JP2012168498A - Wavelength conversion element, solid-state laser device, and laser system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、波長変換素子、固体レーザ装置およびレーザシステムに関する。 The present disclosure relates to a wavelength conversion element, a solid-state laser device, and a laser system.
半導体リソグラフィプロセスに使用される典型的な紫外線光源エキシマレーザは、波長がおよそ248nmのKrFエキシマレーザと波長がおよそ193nmのArFエキシマレーザである。 Typical ultraviolet light source excimer lasers used in semiconductor lithography processes are a KrF excimer laser with a wavelength of approximately 248 nm and an ArF excimer laser with a wavelength of approximately 193 nm.
そうしたArFエキシマレーザの殆どは発振段レーザと増幅段を含む2ステージレーザシステムとして市場に供給されている。2ステージのArFエキシマレーザシステムの発振段レーザと増幅段の共通する主要な構成を説明する。発振段レーザは第1チャンバを有し、増幅段は第2チャンバを有する。それらの第1、第2チャンバ内にレーザガス(F2、Ar、Ne、Xeの混合ガス)が封入されている。発振段レーザと増幅段はまた、前記レーザガスを励起するために電気エネルギーを供給する高電圧パルス電源を有する。発振段レーザと増幅段とはそれぞれ高電圧パルス電源を有することができるが、1台の高電圧パルス電源を共有することもできる。前記第1チャンバ内には、それぞれが前記高電圧パルス電源に接続された第1アノードと第1カソードとを含む第1放電電極が設置され、前記第2チャンバ内にも同様にそれぞれが前記高電圧パルス電源に接続された第2アノードと第2カソードとを含む第2放電電極が設置されている。 Most of such ArF excimer lasers are supplied to the market as a two-stage laser system including an oscillation stage laser and an amplification stage. The main configuration common to the oscillation stage laser and the amplification stage of the two-stage ArF excimer laser system will be described. The oscillation stage laser has a first chamber and the amplification stage has a second chamber. Laser gas (a mixed gas of F 2 , Ar, Ne, and Xe) is sealed in the first and second chambers. The oscillation stage laser and amplification stage also have a high voltage pulse power supply that supplies electrical energy to excite the laser gas. Each of the oscillation stage laser and the amplification stage can have a high voltage pulse power supply, but can share one high voltage pulse power supply. A first discharge electrode including a first anode and a first cathode, each connected to the high voltage pulse power supply, is installed in the first chamber, and each of the first chambers is similarly provided in the second chamber. A second discharge electrode including a second anode and a second cathode connected to a voltage pulse power supply is provided.
発振段レーザ特有の構成は、例えば狭帯域モジュールである。狭帯域モジュールは典型的にはひとつのグレーティングと少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダとを含む。半透過ミラーと前記グレーティングとが光共振器を構成し、これらの半透過ミラーとグレーティングとの間に発振段レーザの前記第1チャンバが設置されている。 A configuration unique to the oscillation stage laser is, for example, a narrow-band module. Narrowband modules typically include one grating and at least one prism beam expander. The semi-transmissive mirror and the grating constitute an optical resonator, and the first chamber of the oscillation stage laser is installed between the semi-transmissive mirror and the grating.
前記第1放電電極の第1アノードと第1カソードとの間に放電が生じると前記レーザガスが励起されて、その励起エネルギーを放出する際に光が発生する。その光が前記狭帯域モジュールによって波長選択されたレーザ光となって発振段レーザから出力される。 When a discharge is generated between the first anode and the first cathode of the first discharge electrode, the laser gas is excited and light is generated when the excitation energy is released. The light is output as a laser beam wavelength-selected by the narrowband module from the oscillation stage laser.
増幅段が共振器構造を含むレーザである場合の2ステージレーザシステムをMOPOと言い、増幅段が共振器構造を含まずレーザではない場合の2ステージレーザシステムをMOPAと言う。前記発振段レーザからのレーザ光が前記増幅段の第2チャンバ内に存在するときに、前記第2放電電極の第2アノードと第2カソードとの間に放電を発生させる制御が行なわれる。これにより前記第2チャンバ内のレーザガスが励起されて、前記レーザ光が増幅されて増幅段から出力される。 A two-stage laser system when the amplification stage is a laser including a resonator structure is referred to as MOPO, and a two-stage laser system when the amplification stage does not include a resonator structure and is not a laser is referred to as MOPA. When laser light from the oscillation stage laser is present in the second chamber of the amplification stage, control is performed to generate a discharge between the second anode and the second cathode of the second discharge electrode. As a result, the laser gas in the second chamber is excited, and the laser beam is amplified and output from the amplification stage.
本開示の一態様による波長変換装置は、第1面を備える非線形結晶と、前記第1面に接合し、少なくとも1つの層を含む第1膜と、前記第1膜に接合する第1プリズムと、を備えてもよい。 A wavelength conversion device according to an aspect of the present disclosure includes a nonlinear crystal including a first surface, a first film bonded to the first surface and including at least one layer, and a first prism bonded to the first film. , May be provided.
本開示の他の態様による固体レーザ装置は、レーザ光を出力するレーザと、前記レーザ光を増幅する増幅部と、増幅後の前記レーザ光を波長変換する、上述の波長変換装置と、を備えてもよい。 A solid-state laser device according to another aspect of the present disclosure includes a laser that outputs laser light, an amplification unit that amplifies the laser light, and the above-described wavelength conversion device that converts the wavelength of the laser light after amplification. May be.
本開示の他の態様によるレーザシステムは、上述の固体レーザ装置と、前記固体レーザ装置から出力されたレーザ光を増幅する増幅装置と、を備えてもよい。 A laser system according to another aspect of the present disclosure may include the solid-state laser device described above and an amplifying device that amplifies laser light output from the solid-state laser device.
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。なお、以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Embodiment described below shows an example of this indication and does not limit the contents of this indication. In addition, all the configurations and operations described in the embodiments are not necessarily essential as the configurations and operations of the present disclosure. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, in the following description, it demonstrates along the flow of the following table of contents.
目次
1.概要
2.用語の説明
3.波長変換素子を有する固体レーザ装置とArF増幅器とを備えたレーザシステム(実施の形態1)
3.1 構成
3.2 動作
4.非線形光学結晶に2つのプリズムをオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態2)
4.1 構成
4.2 動作
4.3 作用
5.酸化物コーティング膜を施したプリズムと非線形光学結晶をオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態3)
5.1 構成
5.2 作用
6.酸化物コーティング膜やフッ化物コーティング膜を施した非線形光学結晶とプリズムをオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態4)
6.1 構成
6.2 作用
7.プリズムの膜と非線形光学結晶の膜との間をオプティカルコンタクトした波長変換装置(実施の形態5)
7.1 構成
7.2 作用
8.緩衝層と各緩衝層上の膜とを備える非線形光学結晶をプリズムとオプティカルコンタクトした波長変換装置(実施の形態6)
8.1 構成
8.2 作用
9.コーティング膜を施した非線形光学結晶に1つのプリズムをオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態7)
9.1 構成
9.2 動作
9.3 作用
Table of
3.1 Configuration 3.2
4.1 Configuration 4.2 Operation 4.3 Action 5. A wavelength conversion element in which a prism provided with an oxide coating film and a nonlinear optical crystal are in optical contact (Embodiment 3)
5.1 Configuration 5.2
6.1 Configuration 6.2
7.1 Configuration 7.2 Action 8. A wavelength conversion device in which a nonlinear optical crystal including a buffer layer and a film on each buffer layer is in optical contact with a prism (Embodiment 6)
8.1 Configuration 8.2
9.1 Configuration 9.2 Operation 9.3 Operation
1.概要
以下で例示する実施の形態では、非線形光学結晶の表面が膜によりコートされ得る。この膜は、プリズムの表面にオプティカルコンタクトさせられ得る。
1. Overview In the embodiments illustrated below, the surface of a nonlinear optical crystal can be coated with a film. This film can be in optical contact with the surface of the prism.
2.用語の説明
KBBF結晶とは、化学式KBe2BO3F2で表される非線形光学結晶である。
バースト発振とは、所定の期間に、所定の繰返し周波数で、パルスレーザ光を出力することである。
光路とは、レーザ光が伝搬する経路のことである。
オプティカルコンタクトとは、一定以上の面精度あるいは表面粗さを持った面同士を密着させて接合する接合方法である。接合する各面に要求される面精度あるいは表面粗さは接合材料によって異なる。さらに、接合材料によっては、面同士を密着させた後、加熱することで界面の分子運動を高め接合強度を高めることもある。
2. Explanation of Terms A KBBF crystal is a nonlinear optical crystal represented by the chemical formula KBe 2 BO 3 F 2 .
Burst oscillation is to output pulsed laser light at a predetermined repetition rate in a predetermined period.
An optical path is a path along which laser light propagates.
The optical contact is a joining method in which surfaces having a surface accuracy or surface roughness of a certain level or more are brought into close contact with each other. The surface accuracy or surface roughness required for each surface to be joined varies depending on the joining material. Furthermore, depending on the bonding material, the surfaces are brought into close contact with each other and then heated to increase the molecular motion at the interface and increase the bonding strength.
3.波長変換素子を有する固体レーザ装置とArF増幅器とを備えたレーザシステム(実施の形態1)
3.1 構成
図1Aに本開示の実施の形態1による2ステージレーザ装置の一例の概略構成を示す。図1Bに、図1Aに示す増幅装置の一例の概略構成を示す。なお、図1Bは、図1Aに示す増幅装置3の断面とは異なる断面の概略構成を示す。
3. Laser system including a solid-state laser device having a wavelength conversion element and an ArF amplifier (Embodiment 1)
3.1 Configuration FIG. 1A shows a schematic configuration of an example of a two-stage laser apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure. FIG. 1B shows a schematic configuration of an example of the amplification device shown in FIG. 1A. 1B shows a schematic configuration of a cross section different from the cross section of the
図1Aおよび図1Bに示すように、2ステージレーザ装置(以下、レーザシステムという)1は、固体レーザ装置2と、増幅装置3とを含んでもよい。固体レーザ装置2は、たとえば波長変換素子を有してもよい。増幅装置3は、たとえば放電励起式ArFエキシマ増幅器であってよい。固体レーザ装置2と増幅装置3との間には、低コヒーレンス化光学システム4が設置されてもよい。低コヒーレンス化光学システム4としては、光学パルスストレッチャーやランダム位相板にコリメート光学系を組み合わせた光学素子群等の光学システムを使用してよい。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a two-stage laser device (hereinafter referred to as a laser system) 1 may include a solid-
次に、固体レーザ装置2について説明する。固体レーザ装置2は、ポンピングレーザ5と、Ti:サファイアレーザ6と、増幅器7と、ビームスプリッタ81と、高反射ミラー82と、波長変換装置9と、高反射ミラー11とを含んでもよい。
Next, the solid
ポンピングレーザ5は、たとえば半導体レーザ励起Nd:YAGレーザの第2高調波光を出力するレーザであってもよい。Ti:サファイアレーザ6は、Ti:サファイア結晶と光共振器を含んでもよい。増幅器7は、Ti:サファイア結晶を含む増幅器であってよい。波長変換装置9は、第一波長変換素子91と第二波長変換素子92とを備えてもよい。第一波長変換素子91は、LBO結晶を含んでもよい。第二波長変換素子92は、KBBF結晶101を含んでもよい。
The pumping
次いで、増幅装置3について説明する。増幅装置3は、チャンバ20と、一対の放電電極(アノード21およびカソード22)と、出力結合ミラー14と、高反射ミラー15、16、および17とを含んでもよい。チャンバ20内には、レーザガスが封入されていてもよい。このレーザガスは、Ar、Ne、F2、またはXeの混合ガスでもよい。アノード21およびカソード22は、チャンバ20内に設置されてもよい。アノード21およびカソード22は、図1Bに示すように、紙面に沿った方向に間隔を開けて配置されてもよい。アノード21およびカソード22は、図1Bの紙面に対して垂直方向に間隔を開けて配列されてもよい。アノード21およびカソード22の間は、放電空間23であってよい。チャンバ20には、パルスレーザ光32を透過するウィンドウ18および19が取り付けてあってもよい。また、図示を省略した高電圧パルス電源がチャンバ20の外に設置されていてもよい。
Next, the
出力結合ミラー14と高反射ミラー15、16、および17とは、リング型光共振器を構成してもよい。出力結合ミラー14は、一部の光を透過し、一部の光を反射する素子であってもよい。
The
3.2 動作
固体レーザ装置2は、波長がおよそ193nmのパルスレーザ光31を出力してもよい。低コヒーレンス化光学システム4は、パルスレーザ光31のコヒーレンシーを低下させてもよい。増幅装置3は、コヒーレンシーの低下したパルスレーザ光32を増幅してパルスレーザ光33として出力してもよい。パルスレーザ光33は、例えば図示していない半導体露光機へ送られて、露光処理に使用されてもよい。
3.2 Operation The solid-
ポンピングレーザ5からは、波長がおよそ532nmの励起光(ポンピング光ともいう)51が出力されてもよい。励起光51の一部は、ビームスプリッタ81を透過してもよい。励起光51の他の一部は、ビームスプリッタ81で反射されてもよい。ビームスプリッタ81を透過した励起光51aは、Ti:サファイアレーザ6のTi:サファイア結晶を励起してもよい。励起されたTi:サファイアレーザ6からは、波長がおよそ773.6nmのパルスレーザ光31aが出力されてもよい。Ti:サファイアレーザ6は、図示しない波長選択素子を備える光共振器を含んでもよい。このTi:サファイアレーザ6からは、波長選択素子によってスペクトル幅が狭帯域化されたパルスレーザ光31aが出力されてもよい。
The pumping
一方、ポンピングレーザ5から出力された励起光51のうち、ビームスプリッタ81で反射された励起光51bは、さらに高反射ミラー82で反射されてもよい。この反射された励起光51bは、Ti:サファイアの増幅器7に入射し、これが備えるTi:サファイア結晶を励起してもよい。増幅器7はその励起エネルギーによってTi:サファイアレーザ6から出力されたパルスレーザ光31aを増幅してもよい。この結果、増幅器7からは、波長がおよそ773.6nmのパルスレーザ光31bが出力されてもよい。
On the other hand, among the
Ti:サファイアの増幅器7から出力されたパルスレーザ光31bは、波長変換装置9に入射してもよい。波長変換装置9に入射したパルスレーザ光31bは、まず、第一波長変換素子91に入射してもよい。そして、パルスレーザ光31b、非線形光学結晶であるLBO結晶を透過することで、波長がおよそ386.8nm(前記773.6nmの1/2)のパルスレーザ光31bに変換されてもよい。つぎに、波長変換後のパルスレーザ光31bは、第二波長変換素子92入射してもよい。そして、パルスレーザ光31bは、非線形光学結晶であるKBBF結晶101を透過することで、波長がおよそ193.4nm(前記386.8nmの1/2)のパルスレーザ光31にさらに変換されてもよい。
The
KBBF結晶101を透過後のパルスレーザ光31は、高反射ミラー11によって進行方向を変えられて、低コヒーレンス化光学システム4に入射してもよい。パルスレーザ光31のコヒーレンスは、低コヒーレンス化光学システム4を透過することによって低下してもよい。そのコヒーレンスが低下したパルスレーザ光32は増幅装置3に入射してもよい。
The
チャンバ20内のアノード21とカソード22に電気的に接続された図示しない高電圧パルス電源は、アノード21およびカソード22間に高電圧パルスを加えてもよい。これにより、アノード21およびカソード22間で放電が生じてもよい。この高電圧パルスは、パルスレーザ光32が放電空間23内に存在するときに放電空間23に放電を生じさせることが可能なタイミングで、アノード21およびカソード22間に与えられてもよい。
A high voltage pulse power source (not shown) electrically connected to the
低コヒーレンス化光学システム4を出射したパルスレーザ光32の一部は、出力結合ミラー14を透過して、高反射ミラー15により反射されてもよい。このパルスレーザ光32は、ウィンドウ18を透過して、アノード21とカソード22との間の放電空間23へ進行してもよい。パルスレーザ光32が放電空間23内に存在するときに放電空間23に放電を生じさせる制御が行われることによって、そのパルスレーザ光32が増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光32は、ウィンドウ19を介してチャンバ20から出射してもよい。出射したパルスレーザ光32は、高反射ミラー16および17により高反射されて、再びウィンドウ19を介して、チャンバ20内の放電空間23へ進行して増幅されてもよい。そして、このパルスレーザ光32は、今度はウィンドウ18を介してチャンバ20から出射してもよい。出射したパルスレーザ光32は、出力結合ミラー14に入射してもよい。このパルスレーザ光32の一部は、出力結合ミラー14を透過して、パルスレーザ光33として増幅装置3から出射してもよい。パルスレーザ光32の他の一部は、出力結合ミラー14で反射することで、フィードバック光として、再びリング光共振器中に戻されてもよい。
A part of the
本説明では、増幅装置3がリング光共振器を含む場合を例示したが、この例に限定されるものではない。たとえば、増幅装置3は、増幅器に光共振器が配置されたファブリーペロー型共振器を含んでもよい。
In this description, the case where the amplifying
なお、実施の形態1では、固体レーザの波長変換装置9及びそれを用いたレーザシステム1が例示されている。ここで、図1Aにおける低コヒーレンス化光学システム4及び増幅装置3等は、本開示の必須の構成ではない。また、波長変換装置9によって波長変換する前のパルスレーザ光31bは、Ti:サファイアレーザ6を含むレーザ装置から出力されたレーザ光でなくともよい。
In the first embodiment, a solid-state
4.非線形光学結晶に2つのプリズムをオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態2)
つぎに、本開示の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、実施の形態1として例示した第二波長変換素子92について、より具体的な構成である波長変換素子101Aを、実施の形態2として説明する。
4). Wavelength conversion element in which two prisms are in optical contact with a nonlinear optical crystal (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described. In the second embodiment, the second
ここで、KBBF結晶に関する課題について説明する。KBBF結晶は、現状では光学軸(Z軸)以外の方向への結晶成長が困難である。また、KBBF結晶は、現状では光学軸方向に2.5mm程度より厚く成長させることが困難である。そのため、KBBF結晶を位相整合方向に垂直な面で切断する場合、十分な厚みを得られないという課題が存在する。また、KBBF結晶は強いへき開性をもつため、現状では位相整合方向と垂直な面での良好な切断及びこの面に対する光学研磨が困難であるという課題が存在する。そのため、KBBF結晶は、光学軸方向と垂直な面を光入射面及び光出射面として使用されることもある。 Here, problems related to the KBBF crystal will be described. In the present situation, it is difficult for the KBBF crystal to grow in a direction other than the optical axis (Z axis). Also, at present, it is difficult to grow the KBBF crystal thicker than about 2.5 mm in the optical axis direction. Therefore, there is a problem that a sufficient thickness cannot be obtained when the KBBF crystal is cut along a plane perpendicular to the phase matching direction. Also, since the KBBF crystal has a strong cleavage property, there is a problem that it is difficult to perform satisfactory cutting on a surface perpendicular to the phase matching direction and optical polishing on this surface at present. For this reason, the KBBF crystal may be used as a light incident surface and a light emission surface in the plane perpendicular to the optical axis direction.
KBBF結晶は屈折率が大きい。そのため、KBBF結晶が大気中に配置された場合、KBBF結晶内で発生する第2高調波光(193.4nm)が、大気と光出射面との界面で全反射してしまう条件がある。そのため、第2高調波光をKBBF結晶から取り出すことができない場合が存在する。 KBBF crystals have a high refractive index. For this reason, when the KBBF crystal is disposed in the atmosphere, there is a condition that the second harmonic light (193.4 nm) generated in the KBBF crystal is totally reflected at the interface between the atmosphere and the light exit surface. Therefore, there are cases where the second harmonic light cannot be extracted from the KBBF crystal.
そこで、KBBF結晶の入射面と出射面とにそれぞれ膜をコーティングしてもよい。そして、膜がコーティングされたKBBF結晶を、入射面側と出射面側とから2つのプリズムで挟んでもよい。膜は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さを備えるとよい。膜を形成することにより、KBBF結晶の入射面と出射面とに一定の表面粗さがあったとしても、表面の表面粗さを膜の表面粗さとすることができる。これにより、この平坦な膜とプリズムとによってオプティカルコンタクトを形成することができる。このような構成によれば、第2高調波光の界面での全反射が防止され得る。 Therefore, a film may be coated on each of the incident surface and the exit surface of the KBBF crystal. Then, the KBBF crystal coated with the film may be sandwiched between two prisms from the incident surface side and the output surface side. The film may have a thickness sufficient to obtain a surface roughness sufficient for the surface to form an optical contact. By forming the film, the surface roughness of the surface can be made the surface roughness of the film even if the incident surface and the exit surface of the KBBF crystal have a certain surface roughness. Thereby, an optical contact can be formed by the flat film and the prism. According to such a configuration, total reflection at the interface of the second harmonic light can be prevented.
4.1 構成
図2に、実施の形態2による波長変換装置における波長変換素子101Aの概略構成を示す。以下では、非線形光学結晶としてKBBF結晶101を例示する。
4.1 Configuration FIG. 2 shows a schematic configuration of the
図2に示すように、波長変換素子101Aは、KBBF結晶101と、KBBF結晶101の一方の主面に形成されたコーティング膜(第3膜)102aと、KBBF結晶101の他方の主面に形成されたコーティング膜(第1膜)103aとを備えてもよい。以下では、一方の主面を入射面101aとし、他方の主面を出射面101bとする。コーティング膜102aおよび103aの膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。
As shown in FIG. 2, the
さらに、波長変換素子101Aは、プリズム(第2プリズム)102およびプリズム(第1プリズム)103を備えてもよい。プリズム102は、KBBF結晶101の入射面101a側に、コーティング膜102aを挟んで設けられてもよい。このプリズム102は、コーティング膜102aとオプティカルコンタクトによって接合していてもよい。
Furthermore, the
プリズム103は、KBBF結晶101の出射面101bに、コーティング膜103aを挟んで設けられてもよい。このプリズム103は、コーティング膜103aとオプティカルコンタクトにより接合してもよい。
The
4.2 動作
たとえば第一波長変換素子91を透過したパルスレーザ光31b(386.8nm)は、プリズム102に入射してもよい。このパルスレーザ光31bは、プリズム102とコーティング膜102aとがオプティカルコンタクトによって接合されている面を通過してもよい。その後、パルスレーザ光31bは、コーティング膜102aを透過して、KBBF結晶101に入射してもよい。すると、KBBF結晶101内で、パルスレーザ光31bを基本波光(386.8nm)とした第2高調波光31c(193.4nm)が生成され得る。パルスレーザ光31bと第2高調波光31cとは、コーティング膜103aを透過し、コーティング膜103aとプリズム103とがオプティカルコンタクトによって接合されている面を通過してもよい。その後、パルスレーザ光31bと第2高調波光31cとは、プリズム103を透過し、プリズム103から出射してもよい。このとき、パルスレーザ光31bと第2高調波光31cとは、それぞれの屈折角度が異なるため、分離されてプリズム103から出射し得る。第2高調波光31cは、パルスレーザ光31として、波長変換装置9から出力されてもよい。このパルスレーザ光31は、ArFエキシマ増幅器などの増幅装置3で増幅されてもよい。
4.2 Operation For example, the
4.3 作用
波長変換素子101Aにおいては、プリズム102と、コーティング膜102aと、KBBF結晶101と、コーティング膜103aと、プリズム103との間のそれぞれの界面においてパルスレーザ光31bまたは第2高調波光31cが全反射されるのを防止できる。KBBF結晶101にプリズムを直接オプティカルコンタクトによって接合する場合、KBBF結晶101とプリズムとの間の界面がパルスレーザ光によるダメージを受ける場合がある。そのため、KBBF結晶101の寿命が短くなることもある。これに対し、実施の形態2では、KBBF結晶101の表面に膜をコーティングし、この膜とプリズムとをオプティカルコンタクトさせてもよい。それにより、パルスレーザ光によって受けるダメージを軽減できる。これにより、波長変換素子101Aの寿命を向上し得る。
4.3 Action In the
なお、実施の形態2では、KBBF結晶101の入射面101aと出射面101bとの両側に、コーティング膜102aおよび103aを形成している。また、これらのコーティング膜102aおよび103aとプリズム102および103とをそれぞれオプティカルコンタクトによって接合している。ただし、この構成に限定されない。たとえば、波長変換素子101Aは、コーティング膜102aおよび103aのいずれか一方のみを備えた構成であってもよい。この際、KBBF結晶101において、パルスレーザ光31bまたはパルスレーザ光31bまたは第2高調波光31cによって受けるダメージが大きい方の界面に膜をコーティングするとよい。膜をコーティングしない方の面は、KBBF結晶101とプリズムとを直接オプティカルコンタクトさせてもよい。
In the second embodiment, coating
5.酸化物を用いてオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態3)
つぎに、実施の形態2として例示した波長変換素子101Aのより具体的な構成を、実施の形態3として説明する。以下では、非線形光学結晶としてKBBF結晶101を例示する。
5. Wavelength conversion element optically contacted using oxide (Embodiment 3)
Next, a more specific configuration of the
5.1 構成
図3に、実施の形態3による波長変換装置における波長変換素子101Bの概略構成を示す。図3に示すように、波長変換素子101Bは、KBBF結晶101と、コーティング膜(第3膜)112aと、コーティング膜(第1膜)113aと、プリズム(第2プリズム)112と、プリズム(第1プリズム)113とを備えてもよい。
5.1 Configuration FIG. 3 shows a schematic configuration of the
コーティング膜112aは、KBBF結晶101の入射面101aに形成されてもよい。コーティング膜113aは、KBBF結晶101の出射面101bに形成されてもよい。コーティング膜112aおよび113aの膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。
The
プリズム112は、KBBF結晶101の入射面101aに形成されたコーティング膜112aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム113は、KBBF結晶101の出射面101bに形成されたコーティング膜113aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム112、コーティング膜112a、コーティング膜113a、およびプリズム113は、それぞれの界面においてレーザ光が全反射しないような屈折率を有する材料で形成されていてもよい。
The
コーティング膜112aは、酸化物およびフッ化物のうち少なくとも一方を含む膜であってもよい。もしくは、コーティング膜112aは、酸化物およびフッ化物のうち少なくとも一方を含む層(第2層)をプリズム112と接触する面に含む、多層膜であってもよい。同様に、コーティング膜113aは、酸化物およびフッ化物のうち少なくとも一方を含む膜であってもよい。もしくは、コーティング膜113aは、酸化物およびフッ化物のうち少なくとも一方を含む層(第1層)をプリズム113と接触する面に含む、多層膜であってもよい。
The
コーティング膜112aまたはコーティング膜112aにおけるプリズム112と接触する面を形成する層(第2層)の材料は、SiO2、MgF2、LaF3、およびGdF3のうち少なくとも1つを含んでもよい。同様に、コーティング膜113aまたはコーティング膜113aにおけるプリズム113と接触する面を形成する層(第1層)の材料は、SiO2、MgF2、LaF3、およびGdF3のうち少なくとも1つを含んでもよい。
The material of the
プリズム112の材料は、SiO2結晶、CaF2結晶、およびMgF2結晶のうち少なくとも1つを含んでもよい。同様に、プリズム113の材料は、SiO2結晶、CaF2結晶、およびMgF2結晶のうち少なくとも1つを含んでもよい。
The material of the
コーティング膜112aとプリズム112とに同一分子組成の材料を用いることで、コーティング膜112aのプリズム112に対する付着強度を向上し得る。また、同一分子組成の材料を用いることで、屈折率整合(index matching)が容易となり得る。同様に、コーティング膜113aとプリズム113とに同一分子組成の材料を用いることで、コーティング膜113aのプリズム113に対する付着強度を向上し得る。また、同一分子組成の材料を用いることで、屈折率整合が容易となり得る。
By using materials having the same molecular composition for the
なお、プリズム112および113には、例えば、合成石英や水晶が用いられてもよい。
For the
コーティング膜112aおよび113aの形成には、電子ビーム法やスパッタリング法などを用いてもよい。ただし、これに限定されることなく、種々の成膜方法を用いることができる。コーティング膜112aおよび113aを形成することで、KBBF結晶101の入射面101aと出射面101bとにおける表面粗さを、それぞれコーティング膜112aおよび113aで平坦化し得る。
For the formation of the
5.2 作用
実施の形態3によれば、同一分子組成からなるプリズムと膜とがオプティカルコンタクトし得る。これにより、パルスレーザ光によって界面が受けるダメージを軽減し、波長変換素子101Bの寿命を向上し得る。
5.2 Action According to the third embodiment, the prism and the film having the same molecular composition can be in optical contact. Thereby, the damage which an interface receives with a pulse laser beam can be reduced, and the lifetime of the
なお、プリズム112または113に水晶を用いる場合、水晶の光学軸とパルスレーザ光31bの偏光方向とが一致するように、プリズムを作製するとよい。また、コーティング膜112aおよび113aには、スパッタリング法を用いて形成したSiO2膜を用いるとよい。これにより、第2高調波光31cによって発生するSiO2膜のコンパクションを抑制し得る。水晶は、合成石英と比較すると波長が193.4nmのレーザ光によるコンパクションが発生し難いと考えられる。従って、水晶のプリズムは特に第1のプリズムに使用されるとよい。
Note that in the case where quartz is used for the
6.酸化物とフッ化物を用いてオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態4)
つぎに、実施の形態2として例示した波長変換素子101Aの他の具体的な構成を、実施の形態4として説明する。以下では、非線形光学結晶としてKBBF結晶101を例示する。
6). Wavelength conversion element in optical contact using oxide and fluoride (Embodiment 4)
Next, another specific configuration of the
6.1 構成
図4に、実施の形態4による波長変換装置における波長変換素子101Cの概略構成を示す。図4に示すように、波長変換素子101Cは、KBBF結晶101と、コーティング膜(第3膜)122aと、コーティング膜(第1膜)123aと、プリズム(第2プリズム)122と、プリズム(第1プリズム)123とを備えてもよい。
6.1 Configuration FIG. 4 shows a schematic configuration of the
コーティング膜122aは、KBBF結晶101の入射面101aに形成されてもよい。コーティング膜123aは、KBBF結晶101の出射面101bに形成されてもよい。コーティング膜122aおよび123aの膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。
The
プリズム122は、KBBF結晶101の入射面101aに形成されたコーティング膜122aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム123は、KBBF結晶101の出射面101bに形成されたコーティング膜123aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム122、コーティング膜122a、コーティング膜123a、およびプリズム123は、それぞれの界面においてレーザ光が全反射しないような屈折率を有する材料で形成されていてもよい。
The
パルスレーザ光31bの入射側に位置するコーティング膜122aおよびプリズム122の材料には、たとえば酸化物が用いられてもよい。コーティング膜122aは、酸化物を含む層(第2層)をプリズム122と接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜122aとプリズム122との両方の接触面を酸化物とすることで、両者の接合しやすさを向上し得る。また、両方に酸化物を用いることで、屈折率整合が容易となり得る。なお、コーティング膜122aおよびプリズム122に用いられる酸化物は、SiO2結晶などであってもよい。なお、コーティング膜122aおよびプリズム122の材料に、フッ化物が用いられてもよい。
For example, an oxide may be used as the material of the
一方、パルスレーザ光31bおよび第2高調波光31cの出射側に位置するコーティング膜123aおよびプリズム123の材料には、たとえばフッ化物が用いられてもよい。フッ化物材料は、酸化物材料に比べ、波長193.4nmのレーザ光に対する吸収率が小さい。そのため、フッ化物材料は、酸化物材料に比べ、第2高調波光31cによるコンパクションが発生し難いと考え得る。コーティング膜123aは、フッ化物を含む層(第1層)をプリズム123と接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜123aとプリズム123との両方の接触面をフッ化物とすることで、両者の接合しやすさを向上し得る。また、両方にフッ化物を用いることで、屈折率整合が容易となり得る。なお、コーティング膜123aに用いられるフッ化物は、MgF2、LaF3、GdF3などであってもよい。プリズム123に用いられるフッ化物は、CaF2、MgF2などであってもよい。
On the other hand, for example, fluoride may be used as the material of the
コーティング膜122aおよび123aの形成には、電子ビーム法やスパッタリング法などを用いてもよい。ただし、これに限定されることなく、種々の成膜方法を用いることができる。コーティング膜122aおよび123aを形成することで、KBBF結晶101の入射面101aと出射面101bとにおける表面粗さを、それぞれコーティング膜122aおよび123aで平坦化し得る。
For the formation of the
6.2 作用
実施の形態4によれば、KBBF結晶101の入射面101a側と出射面101b側とのそれぞれで、同様の組成の材料からなるプリズムと膜とがオプティカルコンタクトし得る。これにより、パルスレーザ光によって界面が受けるダメージを軽減し、波長変換素子101Cの寿命を向上し得る。
6.2 Action According to the fourth embodiment, the prism and the film made of the material having the same composition can be in optical contact with each of the
また、プリズム123の材料にMgF2を用いる場合、プリズム123の光学軸とパルスレーザ光31bの偏光方向とが一致するように、プリズム123を作製するとよい。
In addition, when MgF 2 is used as the material of the
7.プリズムの膜と結晶の膜との間をオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態5)
つぎに、実施の形態2として例示した波長変換素子101Aの他の具体的な構成を、実施の形態5として説明する。以下では、非線形光学結晶としてKBBF結晶101を例示する。
7). Wavelength conversion element having optical contact between prism film and crystal film (Embodiment 5)
Next, another specific configuration of the
7.1 構成
図5に、実施の形態5による波長変換装置における波長変換素子101Dの概略構成を示す。図5に示すように、波長変換素子101Dは、KBBF結晶101と、コーティング膜132a(第3膜)と、コーティング膜(第1膜)133aと、プリズム(第2プリズム)132と、プリズム(第1プリズム)133とを備えてもよい。プリズム(第1プリズム)133は、コーティング膜(第1膜)133aと接触する面に、コーティング膜(第2膜)133bを含んでもよい。
7.1 Configuration FIG. 5 shows a schematic configuration of the
コーティング膜132aは、KBBF結晶101の入射面101aに形成されてもよい。コーティング膜133aは、KBBF結晶101の出射面101bに形成されてもよい。コーティング膜133bは、プリズム133におけるKBBF結晶101側の面に形成されてもよい。コーティング膜132aおよび133aの膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。同様に、コーティング膜133bの膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。
The
プリズム132は、KBBF結晶101の入射面101aに形成されたコーティング膜132aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム133については、コーティング膜133bが、KBBF結晶101の出射面101bに形成されたコーティング膜133aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。この場合、コーティング膜同士がオプティカルコンタクトにより接合されるので、好適に接合し得る。なお、KBBF結晶101の入射面101a側においても出射面101b側と同様に、プリズム132にコーティング膜を形成し、このコーティング膜とKBBF結晶101のコーティング膜132aとをオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム132とコーティング膜132a、コーティング膜132aとKBBF結晶101、KBBF結晶101とコーティング膜133a、コーティング膜133aとコーティング膜133b、コーティング膜133bとプリズム133は、それぞれの界面においてレーザ光が全反射しないような屈折率を有する材料で形成されていてもよい。
The
パルスレーザ光31bの入射側に位置するコーティング膜132aおよびプリズム132の材料には、たとえば酸化物が用いられてもよい。コーティング膜132aは、酸化物を含む層(第2層)をプリズム132と接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜132aとプリズム132との両方の接触面を酸化物とすることで、両者の接合しやすさを向上し得る。また、両方に酸化物を用いることで、屈折率整合が容易となり得る。なお、コーティング膜132aおよびプリズム132に用いられる酸化物は、SiO2などであってもよい。なお、コーティング膜132aの材料は、フッ化物であってもよい。このフッ化物としては、MgF2、LaF3、およびGdF3のうち少なくとも1つを含んでもよい。プリズム132の材料には、SiO2結晶に限らず、CaF2結晶、およびMgF2結晶のうち少なくとも1つを含む材料を用いてもよい。また、プリズム132にコーティング膜を形成する場合の材料は、MgF2、LaF3、GdF3、およびSiO2のうち少なくとも1つを含む材料などを用いてもよい。
For example, an oxide may be used as the material of the
一方、パルスレーザ光31bおよび第2高調波光31cの出射側に位置するコーティング膜133a、コーティング膜133b、およびプリズム133の材料には、たとえばフッ化物や酸化物が用いられてもよい。フッ化物材料は、酸化物材料に比べ、波長193.4nmのレーザ光に対する吸収率が小さい。そのため、フッ化物材料は、酸化物材料に比べ、第2高調波光31cによるコンパクションが発生し難いと考え得る。コーティング膜133aは、酸化物またはフッ化物を含む層(第1層)をコーティング膜133bと接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜133bは、酸化物またはフッ化物を含む層をコーティング膜133aと接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜133aおよびコーティング膜133bの各相対面側には、同様の組成の材料が用いられるとよい。コーティング膜133aとコーティング膜133bとの各相対面側に同様の組成の材料を用いることで、両者の接合しやすさを向上し得る。さらに、屈折率整合が容易となり得る。なお、コーティング膜133aおよび133bに用いられる材料は、MgF2、LaF3、GdF3、SiO2などを含んでもよい。プリズム133に用いられる材料は、CaF2結晶およびMgF2結晶のうち少なくとも一方を含む材料などであってもよい。特に、コーティング膜133aおよび133bにSiO2を用い、プリズム133にCaF2結晶を用いるとよい。なお、プリズム133の材料としてSiO2結晶を使用してもよい。
On the other hand, as materials for the
コーティング膜132aおよび133aは、KBBF結晶101の入射面101aおよび出射面101bに、電子ビーム法やスパッタリング法などを用いて成膜されてもよい。コーティング膜133bは、プリズム133のKBBF結晶101側の面に電子ビーム法やスパッタリング法などを用いて成膜されてもよい。ただし、これに限定されることなく、種々の成膜方法を用いることができる。コーティング膜132aおよび133aを形成することで、KBBF結晶101の入射面101aと出射面101bとにおける表面粗さを改善できる。プリズム133のKBBF結晶101側の面における表面粗さを、コーティング膜133bで平坦化し得る。
The
7.2 作用
実施の形態5によれば、KBBF結晶101の入射面101a側で、同様の組成の材料からなるプリズムと膜とがオプティカルコンタクトし得る。また、KBBF結晶101の出射面101b側で、同様の組成の材料からなる膜と膜とがオプティカルコンタクトし得る。これにより、パルスレーザ光31bによって界面が受けるダメージを軽減し、波長変換素子101Dの寿命を向上し得る。
7.2 Operation According to the fifth embodiment, on the
なお、プリズム133の材料としては、CaF2等のフッ化物結晶材料を使用した場合、酸化物材料を使用した場合と比較して、波長変換素子101Dの耐久性をより向上させ得る。
As the material of the
8.緩衝層と各緩衝層上の膜とを備える非線形光学結晶をプリズムとオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態6)
つぎに、実施の形態2として例示した波長変換素子101Aの他の具体的な構成を、実施の形態6として説明する。以下では、非線形光学結晶としてKBBF結晶101を例示する。
8). A wavelength conversion element in which a nonlinear optical crystal including a buffer layer and a film on each buffer layer is optically contacted with a prism (Embodiment 6)
Next, another specific configuration of the
8.1 構成
図6に、実施の形態6による波長変換装置における波長変換素子101Eの概略構成を示す。図6に示すように、波長変換素子101Eは、KBBF結晶101と、コーティング膜(第3膜)142aと、コーティング膜(第1膜)143aと、緩衝層(第2緩衝層)142cと、緩衝層(第1緩衝層)143cと、プリズム(第2プリズム)142と、プリズム(第1プリズム)143とを備えてもよい。
8.1 Configuration FIG. 6 shows a schematic configuration of the
緩衝層142cは、KBBF結晶101の入射面101a上に形成されてもよい。コーティング膜142aは、緩衝層142c上に形成されてもよい。緩衝層143cは、KBBF結晶101の出射面101b上に形成されてもよい。コーティング膜143aは、緩衝層143c上に形成されてもよい。緩衝層142cおよびコーティング膜142aの合計の膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。同様に、緩衝層143cおよびコーティング膜143aの合計の膜厚は、表面がオプティカルコンタクトを形成するのに十分な表面粗さを得られる程度の厚さであってもよい。
The
プリズム142は、KBBF結晶101の入射面101a側に形成されたコーティング膜142aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム143は、KBBF結晶101の出射面101b側に形成されたコーティング膜143aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム142とコーティング膜142a、コーティング膜142aと緩衝層142c、緩衝層142cとKBBF結晶101、KBBF結晶101と緩衝層143c、緩衝層143cとコーティング膜143a、コーティング膜143aとプリズム143は、それぞれの界面においてレーザ光が全反射しないような屈折率を有する材料で形成されていてもよい。
The
コーティング膜142aおよび143aの材料、および、プリズム142および143の材料には、たとえばフッ化物および酸化物のうち少なくとも一方を含む材料が用いられてもよい。コーティング膜142aは、酸化物またはフッ化物を含む層(第2層)をプリズム142と接触する面に含む、多層膜であってもよい。コーティング膜143aは、酸化物またはフッ化物を含む層(第1層)をプリズム143と接触する面に含む、多層膜であってもよい。KBBF結晶101の入射面101a側或いは出射面101b側では、プリズム142または143とコーティング膜142aまたは143aとに同様の組成の材料が用いられてもよい。同様の組成の材料を用いることで、両者の接合しやすさを向上し得る。また、両方にフッ化物を用いることで、屈折率マッチングが容易となり得る。なお、コーティング膜142aおよび143aに用いられる材料は、MgF2、LaF3、GdF3、およびSiO2のうち少なくとも1つを含む材料などであってもよい。プリズム142および143に用いられる材料は、CaF2結晶、MgF2結晶、およびSiO2結晶のうち少なくとも1つを含む材料などであってもよい。特に、コーティング膜142aおよび143aにSiO2を用い、プリズム142および143に合成石英(SiO2)を用いるとよい。
For the material of the
緩衝層142cおよび143cの材料には、Al2O3、HfO2、ZrO2、およびScO2のうち少なくとも1つを含む材料などを用いてもよい。コーティング膜142aおよび緩衝層142cの積層膜、および、コーティング膜143aおよび緩衝層143cの積層膜を形成することで、KBBF結晶101の入射面101aと出射面101bとにおける表面粗さを、それぞれコーティング膜142aおよび緩衝層142cの積層膜、および、コーティング膜143aおよび緩衝層143cの積層膜で平坦化し得る。
As the material of the buffer layers 142c and 143c, a material including at least one of Al 2 O 3 , HfO 2 , ZrO 2 , and ScO 2 may be used. By forming the laminated film of the
緩衝層142cおよび143cの形成には、スパッタリング法やCVD法やALD(Atomic Layer Deposition)法などを用いてよい。コーティング膜142aおよび143aは、KBBF結晶101に形成された緩衝層142cおよび143c上に電子ビーム法やスパッタリング法などを用いて成膜してもよい。ただし、これに限定されることなく、種々の成膜方法を用いることができる。
For the formation of the buffer layers 142c and 143c, a sputtering method, a CVD method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, or the like may be used. The
8.2 作用
実施の形態6によれば、KBBF結晶101の入射面101a側と出射面101b側とのそれぞれで、同様の組成の材料からなるプリズムと膜とがオプティカルコンタクトし得る。これにより、パルスレーザ光31bによって界面が受けるダメージを軽減し、波長変換素子101Eの寿命を向上し得る。
8.2 Action According to the sixth embodiment, the prism and the film made of the material having the same composition can be in optical contact with each of the
また、KBBF結晶101はフッ化物の結晶である。このため、コーティング膜142aおよび143aの材料としてSiO2を使用した場合、KBBF結晶101とSiO2のコーティング膜とが接することでSiF4等が生成される可能性がある。SiF4は紫外線を吸収するため、波長変換素子の変換効率低下を引き起こす場合がある。実施の形態6によれば、KBBF結晶101の入射面101aおよび出射面101b上にそれぞれ緩衝層142cおよび143cを形成しておくことで、SiF4等が生成される可能性を低減することができる。その結果、SiF4による紫外光の吸収を低減し、波長変換素子の変換効率が低下する可能性を減じることができる。
The
また、KBBF結晶101とコーティング膜142aとの間に緩衝層142cを設けることで、KBBF結晶101とコーティング膜142aとの熱膨張係数の違いにより生じる内部応力を低減し得る。同様に、KBBF結晶101とコーティング膜143aとの間に緩衝層143cを設けることで、KBBF結晶101とコーティング膜143aとの熱膨張係数の違いにより生じる内部応力を低減し得る。その結果、温度変化に伴う内部応力によっておこる波長変換素子の機械的破壊の可能性を低減できる。
Further, by providing the
9.コーティング膜を施した非線形光学結晶に1つのプリズムをオプティカルコンタクトした波長変換素子(実施の形態7)
つぎに、実施の形態1として例示した第二波長変換素子92の他の具体的な構成である波長変換素子101Fを、実施の形態7として説明する。
9. A wavelength conversion element in which one prism is optically contacted with a nonlinear optical crystal coated with a coating film (Embodiment 7)
Next, a
9.1 構成
上述の実施の形態2〜3では、非線形光学結晶であるKBBF結晶101の対向する2面をレーザ光の入射面101aおよび出射面101bとし、そのそれぞれにコーティング膜を介してプリズムが設けられた場合を例示した。ただし、これに限らず、KBBF結晶101の1つの面をレーザ光の入出射面とし、この面にコーティング膜を介してプリズムが設けられてもよい。
9.1 Configuration In the above-described second to third embodiments, the two opposing surfaces of the
図7に、実施の形態7による波長変換装置における波長変換素子101Fの概略構成を示す。図7に示すように、波長変換素子101Fは、KBBF結晶101と、コーティング膜(第1膜)152aと、プリズム(第1プリズム)152とを備えてもよい。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the
コーティング膜152aは、KBBF結晶101の入出射面101cに形成されてもよい。プリズム152は、KBBF結晶101の入出射面101cに形成されたコーティング膜152aとオプティカルコンタクトによって接合してもよい。プリズム152およびコーティング膜152aは、その界面においてレーザ光が全反射しないような屈折率を有する材料で形成されていてもよい。
The
プリズム152およびコーティング膜152aの材料は、上述の実施の形態2〜6において例示したプリズム材料およびコーティング膜材料であってもよい。好ましくは、プリズム152およびコーティング膜152aの材料は、波長193.4nmのレーザ光に対する吸収率が小さいフッ化物材料であるとよい。コーティング膜152aは、上述の多層膜であってもよい。
The material of the
また、プリズム152は、コーティング膜152aと接触する面に、上述の実施の形態5と同様のコーティング膜(第2膜)を含んでもよい。さらに、上述の実施の形態6と同様の緩衝層(第1緩衝層)が、KBBF結晶101上に設けられ、その緩衝層の上にコーティング膜152aが設けられてもよい。
In addition,
9.2 動作
たとえば第一波長変換素子91を透過したパルスレーザ光31b(386.8nm)は、プリズム152に入射してもよい。このパルスレーザ光31bは、プリズム152中を透過し、コーティング膜152aを介して、KBBF結晶101に入射してもよい。
9.2 Operation For example, the
波長386.8nmであるパルスレーザ光31bの少なくとも一部は、KBBF結晶101を透過することによって、波長が193.4nmである第2高調波光31cに波長変換され得る。パルスレーザ光31bと波長変換された第2高調波光31cとは、KBBF結晶101における入出射面101cに対向する面101dで高反射してもよい。ここで、パルスレーザ光31bおよび第2高調波光31cは、KBBF結晶101の屈折率と空気の屈折率とで決まる全反射角度で面101dに入射することで面101dで高反射され得る。
At least part of the
面101dで高反射したパルスレーザ光31bおよび第2高調波光31cは、再び、KBBF結晶101中を透過してもよい。この際、パルスレーザ光31bと第2高調波光31cとは、波長に依存する屈折率の違いによって互い異なる光路を進んでもよい。
The
そして、異なる光路を伝搬するパルスレーザ光31bおよび31cは、コーティング膜152aを介して、再びプリズム152に入射し、このプリズム152により光路が屈折されて出力されてもよい。この結果、パルスレーザ光31bと第2高調波光31cとは、異なる光路で波長変換素子101Fから出力され得る。
The
9.3 作用
実施の形態7によれば、使用するプリズムが1つでよいため、波長変換素子101Fの構成を簡略化し得る。さらに、パルスレーザ光31bがKBBF結晶101中を往復するため、パルスレーザ光31bのKBBF結晶101中の光路長を長くすることができる。その結果、パルスレーザ光31bから第2高調波光31cへの変換効率を向上し得る。
9.3 Operation According to the seventh embodiment, since only one prism is used, the configuration of the
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。 The above description is intended to be illustrative only and not limiting. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that modifications may be made to the embodiments of the present disclosure without departing from the scope of the appended claims.
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。 Terms used throughout this specification and the appended claims should be construed as "non-limiting" terms. For example, the terms “include” or “included” should be interpreted as “not limited to those described as included”. The term “comprising” should be interpreted as “not limited to what is described as having”. Also, the indefinite article “a” or “an” in the specification and the appended claims should be interpreted to mean “at least one” or “one or more”.
上述の実施形態においては、増幅器7が1つである例を示したが、増幅器7を複数使用してもよい。また、Ti:サファイアレーザ6と増幅器7は共通のポンピングレーザ5によってポンピングしているが、別々のポンピングレーザを使用してもよい。また、ポンピングレーザ5としてNd:YLFレーザあるいはNd:YVO4レーザの第2高調波光を出力するレーザを使用してもよい。また、Ti:サファイアレーザ6の代わりにエルビウムドープト光ファイバレーザの第2高調波光を発生するレーザを使用してもよい。このレーザは、半導体レーザによってポンピングしてもよい。また、波長変換装置9は、本開示の構成に限定されるものではなく、波長変換装置9に入射される光を増幅装置3の増幅波長帯域の波長、例えば略193.4nmの波長の光に変換するものであればよい。例えば、波長変換装置9に含まれる非線形光学結晶としては、LBO結晶の代わりにCLBO結晶を使用してもよい。
In the above-described embodiment, an example in which there is one
1 2ステージレーザ装置(レーザシステム)
2 固体レーザ装置
3 増幅装置
31、31a、32,33 パルスレーザ光
31b パルスレーザ光
31c 第2高調波光
4 低コヒーレンス化光学システム
5 ポンピングレーザ
51、51a、51b 励起光
6 Ti:サファイアレーザ
7 増幅器
81 ビームスプリッタ
82 高反射ミラー
9 波長変換装置
91 第一波長変換素子
92 第二波長変換素子
101 KBBF結晶
101a 入射面
101b 出射面
101c 入出射面
14 出力結合ミラー
15〜17 高反射ミラー
18、19 ウィンドウ
20 チャンバ
21 アノード
22 カソード
23 放電空間
101A、101B、101C、101D、101E、101F 波長変換素子
102、112、122、132、142、103、113、123、133、143、152 プリズム
102a、112a、122a、132a、142a、103a、113a、123a、133a、143a、133b、152a コーティング膜
142c、143c 緩衝層
1 Two-stage laser equipment (laser system)
2 Solid-
Claims (23)
前記第1面に接合し、少なくとも1つの層を含む第1膜と、
前記第1膜に接合する第1プリズムと、
を備える、波長変換装置。 A nonlinear crystal comprising a first surface;
A first film bonded to the first surface and including at least one layer;
A first prism bonded to the first film;
A wavelength conversion device comprising:
前記第3膜に接合する第2プリズムと、
を備える、請求項1記載の波長変換装置。 A third film that is bonded to the second surface opposite to the first surface of the nonlinear crystal and includes at least one layer;
A second prism joined to the third film;
The wavelength converter of Claim 1 provided with.
前記レーザ光を増幅する増幅部と、
増幅後の前記レーザ光を波長変換する、請求項1記載の波長変換装置と、
を備える、固体レーザ装置。 A laser that outputs laser light;
An amplifying unit for amplifying the laser beam;
The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the wavelength of the amplified laser light is converted.
A solid-state laser device.
前記レーザ光を増幅する増幅部と、
増幅後の前記レーザ光を波長変換する、請求項12記載の波長変換装置と、
を備える、固体レーザ装置。 A laser that outputs laser light;
An amplifying unit for amplifying the laser beam;
The wavelength converter according to claim 12, which converts the wavelength of the laser beam after amplification;
A solid-state laser device.
前記固体レーザ装置から出力されたレーザ光を増幅する増幅装置と、
を備える、レーザシステム。 A solid-state laser device according to claim 20,
An amplifying device for amplifying the laser beam output from the solid-state laser device;
A laser system comprising:
前記固体レーザ装置から出力されたレーザ光を増幅する増幅装置と、
を備える、レーザシステム。 A solid-state laser device according to claim 21;
An amplifying device for amplifying the laser beam output from the solid-state laser device;
A laser system comprising:
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