an optical fiber amplifier and a wavelength conversion technology, which has advantages such as small size, high output, and no use of toxic gas, has been developed. As a laser device that outputs such a laser, a plurality of optical fiber amplifiers are used, and the fundamental wave amplified by each optical fiber amplifier is wavelength-converted by being incident on the wavelength conversion crystal, and 193 nm light is output. Is known (see, for example, Patent Document 1).
このようなレーザ装置において、複数のファイバーアンプで増幅されたパルス光を重ね合わせるが、波長変換結晶への光の入射位置で複数のパルス光を重ねようとする時、何らかの方法でパルスの発生タイミングを合わせる作業が必要となる。そこで、一般的には、波長変換結晶の光の入射位置にフォトディテクタを配置し、フォトディテクタから発生する電気信号をオシロスコープで観察しながら、ファイバーの長さを調節して、タイミング調整を行っていた。 In such a laser device, the pulse lights amplified by a plurality of fiber amplifiers are superimposed, but when a plurality of pulse lights are to be superimposed at the incident position of the light on the wavelength conversion crystal, the pulse generation timing is somehow used. The work which unites is necessary. Therefore, in general, a photodetector is arranged at the light incident position of the wavelength conversion crystal, and the timing is adjusted by adjusting the length of the fiber while observing an electric signal generated from the photodetector with an oscilloscope.
ところで、上記のようにファイバーの長さを調節してタイミング調整を行っても数mm程度の誤差が生じることがある。このため、後述する光ディレイラインを用いて上記誤差を解消させるための微調整(以下では、ディレイと称する)を行う必要がある。図3を用いて、従来の光ディレイライン50について簡単に説明する。光ディレイライン50は、基台51、ブラケット52a,52b、及び光ファイバー取付部53a,53bとを備えて構成され、光ファイバーの端部を光ファイバー取付部53a,53bにそれぞれ取り付け、ブラケット52aとブラケット52bの間の距離を調節することにより、光路長を調整してディレイを行うことができる。
By the way, even if the timing is adjusted by adjusting the length of the fiber as described above, an error of about several mm may occur. For this reason, it is necessary to perform fine adjustment (hereinafter referred to as delay) to eliminate the error using an optical delay line described later. A conventional
しかし、従来の光ディレイライン50を用いた場合、ディレイを発生させる際にブラケット52a,52b等の距離を調節するため何らかの部材を掃引させる必要がある。よって、その掃引のための物理的な空間が必要となるため、ディレイライン本体及び装置全体のサイズが大きくなる。また、掃引に伴いディレイに時間がかかるとともに、光を一旦光ファイバーから取り出し、ブラケット間にてディレイを与えた後再度光ファイバーに入射させる構成となっているため、各部材のアライメントを正確に行わなければならないという課題があった。
However, when the conventional
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、各部材のアライメントが不要になるとともに装置を小型化させ、ディレイを高速に行うことが可能なレーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a laser device that does not require alignment of each member, can be downsized, and can perform delay at high speed. To do.
このような目的を達成するため、本発明に係るレーザ装置は、パルス光を発生させるパルス光発生部と、パルス光を第1パルス光と第2パルス光とに分割し、分割した光をそれぞれ増幅させる光増幅部と、光増幅部により増幅された第1パルス光と第2パルス光を、同軸に重ね合わせるとともに、波長変換光学素子に入射させ第1パルス光及び第2パルス光と異なる波長の光を発生させる波長変換部と、光増幅部における第1パルス光または第2パルス光のいずれかの光が通る位置に設けられ、いずれかの光の光路長を調整する光路長調整部とを備え、光路長調整部は、いずれかの光を入射させる反射面を有し、光の光軸に対して垂直な向きに回転可能に支持され、光を反射面に入射させ入射の方向と異なる方向に反射及び射出させる回転ミラーと、回転ミラーを光軸に対して垂直な向きに回転させるミラー回転部と、回転ミラーにより射出された光を平行光に変換して透過させるレンズと、レンズを透過した平行光の光軸に対して異なる方向を向くように設けられ、光軸に対して垂直な方向に延びる反射面を有し、レンズを透過した平行光を反射面に入射させ平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させる光反射部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a laser device according to the present invention includes a pulsed light generating unit that generates pulsed light, a pulsed light divided into a first pulsed light and a second pulsed light. The optical amplifying unit to be amplified, and the first pulsed light and the second pulsed light amplified by the optical amplifying unit are coaxially overlapped and incident on the wavelength conversion optical element, and have a wavelength different from that of the first pulsed light and the second pulsed light. A wavelength converting unit that generates the light of the optical path, and an optical path length adjusting unit that is provided at a position where either the first pulsed light or the second pulsed light passes in the optical amplifying unit, and adjusts the optical path length of either of the lights. The optical path length adjustment unit has a reflection surface for entering any one of the lights, is rotatably supported in a direction perpendicular to the optical axis of the light, and makes the light incident on the reflection surface and the direction of incidence. Rotating mirror reflecting and emitting in different directions -, A mirror rotating unit that rotates the rotating mirror in a direction perpendicular to the optical axis, a lens that converts the light emitted by the rotating mirror into parallel light, and the optical axis of the parallel light that has passed through the lens It has a reflecting surface that faces in a different direction with respect to the optical axis, and extends in a direction perpendicular to the optical axis. And a light reflecting portion that reflects and emits the light so as to proceed to step (1).
なお、上記光反射部は、レンズを透過した平行光を透過させ異なる方向に射出させる透過型回折格子と、透過型回折格子を透過した光を、光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射させるミラーとを備えて構成されることが好ましいが、多数の凹凸面を有する反射型回折格子として、レンズを透過した平行光を凹凸面に入射させ平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させるようにしてもよい。 The light reflecting portion transmits the parallel light transmitted through the lens and emits the light in a different direction, and the light transmitted through the transmissive diffraction grating travels in the same optical path as the light in the opposite direction. However, as a reflection type diffraction grating having a large number of concave and convex surfaces, parallel light that has passed through the lens is incident on the concave and convex surfaces, and the same optical path as that of the parallel light is directed in the opposite direction. You may make it reflect and inject | emit so that it may progress to.
本発明に係るレーザ装置によれば、回転ミラー及び光反射部を備え、ミラー回転部により回転ミラーを回転させて光路長を変更するとともに光反射部により光を同じ光路を通るように反射させることが可能となっているため、各部材のアライメントが不要となり、装置を小型化し高速にディレイを行うことができる。 According to the laser device of the present invention, the rotating mirror and the light reflecting unit are provided, the rotating mirror is rotated by the mirror rotating unit to change the optical path length, and the light reflecting unit reflects the light so as to pass through the same optical path. Therefore, alignment of each member becomes unnecessary, and the apparatus can be miniaturized and delayed at high speed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に例示する光源装置は、半導体デバイス製造用の露光装置、各種の光学式検査装置。レーザ治療装置等に好適に用いられるものである。レーザ装置1の概要構成図を図1に示しており、レーザ装置1は、パルス光を発生するパルス光発生部10と、パルス光発生部10により発生されたパルス光を複数に並列分岐し各々増幅して射出する光増幅部20と、並列増幅された複数のパルス光を同軸に重ね合わせて和周波発生により高調波を発生させる波長変換部30とを備えて構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The light source device exemplified in this embodiment is an exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices and various optical inspection apparatuses. It is used suitably for a laser treatment apparatus etc. A schematic configuration diagram of the
パルス光発生部10は、赤外〜可視領域において所定波長のレーザ光(シード光とも称する)を発生するレーザ光源11と、レーザ光源11により発生されたシード光の一部を切り出して、切り出された短パルス状のシード光(以下、便宜的に「パルスシード光」と称する)を出力する光変調器12とを備えて構成される。レーザ光源11は、狭帯域化された単一波長のシード光を出力するが、レーザ光源11としては、例えば波長が1.547[μm]の単一波長のシード光を発生させる分布帰還型半導体レーザ(DFB半導体レーザ)を用いることができる。DFB半導体レーザは、励起電流の波形を制御することにより任意の強度でCW発振またはパルス発振させることができる。レーザ装置1では、繰り返し周波数2[MHz]、パルス幅1〜2[nsec]の単一波長のシード光Lsを発生させるようになっている。
The pulsed
光変調器12は、レーザ光源11により発生されたシード光Lsの一部を時間的に切り出し、切り出されたパルスシード光を光増幅部20に射出する。光変調器12としては、例えば、電気光学変調器(EOM)が用いられる。光変調器12は、図示省略する制御装置によりレーザ光源11と同期制御され、レーザ光源11から射出されたパルス幅1〜2[nsec]のシード光から、パルス幅0.3[nsec]程度の光パルスを切り出し、切り出されたパルスシード光Lpが光増幅部20に射出されるようになっている。
The
光増幅部20は、パルス光発生部10から射出されたパルスシード光Lpを複数に並列分岐する光分割部25と、分岐されたパルス光を各々増幅して射出する複数のファイバー光増幅器21,22,23とを備えて構成される。本実施形態では、パルス光発生部10から射出されたパルスシード光Lpは、光分割部25により3つに並列分岐された後、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23に入射される。そして、各ファイバー光増幅器21,22,23により増幅され、増幅された光が波長変換部30に出力される。以下では、第1ファイバー光増幅器21により増幅された光を「第1パルス光La1」、第2ファイバー光増幅器22により増幅された光を「第2パルス光La2」、第3ファイバー光増幅器23により増幅された光を「第3パルス光La3」と称する。なお、波長1.5[μm]帯の赤外光を増幅する第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23としては、例えば、エルビウム(Er)・ドープ・ファイバー光増幅器(EDFA)が用いられる。なお、波長1.1[μm]帯の赤外光を増幅する場合には、イットリビウム(Yb)・ドープ・ファイバー光増幅器(YDFA)が用いられることもある。
The optical amplifying
波長変換部30は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶等の波長変換光学素子を備えて構成され、光増幅部20から射出された複数のパルス光を同軸に重ね合わせて波長変換光学素子に入射させ、和周波発生により高調波を発生させる。このように、複数のパルス光を同軸に重ね合わせ、和周波発生により高調波を発生させる波長変換光学系には種々の態様がある。波長1.5[μm]帯の赤外領域のレーザ光を、その8倍波に相当する波長193[nm]の紫外領域のレーザ光に波長変換する波長変換部30について、図2を参照しながら説明する。なお、図2において、光路上に楕円形で示すものはコリメータレンズまたは集光レンズであり、これらの説明は省略する。また、上下方向の矢印で示すものはP偏光を、○中に点のある印はS偏光を示し、基本波をω、そのn倍波をnωで示す。
The
波長変換部30は、6つの波長変換光学素子31〜36を備え、3つの光路により構成される。第1ファイバー光増幅器21により増幅され波長変換部30に入射された周波数ωの第1パルス光La1(基本波)は、ω→2ω→3ω→5ωの順に波長変換される。第2ファイバー光増幅器22により増幅され波長変換部30に入射された周波数ωの第2パルス光La2(基本波)は、ω→2ωに波長変換される。そして、上記5ωの5倍波と2ωの2倍波の和周波発生により7倍波7ωが発生され、この7倍波と第3ファイバー光増幅器23により増幅された周波数ωの第3パルス光La3(基本波)の和周波発生により8倍波8ωが発生される。
The
第1ファイバー光増幅器21から射出され、波長変換部30に入射されたP偏光の第1パルス光La1は、波長変換部30に集光入射され、P偏光の2倍波(2ω)を発生させる。発生した2倍波と波長変換光学素子31を透過した基本波は、波長変換光学素子32に集光入射され、和周波発生によりS偏光の3倍波(3ω)が発生する。波長変換光学素子31及び32としては、例えばPPLN結晶、PPKTP結晶、PPSLT結晶、LBO結晶等を用いることができる。
The P-polarized first pulsed light La 1 emitted from the first fiber
波長変換光学素子32から発生したS偏光の3倍波と、波長変換光学素子32を透過したP偏光の基本波及び2倍波は、2倍波波長板41を透過して、2倍波だけをS偏光に変換する。2倍波波長板41としては、例えば結晶の光学軸と平行にカットした一軸性の結晶の平板からなる波長板が用いられる。上記のようにS偏光に変換された2倍波と、波長変換光学素子32から発生したS偏光の3倍波は、波長変換光学素子33に集光入射され、和周波発生によりP偏光の5倍波(5ω)が発生する。この5倍波を発生させる波長変換光学素子33としては、例えばLBO結晶が用いられるが、BBO結晶、CBO結晶等を用いることもできる。波長変換光学素子33から射出される5倍波は、ウォークオフの影響を受けて断面が楕円形になっている。そこで、波長変換光学素子33の後方に設けられた2枚のシリンドリカルレンズ42v,42hにより、上記5倍波の楕円形の断面形状が円形に整形され、ダイクロイックミラー43に入射されるようになっている。
The S-polarized third harmonic wave generated from the wavelength conversion
第2ファイバー光増幅器22から射出され、波長変換部30に入射されたP偏光の基本波(第2パルス光La2)は、波長変換光学素子34に集光入射され、P偏光の2倍波(2ω)を発生させる。波長変換光学素子34により発生された2倍波は、ダイクロイックミラー44に入射される。2倍波発生用の波長変換光学素子34としては、例えば、PPLN結晶、LBO結晶、PPKTP結晶、PPSLT結晶等を用いることができる。
The P-polarized fundamental wave (second pulsed light La 2 ) emitted from the second fiber
第3ファイバー光増幅器23から射出されたS偏光の基本波(第3パルス光La3)は、波長変換されることなくダイクロイックミラー44に入射される。ダイクロイックミラー44は、基本波の波長帯域の光を透過し、2倍波の波長帯域の光を反射させるように構成されており、ダイクロイックミラー44を透過したS偏光の基本波と、ダイクロイックミラー44に反射されたP偏光の2倍波とが同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー43に入射される。ダイクロイックミラー43は、基本波及び2倍波の波長帯域の光を透過させ、5倍波の波長帯域の光を反射するように構成されており、このダイクロイックミラー43を透過したS偏光の基本波及びP偏光の2倍波と、ダイクロイックミラー43で反射されたP偏光の5倍波とが同軸に重ね合わされて波長変換光学素子35に入射される。
The S-polarized fundamental wave (third pulsed light La 3 ) emitted from the third fiber
波長変換光学素子35では、P偏光の2倍波(2ω)とP偏光の5倍波(5ω)による和周波発生が行われ、7倍波(7ω)が発生される。7倍波発生用の波長変換光学素子35としては、例えばCLBO結晶が用いられる。波長変換光学素子35から発生したS偏光の7倍波(7ω)と、波長変換光学素子35を透過したS偏光の基本波(ω)は、波長変換光学素子36に入射され、和周波発生によりP偏光の8倍波(8ω)が発生する。8倍波発生用の波長変換光学素子36としては、例えばCLBO結晶が用いられる。なお、波長変換光学素子36から出力される光には、上記8倍波以外に、波長変換光学素子36を透過した基本波や2倍波等が含まれるが、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ、プリズム等を使用することにより、これらを分離、除去することができる。
In the wavelength conversion
以上のように、光増幅部20から出力された波長1.547[μm]の赤外領域のレーザ光が波長変換部30において順次波長変換され、波長変換部30から波長193[nm]の紫外領域のレーザ光Lvが出力される。このように、ダイクロイックミラー43により5倍波、2倍波及び基本波が同軸に重ね合わせられ、7倍波発生用の波長変換光学素子35において5倍波と2倍波の和周波発生、8倍波発生用の波長変換光学素子36において7倍波と基本波の和周波発生が行われる。なお、波長変換部30の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば、いずれも本出願人に係る、特開2004−86193号公報に開示した構成、国際公開2005−116751号公報に開示した構成などを適用することができる。
As described above, the laser light in the infrared region having the wavelength of 1.547 [μm] output from the
ところで、上述したように、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23によりそれぞれパルス光が出力されるが、これらのパルス光は、波長変換部30に入射させる位置(例えば、図1における位置AまたはB)で重ね合わされる。重ね合わせの際に波長変換の効率が低下しないようにするため、それぞれのパルス光のタイミングを調整する必要があるが、この方法としては、図1の位置AまたはBに、フォトディテクタ(光電変換素子)を配置し、このフォトディテクタから出力される電気信号の波形をオシロスコープにより観察しながらファイバーの長さの調整を行うことが挙げられる。このとき、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23におけるファイバー長の調整は、数mm程度の誤差が生じることがあるため、後述する光ディレイラインを用いて微調整(以下では、ディレイと称する)を行う必要がある。光ディレイラインは、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23のうちいずれかの上流側または下流側(例えば、図1におけるA,B,C,Dのいずれかの位置)に設置して、機械的または電気的にディレイを行うことができるようになっている。
By the way, as described above, the first, second, and third fiber
一般的な光ディレイライン50の態様を図3に示す。図3のように、光ディレイライン50は、基台51と、ブラケット52a,52bと、光ファイバー取付部53a,53bとを備えて構成され、ブラケット52a,52bは、それぞれ、基台51の上方に、一方向(図3の紙面の左右方向)にのみ移動可能な状態で支持されている。光ファイバー取付部53a,53bは、光ファイバーの端部をブラケット52a,52bそれぞれに取付可能に構成され、ブラケット52aに取り付けられた光ファイバからブラケット52bに取り付けられた光ファイバに光を伝搬させることができる。また、ブラケット52aとブラケット52bとを掃引してその間の距離を調節することにより、ディレイを行うことが可能となっている。
A typical
しかし、一般的な光ディレイライン50には、以下I〜IIIの問題点がある。I:ディレイ量に相当する物理的な距離差が必要になるため、光ディレイライン本体のサイズが大きくなりレーザ装置1自体のサイズも大きくなる。II:ディレイを発生させるためにはブラケット52a,52b等何らかの部品を掃引する必要があり、大きいディレイ量を発生させるためには大きい掃引量が必要となり、結果としてディレイにかかる時間が長くなる。III:パルス光を光ファイバーから空間中に取り出し、ディレイを与えた後再び光ファイバーに入射させる、という構成を用いているため、各部品のアライメントを正確に行う必要がある。以下でこのI〜IIIの問題を解消するための2つの実施形態(第1実施形態及び第2実施形態)について説明する。
However, the general
まず、第1実施形態においては、光ディレイライン50の代わりに、光路長調整部60を用いている。光路長調整部60は、光ディレイライン50と同様に、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23のうちいずれかの上流側または下流側に設置することが可能となっており、図4に示すように、サーキュレータ62と、第1レンズ63と、回転ミラー64と、第2レンズ65と、透過型回折格子66と、平面ミラー67、ミラー回転部69とを備えて構成されている。なお、図4及び後述する図5に示す各部材の間に設けられる直線または曲線は光路を示しており、回転ミラー64により反射された光の光路は回転ミラー64の回転により変化するため(後に詳述)、図4では回転ミラー64の回転により変化した光路をそれぞれA,A′,A″のように示している。
First, in the first embodiment, an optical path
サーキュレータ62は、3個のポート(ポート1、2、3)を有する3ポートサーキュレータと称される光学部品であり、図4に示すように、ポート1に入射された光はポート2から射出され、ポート2に入射された光はポート3から射出されるように構成されている。光路長調整部60が第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23の上流側(図1における位置Cまたは位置D)に設けられている場合は、光分割部25により分割された光がポート1に入射され、その後ポート3から射出された光は、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23に向かって射出されるようになっている。また、光路長調整部60が第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23の下流側(図1における位置Aまたは位置B)に設けられている場合は、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23により増幅された光がポート1に入射され、その後ポート3から射出された光は、波長変換部30に向かって射出されるようになっている。
The
第1レンズ63は、サーキュレータ62のポート2から射出された光を集光する位置に設けられ、集光した光の焦点位置に反射面が位置するように回転ミラー64が設けられている。また、第1レンズ63を透過した光は空間中に射出されるようになっている。回転ミラー64は、ミラー回転部69により、第1レンズ63により集光された光の光軸に対して垂直な方向に延びる軸を中心に回転可能に支持されており、第1レンズ63により集光され回転ミラー64により反射された光は、例えば90度折り曲げられて第2レンズ65に向かって射出されるようになっている。なお、回転ミラー64により反射された光の光路については、ミラー回転部69により回転ミラー64を回転させることにより、例えば、図4に示す光路Aから光路A′に変化させたり、光路Aから光路A″に変化させたりすることができるようになっており、これにより後に詳述する第2レンズ65及び透過型回折格子66の光の入射位置も例えばA,A′,A″のように変化し、結果として回転ミラー64の回転角度によって、光路の長さを変化させることが可能になっている。
The
第2レンズ65は、回転ミラー64により反射された光を透過させた後透過型回折格子66に向かって射出させる。透過型回折格子66は、入射された光をその進行方向と異なる方向(例えば、進行方向に対して90度曲がった方向)に透過、射出させるように構成されている。平面ミラー67は、図4のように、その反射面が透過型回折格子66から射出された光の光軸に対して直交するように設けられている。よって、透過型回折格子66から射出され、平面ミラー67により反射された光は、反射される前と同じ光路を通って、図4に示すように、透過型回折格子66、第2レンズ65、回転ミラー64、第1レンズ63を経由してサーキュレータ62のポート2に入射されるようになっている。そして、ポート2に入射された光は、上述したように、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23または波長変換部30に向かって射出される。なお、上記では透過型回折格子66から射出された光を平面ミラー67が反射させる例について示したが、これに限定されることはなく、入射された光をその経路と同じ経路を進むように反射させる部材(例えば、ミラーアレイなど)であれば平面ミラー67に代用することができる。
The
以上のような構成の光路長調整部60において、第1レンズ63に入射された光は、回転ミラー64及び透過型回折格子66によりその光路を折り曲げられた後平面ミラー67により反射され、また、透過型回折格子66及び回転ミラー64により上記同様に光路を折り曲げられた後に再び第1レンズ63に入射されるようになっており、光路が合計4回折り曲げられるようになっている。そして、光路が折り曲げられる前後に回転ミラー64の回転によりその光路を図4のA,A′,A″のように変化させることができるようになっている。従って、回転ミラー64を回転させるだけで光路の長さを変化させることが可能になり、掃引によって光路の長さを変化させる従来の光ディレイライン50と比較しても、ディレイを高速で行うことができその時間を短縮させることができるため、上記IIの問題を解消することができる。
In the optical path
また、第1レンズ63から射出された光が、回転ミラー64、第2レンズ65、透過型回折格子66、及び平面ミラー67を経由して、再び第1レンズ63に入射されるまで合計4回折り曲げられるため、回転ミラー64を少し回転させただけでも大きいディレイ量を発生させることができる。従って、ディレイ量に相当する物理的な距離差は不要となり、光ディレイライン本体、そしてレーザ装置1自体の小型化を実現でき上記Iの問題を解消することができる。更に、光路長調整部60では、何らかの部品を掃引させる必要がなく回転ミラー64を回転させるだけでディレイを発生させることができるため、光ディレイライン50のように各部品のアライメントを行う必要がなくなり上記IIIの問題を解消することができる。
In addition, the light emitted from the
第2実施形態においては、第1実施形態の光路長調整部60の代わりに、図5に示すような光路長調整部70を用いている。光路長調整部70は、光路長調整部60と同様に、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23のうちいずれかの上流側または下流側に設置することが可能となっており、図5に示すように、サーキュレータ72と、第1レンズ73と、回転ミラー74と、第2レンズ75と、反射型回折格子76と、回転駆動機構79とを備えて構成されている。なお、回転ミラー74により反射された光の光路は回転ミラー74の回転により変化するため(後に詳述)、図5では回転ミラー74の回転により変化した光路をB,B′,B″のように示している。
In the second embodiment, an optical path
サーキュレータ72、第1レンズ73、回転ミラー74、第2レンズ75、回転駆動機構79は、それぞれ、第1実施形態のサーキュレータ62、第1レンズ63、回転ミラー64、第2レンズ65、ミラー回転部69と構成及び機能が同一であるため、それらの詳細な説明は省略する。第2レンズ75は、回転ミラー74により反射された光を透過させた後反射型回折格子76に向かって射出するように設けられている。反射型回折格子76は、微細な凹凸面を有し、当該凹凸面が第2レンズ75を透過した光の光路に対して対向するように設けられている。よって、第2レンズ75から射出された光は、反射型回折格子76に入射され、入射された時の光路と同じ光路を通って、反射型回折格子76から反射及び射出される。反射型回折格子76から射出された光は、図5に示すように、第2レンズ75、回転ミラー74、第1レンズ73を通ってサーキュレータ72のポート2に入射され、第1、第2、第3ファイバー光増幅器21,22,23または波長変換光学系に向かって射出される。
The
上記のような構成の光路長調整部70においては、第1レンズ73から射出された光が、回転ミラー74によりその光路を折り曲げられた後反射型回折格子76により反射され、再度回転ミラー74によりその光路を折り曲げられた後に再び第1レンズ73に入射されるようになっており、光路が合計2回折り曲げられるようになっている。そして、回転ミラー74の回転によりその光路を図5のB,B′,B″のように変更することができるようになっている。従って、回転ミラー74を回転させるだけで光路の長さを変化させることが可能になり、第1実施形態と同様に、光ディレイライン50と比較してディレイを高速で行うことができその時間を短縮させることができるため、上記IIの問題を解消することができる。
In the optical path
また、第1実施形態と同様、ディレイ量に相当する物理的な距離差は不要となり、装置全体を小型化させることが可能になるため、上記Iの問題を解消することができる。更に、部品を掃引させる必要がなく回転ミラー74を回転させるだけでディレイを発生させることができるため、第1実施形態と同様の理由で上記IIIの問題を解消することができる。
Further, as in the first embodiment, the physical distance difference corresponding to the delay amount is not necessary, and the entire apparatus can be reduced in size, so that the problem I can be solved. Further, since it is not necessary to sweep parts and a delay can be generated only by rotating the
さらに、第2実施形態の光路長調整部70では、第1実施形態の透過型回折格子66と異なり、反射型の反射型回折格子76を用いており反射型回折格子76自体が光を反射させているため、光路が折り曲げられる回数が第1実施形態より少なく、ディレイの速度は第1実施形態よりも劣る。しかし、平面ミラーを設ける必要がなく部品点数を第1実施形態よりも少なくすることができるため、装置全体の小型化という観点では第2実施形態の方が有利である。なお、第2実施形態においては反射型回折格子76が光を反射させる例について説明したが、反射型回折格子76に限定されることはなく、入射された光をその経路と同じ経路を進むように反射させる部材(例えば、ミラーアレイなど)であれば反射型回折格子76に代用することができる。
Further, in the optical path
以上、上述した各実施形態においては、回折格子及び回転ミラーを設け、回転ミラーを回転させ光路の長さを変化させることにより、従来のディレイラインと比較して高速にディレイを行うことができ、また、部品を掃引させる機構が不要になるため、装置を小型化させることができる。 As described above, in each of the above-described embodiments, by providing a diffraction grating and a rotating mirror, and rotating the rotating mirror to change the length of the optical path, it is possible to perform a delay at a high speed compared to a conventional delay line, Further, since a mechanism for sweeping parts is not necessary, the apparatus can be reduced in size.
なお、上述した各実施形態においては、本発明に係る光路長調整部60または70を、193nmの固体レーザの光学システムに応用させる例について説明したが、本発明の応用範囲はこれに限定されることはなく、光ディレイラインを利用する全ての光学システムへ応用することが可能である。
In each of the above-described embodiments, the example in which the optical path
La1 第1パルス光 La2 第2パルス光
1 レーザ装置 10 パルス光発生部
20 光増幅部 30 波長変換部
60 光路長調整部(第1実施形態) 64 回転ミラー(第1実施形態)
65 第2レンズ(レンズ、第1実施形態)
66 透過型回折格子 67 平面ミラー(ミラー)
69 ミラー回転部(第1実施形態) 70 光路長調整部(第2実施形態)
74 回転ミラー(第2実施形態)
75 第2レンズ(レンズ、第2実施形態)
76 反射型回折格子 79 ミラー回転部(第2実施形態)
La 1 1st pulse light La 2
65 Second lens (lens, first embodiment)
66
69 Mirror rotating unit (first embodiment) 70 Optical path length adjusting unit (second embodiment)
74 Rotating mirror (second embodiment)
75 Second lens (lens, second embodiment)
76
Claims (3)
前記パルス光を第1パルス光と第2パルス光とに分割し、分割した光をそれぞれ増幅させる光増幅部と、
前記光増幅部により増幅された第1パルス光と第2パルス光を、同軸に重ね合わせるとともに、波長変換光学素子に入射させ前記第1パルス光及び前記第2パルス光と異なる波長の光を発生させる波長変換部と、
前記光増幅部における前記第1パルス光または前記第2パルス光のいずれかの光が通る位置に設けられ、前記いずれかの光の光路長を調整する光路長調整部とを備え、
前記光路長調整部は、
前記いずれかの光を入射させる反射面を有し、前記光の光軸に対して垂直な向きに回転可能に支持され、前記光を前記反射面に入射させ前記入射の方向と異なる方向に反射及び射出させる回転ミラーと、
前記回転ミラーを前記光軸に対して垂直な向きに回転させるミラー回転部と、
前記回転ミラーにより射出された光を平行光に変換して透過させるレンズと、
前記レンズを透過した平行光の光軸に対して異なる方向を向くように設けられ、前記光軸に対して垂直な方向に延びる反射面を有し、前記レンズを透過した平行光を前記反射面に入射させ前記平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させる光反射部とを備えることを特徴とするレーザ装置。 A pulsed light generator for generating pulsed light;
An optical amplification unit that divides the pulsed light into a first pulsed light and a second pulsed light, and amplifies each of the divided lights;
The first pulsed light and the second pulsed light amplified by the optical amplification unit are superimposed on the same axis and incident on a wavelength conversion optical element to generate light having a wavelength different from that of the first pulsed light and the second pulsed light. A wavelength converter to be
An optical path length adjustment unit that adjusts an optical path length of any one of the light beams provided at a position where either the first pulsed light or the second pulsed light passes in the optical amplification unit;
The optical path length adjusting unit is
It has a reflecting surface on which any one of the light is incident, and is supported so as to be rotatable in a direction perpendicular to the optical axis of the light. The light is incident on the reflecting surface and reflected in a direction different from the incident direction. And with a rotating mirror to be ejected,
A mirror rotating unit that rotates the rotating mirror in a direction perpendicular to the optical axis;
A lens that converts light emitted by the rotating mirror into parallel light and transmits the parallel light;
The reflective surface is provided so as to face different directions with respect to the optical axis of the parallel light transmitted through the lens and extends in a direction perpendicular to the optical axis, and the parallel light transmitted through the lens is reflected on the reflective surface. And a light reflecting section that reflects and emits the light so as to travel in the opposite direction along the same optical path as that of the parallel light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009203029A JP2011053489A (en) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009203029A JP2011053489A (en) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011053489A true JP2011053489A (en) | 2011-03-17 |
Family
ID=43942540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009203029A Pending JP2011053489A (en) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | Laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011053489A (en) |
-
2009
- 2009-09-02 JP JP2009203029A patent/JP2011053489A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7583431B2 (en) | Wavelength conversion optical device, laser light source, and image display optical device | |
US8780946B2 (en) | Ultraviolet laser device | |
KR102344775B1 (en) | High Efficiency Laser System for Third Harmonic Generation | |
JP6043228B2 (en) | Optical module and light irradiation device | |
JP2011054737A (en) | Pulse width converter and optical amplifying system | |
JP2010060751A (en) | Terahertz wave generation device and generation method | |
WO2015083200A1 (en) | Multi-wavelength laser device | |
WO2014021370A1 (en) | Laser device, and exposure device and inspection device equipped with said laser device | |
JP2012150186A (en) | Output wavelength selection type laser apparatus | |
JP2013156448A (en) | Laser device, exposure device and inspection device | |
US20130188658A1 (en) | Frequency-tripled fiber-mopa | |
US20090180498A1 (en) | Coherent Beam Combiner Based on Parametric Conversion | |
JP2005208472A (en) | Coherent light source | |
JP2006171624A (en) | Terahertz wave generation system | |
JP5605688B2 (en) | Wavelength conversion optical system and laser apparatus | |
JP2011053489A (en) | Laser device | |
JP6299589B2 (en) | Ultraviolet laser apparatus, exposure apparatus and inspection apparatus equipped with the ultraviolet laser apparatus | |
JP2011069945A (en) | Method for generating laser beam | |
WO2022107707A1 (en) | Light amplification device and light amplification method | |
JP2013131778A (en) | Pulse width converter and optical amplification system | |
JP2010237234A (en) | Light source device and adjusting method of the same | |
JPH07235720A (en) | Laser oscillation apparatus | |
JP2010286854A (en) | Coherent light source | |
KR20090102490A (en) | Optical parametric oscillator laser that use pumping light which consist of orthogonal two polarized light | |
JP2011053314A (en) | Light source device |