JP3125512B2 - Method for stabilizing output of ultraviolet laser light and ultraviolet laser light generator - Google Patents

Method for stabilizing output of ultraviolet laser light and ultraviolet laser light generator

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JP3125512B2
JP3125512B2 JP05101309A JP10130993A JP3125512B2 JP 3125512 B2 JP3125512 B2 JP 3125512B2 JP 05101309 A JP05101309 A JP 05101309A JP 10130993 A JP10130993 A JP 10130993A JP 3125512 B2 JP3125512 B2 JP 3125512B2
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代治 西澤
毅 宇田川
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は紫外レーザ光の出力安定
化方法及び紫外レーザ光発生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet laser light output stabilizing method and an ultraviolet laser light generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の紫外レーザ光発生装置の一
例を示すもので、1はYAGレーザ発振器であり、該Y
AGレーザ発振器1は波長1064nmのレーザ光(Y
AGレーザ基本波)を発振するようになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a conventional ultraviolet laser light generator, wherein 1 is a YAG laser oscillator,
The AG laser oscillator 1 outputs a laser beam (Y
A fundamental wave of an AG laser) is oscillated.

【0003】2はYAGレーザ第2高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第2高調波発生器2は、前記のYA
Gレーザ発振器1により発振されるYAGレーザ基本波
から、 1/λ2=1/λ1+1/λ1…(1) (λ1:基本波の波長、λ2:第2高調波の波長)の関係
(第2高調波発生)によって、波長532nmのレーザ
光(YAGレーザ第2高調波)を発生させる第2高調波
発生用非線形光学結晶3を有している。
[0003] Reference numeral 2 denotes a YAG laser second harmonic generator. The YAG laser second harmonic generator 2 includes the aforementioned YA.
From the fundamental wave of the YAG laser oscillated by the G laser oscillator 1, 1 / λ 2 = 1 / λ 1 + 1 / λ 11 : wavelength of the fundamental wave, λ 2 : wavelength of the second harmonic) (Second harmonic generation), the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 that generates a laser beam (the second harmonic of the YAG laser) having a wavelength of 532 nm is provided.

【0004】4はYAGレーザ第4高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第4高調波発生器4は、前記のYA
Gレーザ第2高調波発生器2により発生するYAGレー
ザ第2高調波から、 1/λ4=1/λ2+1/λ2…(2) (λ2:第2高調波の波長、λ4:第4高調波の波長)の
関係(第4高調波発生)によって、波長266nmの紫
外レーザ光(YAGレーザ第4高調波)を発生させる第
4高調波発生用非線形光学結晶5を有している。
[0004] Reference numeral 4 denotes a YAG laser fourth harmonic generator.
From the second harmonic of the YAG laser generated by the second harmonic generator 2 of the G laser, 1 / λ 4 = 1 / λ 2 + 1 / λ 2 (2) (λ 2 : wavelength of the second harmonic, λ 4 : The fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 that generates an ultraviolet laser beam (YAG laser fourth harmonic) having a wavelength of 266 nm according to the relationship (fourth harmonic generation). I have.

【0005】6はプリズムであり、該プリズム6は、前
記の第4高調波発生用非線形光学結晶5により発生する
YAGレーザ第4高調波と、第4高調波発生用非線形光
学結晶5により変換されずに残るYAGレーザ第2高調
波と、前記の第2高調波発生用非線形光学結晶3により
変換されずに残り且つ第4高調波発生用非線形光学結晶
5を透過するYAGレーザ基本波とを分離するようにな
っている。
Reference numeral 6 denotes a prism. The prism 6 is converted by the YAG laser fourth harmonic generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 and converted by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5. The second harmonic of the YAG laser remaining without being separated from the fundamental wave of the YAG laser remaining without being converted by the nonlinear optical crystal 3 for generating the second harmonic and passing through the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic. It is supposed to.

【0006】上記の第4高調波発生用非線形光学結晶5
には、BBO(β−BaB24)結晶や重水置換率95
%以上あるいは重水置換率99%以上のD−KDP(K
2PO4:Dは重水素)結晶などが用いられている。
The above-mentioned nonlinear optical crystal for generating the fourth harmonic 5
Has a BBO (β-BaB 2 O 4 ) crystal and a heavy water substitution rate of 95%.
D-KDP (K
D 2 PO 4 : D is deuterium) crystal or the like is used.

【0007】上述した紫外レーザ光発生装置により紫外
レーザを発生させる際には、予め、第2高調波発生用非
線形光学結晶3、並びに第4高調波発生用非線形光学結
晶5を所定の温度に昇温させたうえ結晶の傾きを変えて
結晶角度(結晶の光学軸と入射レーザー光のなす角度)
を調整しておく。
When an ultraviolet laser is generated by the above-mentioned ultraviolet laser light generator, the nonlinear optical crystal for second harmonic generation 3 and the nonlinear optical crystal for fourth harmonic generation 5 are raised to a predetermined temperature in advance. Heating and changing the inclination of the crystal to change the crystal angle (the angle between the optical axis of the crystal and the incident laser beam)
Is adjusted.

【0008】次いで、YAGレーザ発振器1により波長
1064nmのYAGレーザ基本波を発振させると、該
YAGレーザ基本波は、YAGレーザ第2高調波発生器
2の第2高調波発生用非線形光学結晶3に入射し、該第
2高調波発生用非線形光学結晶3において前記の式
(1)の関係(第2高調波発生)により波長532nm
のYAGレーザ第2高調波が発生する。
Then, when a YAG laser fundamental wave having a wavelength of 1064 nm is oscillated by the YAG laser oscillator 1, the YAG laser fundamental wave is transmitted to the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 of the YAG laser second harmonic generator 2. Incident on the nonlinear optical crystal for second harmonic generation 3 according to the relationship of the above equation (1) (second harmonic generation), at a wavelength of 532 nm.
The second harmonic of the YAG laser is generated.

【0009】第2高調波発生用非線形光学結晶3により
発生したYAGレーザ第2高調波は、YAGレーザ第4
高調波発生器4の第4高調波発生用非線形光学結晶5に
入射し、該第4高調波発生用結晶4において前記の式
(2)の関係(第4高調波発生)により波長266nm
のYAGレーザ第4高調波が発生する。
The YAG laser second harmonic generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 is the YAG laser fourth harmonic.
The incident light enters the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 of the harmonic generator 4, and the fourth harmonic generation crystal 4 has a wavelength of 266 nm according to the relationship of the above equation (2) (fourth harmonic generation).
The fourth harmonic of the YAG laser is generated.

【0010】更に、第4高調波発生用非線形光学結晶5
により発生したYAGレーザ第4高調波と、第4高調波
発生用非線形光学結晶5により変換されずに残るYAG
レーザ第2高調波と、前記の第2高調波発生用非線形光
学結晶3により変換されずに残り且つ第4高調波発生用
非線形光学結晶5を透過するYAGレーザ基本波とは、
それぞれプリズム6により分離される。
Further, a nonlinear optical crystal for fourth harmonic generation 5
Laser generated by the fourth harmonic and YAG remaining without being converted by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5
The laser second harmonic and the YAG laser fundamental wave remaining without being converted by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 and passing through the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 are:
Each is separated by a prism 6.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにして波長266nmのYAGレーザ第4高調波を
発生させる際に、第4高調波発生用非線形光学結晶5の
角度調整を行うことにより位相整合を達成させて実用的
な高い出力値のYAGレーザ第4高調波を得ようとした
場合、下記のような問題が生じる。
However, when the fourth harmonic of the YAG laser having the wavelength of 266 nm is generated as described above, the phase adjustment is performed by adjusting the angle of the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic. In order to obtain a practical high output YAG laser fourth harmonic by achieving the above, the following problem occurs.

【0012】(1)波長変換素子である第4高調波発生
用非線形光学結晶5自体が発生したYAGレーザ第4高
調波を非線形的に吸収し、該第4高調波発生用非線形光
学結晶5のビームパスにおいて激烈な発熱により温度が
上昇するセルフヒーティング現象が発生する。
(1) The fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 itself, which is a wavelength conversion element, absorbs the fourth harmonic of the YAG laser generated nonlinearly, and the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 In the beam path, a self-heating phenomenon occurs in which the temperature rises due to intense heat generation.

【0013】(2)上記の激しいセルフヒーティング現
象が発生すると、第4高調波発生用非線形光学結晶5の
位相整合条件、すなわち屈折率n=n(λ,T,θ)
(λ:波長、T:結晶温度、θ:結晶の光学軸と入射レ
ーザ光のなす角度)の整合条件が温度的に破壊されてし
まい、従って第4高調波発生用非線形光学結晶5により
発生するYAGレーザ第4高調波の出力が急速に低下し
てしまう。
(2) When the intense self-heating phenomenon occurs, the phase matching condition of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5, that is, the refractive index n = n (λ, T, θ)
(Λ: wavelength, T: crystal temperature, θ: angle between the optical axis of the crystal and the incident laser beam) are destroyed in terms of temperature, and are generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5. The output of the fourth harmonic of the YAG laser drops rapidly.

【0014】(3)このため、YAGレーザ第4高調波
の発生にあたって、予め第4高調波発生用非線形光学結
晶5の結晶温度や結晶角度(結晶の光学軸と入射レーザ
光のなす角度)を適切な状態にしておいても、セルフヒ
ーティング現象の発生により該第4高調波発生用非線形
光学結晶5の位相整合状態を長くとも数分程度しか保持
することができず、よって、実用的な高い出力のYAG
レーザ第4高調波を長時間継続的に発生させることがで
きない。
(3) For this reason, when generating the fourth harmonic of the YAG laser, the crystal temperature and crystal angle (the angle between the optical axis of the crystal and the incident laser light) of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 are determined in advance. Even in an appropriate state, the phase matching state of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 can be maintained for only a few minutes at most due to the occurrence of the self-heating phenomenon. High output YAG
The laser fourth harmonic cannot be continuously generated for a long time.

【0015】(4)このような問題は、上述した第4高
調波発生用非線形光学5によりYAGレーザ第4高調波
を発生させる場合だけではなく、非線形光学結晶を用い
る波長変換により波長が約300nm以下の紫外レーザ
光を発生させる場合の全てにおいて起こる。
(4) Such a problem arises not only when the fourth harmonic generation nonlinear optics 5 described above is used to generate the fourth harmonic of the YAG laser, but also when the wavelength is about 300 nm due to wavelength conversion using a nonlinear optical crystal. This occurs in all cases where the following ultraviolet laser light is generated.

【0016】[0016]

【研究結果に基づく知見】上記の問題を解決するために
発明者は、非線形光学結晶の結晶温度と結晶角度とに対
するレーザ光の出力値の関係について種々の実験を行っ
た結果、下記のような知見を得るに至った。
[Knowledge based on research results] In order to solve the above problem, the present inventors conducted various experiments on the relationship between the laser temperature and the crystal temperature of the nonlinear optical crystal, and as a result, the following results were obtained. I got the knowledge.

【0017】(1)非線形光学結晶(重水置換率90%
のD−KDP結晶)に対し励起光(YAGレーザ第2高
調波)を入射させて紫外レーザ光(YAGレーザ第4高
調波)を発生させるのに際し、位相整合条件即ち屈折率
の整合条件を満足する温度に非線形光学結晶を昇温制御
させると、図2に一点鎖線で示すように、非線形光学結
晶により発生する紫外レーザ光の出力と結晶の光学軸と
入射レーザ光のなす角度θとの関係を表わす紫外レーザ
光出力の結晶角度依存曲線は、紫外レーザ光出力が最大
となる角度(位相整合角)が、90゜を中心にして2つ
あるダブルピーク型を呈する。
(1) Nonlinear optical crystal (deuterium substitution rate 90%)
When the excitation light (the second harmonic of the YAG laser) is made incident on the D-KDP crystal of the present invention to generate the ultraviolet laser light (the fourth harmonic of the YAG laser), the phase matching condition, that is, the matching condition of the refractive index is satisfied. When the temperature of the nonlinear optical crystal is controlled to rise to a predetermined temperature, the relationship between the output of the ultraviolet laser light generated by the nonlinear optical crystal and the angle θ formed by the optical axis of the crystal and the incident laser light, as indicated by the dashed line in FIG. The crystal angle dependence curve of the output of the ultraviolet laser light, which expresses a double peak type, has two angles (phase matching angles) at which the ultraviolet laser light output is maximized, centered at 90 °.

【0018】(2)上記(1)項の状態から非線形光学
結晶の温度を徐々に昇温させると、位相整合角(位相整
合を達成する結晶角度)はそれぞれ90゜に近付き、結
晶角度依存曲線は、図2に破線で示すように、位相整合
角が90゜となるシングルピーク型を呈し、90゜位相
整合が達成される。
(2) When the temperature of the nonlinear optical crystal is gradually raised from the state of the above item (1), the phase matching angles (crystal angles for achieving the phase matching) approach 90 °, and the crystal angle dependence curve is obtained. Has a single peak type in which the phase matching angle is 90 °, as shown by the broken line in FIG. 2, and 90 ° phase matching is achieved.

【0019】(3)90゜位相整合を達成した状態から
結晶温度を0.1℃刻みで更に徐々に上昇させてゆく
と、紫外レーザ光出力は、結晶温度の上昇に対応して徐
々に低下してゆき、図2に実線で示すように、90゜位
相整合達成時の70〜80%程度の値を呈するようにな
る。
(3) When the crystal temperature is further gradually increased in steps of 0.1 ° C. from the state where the 90 ° phase matching is achieved, the ultraviolet laser light output gradually decreases in response to the increase in the crystal temperature. As a result, as shown by a solid line in FIG. 2, a value of about 70 to 80% when 90 ° phase matching is achieved is exhibited.

【0020】(4)このとき90゜位相整合温度を超え
ていることに伴う位相整合条件即ち屈折率整合条件の温
度に対する一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)によ
って結晶内の温度勾配がならされる効果が発現し、90
゜位相整合達成時の最大出力の70〜80%程度の値で
はあるものの、実用的な高い出力の紫外レーザ光を長時
間継続的に発生し得ることになる。
(4) At this time, a kind of saturation effect on the temperature of the phase matching condition, that is, the refractive index matching condition caused by exceeding the 90 ° phase matching temperature, and the temperature gradient in the crystal by the heating temperature control (temperature rising control). The effect of smoothing appears, 90
(4) Although it is about 70 to 80% of the maximum output at the time of achieving the phase matching, a practically high output ultraviolet laser beam can be continuously generated for a long time.

【0021】[0021]

【本発明の目的】本発明は長時間継続的に実用的な高い
出力の紫外レーザ光を発生させることを目的としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to generate a practically high-power ultraviolet laser beam continuously for a long time.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の紫外レーザ光の出力安定化方法において
は、90゜位相整合を達成し得る非線形光学結晶に対し
入力レーザ光を入射させて紫外レーザ光を発生させる際
に、非線形光学結晶を、該非線形光学結晶が90゜位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度に昇温制御する。
In order to achieve the above object, in the method for stabilizing the output of an ultraviolet laser beam according to the present invention, an input laser beam is made incident on a nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching. When generating the ultraviolet laser light, the temperature of the nonlinear optical crystal is controlled to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching within a range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. I do.

【0023】また、本発明の紫外レーザ光発生装置にお
いては、入力レーザ光を発生する入力レーザ光発生装置
と、90゜位相整合を達成し得られ且つ前記の入力レー
ザ光発生装置より発生される入力レーザ光から紫外レー
ザ光を発生させ得る非線形光学結晶と、非線形光学結晶
を該非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する温度よ
りも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い
温度になるように昇温制御し得る温度調節装置とを備え
ている。
Also, in the ultraviolet laser light generator of the present invention, an input laser light generator for generating an input laser light can achieve 90 ° phase matching and is generated by the input laser light generator. A nonlinear optical crystal capable of generating an ultraviolet laser beam from an input laser beam, and a nonlinear optical crystal slightly within a range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. within a temperature range at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching. A temperature control device capable of controlling a temperature rise to a high temperature.

【0024】更に、本発明の紫外レーザ光発生装置にお
いては、YAGレーザ基本波を発振するYAGレーザ発
振器と、該YAGレーザ発振器より発振されるYAGレ
ーザ基本波からYAGレーザ第2高調波を発生させる第
2高調波発生用非線形光学結晶と、90゜位相整合を達
成し得られ且つ前記の第2高調波発生用非線形光学結晶
により発生するYAGレーザ第2高調波からYAGレー
ザ第4高調波を発生させ得る第4高調波発生用非線形光
学結晶と、第4高調波発生用非線形光学結晶を該第4高
調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する
温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずか
に高い温度になるように昇温制御し得る温度調節装置と
を備えている。
Further, in the ultraviolet laser light generator of the present invention, a YAG laser oscillator for oscillating a fundamental wave of a YAG laser and a second harmonic of the YAG laser are generated from the fundamental wave of the YAG laser oscillated by the YAG laser oscillator. Generating a fourth harmonic of the YAG laser from the second harmonic of the YAG laser which can achieve 90 ° phase matching with the nonlinear optical crystal for second harmonic generation and which is generated by the nonlinear optical crystal for second harmonic generation; A fourth harmonic generation nonlinear optical crystal, and a fourth harmonic generation nonlinear optical crystal that is 0.1 ° C. to 5 ° C. lower than the temperature at which the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching. A temperature control device capable of controlling a temperature rise to a slightly higher temperature within a range of 0.0 ° C.

【0025】[0025]

【作用】本発明の請求項1に記載した紫外レーザ光の出
力安定化方法では、90゜位相整合可能な紫外レーザ光
発生用非線形光学結晶に対し入力レーザ光を入射させ、
90゜位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80
%程度の値の紫外レーザ光出力が得られるように該非線
形光学結晶を、90゜位相整合を達成する温度よりも
0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度
に昇温制御する。これによって、90゜位相整合達成時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の実用的な高い
出力の紫外レーザ光を長時間継続的に発生させる。
In the method for stabilizing the output of an ultraviolet laser beam according to the first aspect of the present invention, an input laser beam is made incident on a nonlinear optical crystal for generating an ultraviolet laser beam capable of 90 ° phase matching.
70-80 when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved)
% So that the nonlinear optical crystal is heated to a temperature slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. so that an ultraviolet laser light output of about% is obtained. Control. As a result, a practically high output ultraviolet laser beam of about 70 to 80% of the time when the 90 ° phase matching is achieved (when the maximum output is achieved) is continuously generated for a long time.

【0026】本発明の請求項2に記載した紫外レーザ光
発生装置においては、入力レーザ光発生装置より発生さ
れる入力レーザ光を90゜位相整合可能な紫外レーザ光
発生用の非線形光学結晶に入射させ、該非線形光学結晶
を、温度調節装置によって非線形光学結晶が90゜位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度になるように昇温制御させ
て、長時間継続的に実用的な高い出力の紫外レーザ光を
発生させる。
In the ultraviolet laser light generator according to a second aspect of the present invention, the input laser light generated from the input laser light generator is incident on a nonlinear optical crystal for generating an ultraviolet laser light capable of phase matching by 90 °. And controlling the temperature of the nonlinear optical crystal to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. by the temperature controller. As a result, a practical high output ultraviolet laser beam is continuously generated for a long time.

【0027】本発明の請求項3に記載した紫外レーザ光
発生装置においては、YAGレーザ発振器より発振され
るYAGレーザ基本波を第2高調波発生用非線形光学結
晶によってYAGレーザ第2高調波に変換し、更に該Y
AGレーザ第2高調波を90°位相整合可能な第4高調
波発生用非線形光学結晶に入射させ、該第4高調波発生
用非線形光学結晶(の結晶温度)を、温度調節装置によ
って第4高調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合
を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内にお
けるわずかに高い温度になるように昇温制御させて、長
時間継続的に実用的な高い出力のYAGレーザ第4高調
波を発生させる。
In the ultraviolet laser light generator according to a third aspect of the present invention, the fundamental wave of the YAG laser oscillated from the YAG laser oscillator is converted into the second harmonic of the YAG laser by the second harmonic generation nonlinear optical crystal. And the Y
The second harmonic of the AG laser is incident on the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal capable of phase matching by 90 °, and the (non-linear crystal temperature) of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal is subjected to the fourth harmonic generation by a temperature controller. The temperature is controlled so as to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal for wave generation achieves 90 ° phase matching in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C., and is continuously used for a long time. , The fourth harmonic of the YAG laser having a high output is generated.

【0028】[0028]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明の紫外レーザ光発生装置の一
実施例を示すもので、7はQスイッチパルスYAGレー
ザ発振器であり、該QスイッチパルスYAGレーザ発振
器7は非線形波長変換に適した尖頭出力の高い波長10
64nmのレーザ光(YAGレーザ基本波)を発振する
ようになっている。
FIG. 1 shows an embodiment of an ultraviolet laser light generating apparatus according to the present invention. Reference numeral 7 denotes a Q-switched pulse YAG laser oscillator, and the Q-switched pulse YAG laser oscillator 7 has a point suitable for nonlinear wavelength conversion. High head output wavelength 10
A laser beam of 64 nm (YAG laser fundamental wave) is oscillated.

【0030】8はYAGレーザ第2高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第2高調波発生器8は、YAGレー
ザ発振器7により発振されるYAGレーザ基本波から前
記の式(1)の関係(第2高調波発生)によって、波長
532nmのレーザ光(YAGレーザ第2高調波)を発
生させる第2高調波発生用非線形光学結晶3と、該第2
高調波発生用非線形光学結晶3を昇温させるヒータを備
えた結晶温調器9とを有している。
Reference numeral 8 denotes a YAG laser second harmonic generator. The YAG laser second harmonic generator 8 uses the relationship of the above equation (1) from the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator 7. A second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 for generating a laser beam having a wavelength of 532 nm (YAG laser second harmonic) by the second harmonic generation;
A crystal temperature controller 9 having a heater for raising the temperature of the nonlinear optical crystal 3 for generating harmonics.

【0031】上述したQスイッチパルスYAGレーザ発
振器7と第2高調波発生用非線形光学結晶3とにより、
YAGレーザ第2高調波(入力レーザ光)を発生する入
力レーザ光発生装置を構成している。
The above-mentioned Q-switched pulse YAG laser oscillator 7 and the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 make
An input laser light generator for generating a YAG laser second harmonic (input laser light) is configured.

【0032】10はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー10は、前記の第2高調波発生用非
線形光学結晶3により発生するYAGレーザ第2高調波
を反射し且つ第2高調波発生用非線形光学結晶3により
変換されずに残るYAGレーザ基本波を透過させるよう
になっている。
Reference numeral 10 denotes a dichroic mirror. The dichroic mirror 10 reflects the second harmonic of the YAG laser generated by the nonlinear optical crystal 3 for generating the second harmonic, and reflects the nonlinear optical crystal for generating the second harmonic. 3, the YAG laser fundamental wave which is not converted is transmitted.

【0033】11はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー11は、前記のダイクロイックミラー10を透過
するYAGレーザ基本波を遮断するようになっている。
Reference numeral 11 denotes a beam damper. The beam damper 11 blocks a fundamental wave of a YAG laser transmitted through the dichroic mirror 10.

【0034】12はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー12は、前記のダイクロイックミラ
ー10により反射するYAGレーザ第2高調波を後述す
るYAGレーザ第4高調波発生器13の方向へ反射する
ようになっている。
Reference numeral 12 denotes a dichroic mirror. The dichroic mirror 12 reflects the second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 10 in the direction of a YAG laser fourth harmonic generator 13 to be described later. ing.

【0035】18はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー18は、前記のダイクロイックミラー10により
反射されてしまい且つダイクロイックミラー12を透過
する微量のYAGレーザ基本波を遮断するようになって
いる。
Reference numeral 18 denotes a beam damper. The beam damper 18 blocks a small amount of a fundamental wave of a YAG laser beam reflected by the dichroic mirror 10 and transmitted through the dichroic mirror 12.

【0036】13はYAGレーザ第4高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第4高調波発生器13は、ダイクロ
イックミラー12により反射されるYAGレーザ第2高
調波から、前記の式(2)の関係(第4高調波発生)に
よって、波長266nmの紫外レーザ光(YAGレーザ
第4高調波)を発生させる第4高調波発生用非線形光学
結晶5と、該第4高調波発生用非線形光学結晶5を昇温
させるヒータを備えた結晶温調器14とを有している。
Reference numeral 13 denotes a YAG laser fourth harmonic generator. The YAG laser fourth harmonic generator 13 converts the YAG laser second harmonic reflected by the dichroic mirror 12 into the above equation (2). According to the relationship (fourth harmonic generation), a fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 for generating an ultraviolet laser beam (YAG laser fourth harmonic) having a wavelength of 266 nm, and the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 And a crystal temperature controller 14 provided with a heater for raising the temperature of the crystal.

【0037】上記の第4高調波発生用非線形光学結晶5
には、90°Yカット(結晶の光学軸と入・出射端面が
平行となるようなカット)の重水置換率90%のD−K
DP(KD2PO4)結晶を用いている。
The above-mentioned nonlinear optical crystal for fourth harmonic generation 5
Is a 90 ° Y-cut (a cut in which the optical axis of the crystal is parallel to the input / output end face) with a 90% heavy water replacement ratio of DK.
DP (KD 2 PO 4 ) crystal is used.

【0038】15はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー15は、前記の第4高調波発生用非
線形光学結晶5により発生するYAGレーザ第4高調波
を反射し且つ第4高調波発生用非線形光学結晶5により
変換されずに残るYAGレーザ第2高調波を透過させる
ようになっている。
Reference numeral 15 denotes a dichroic mirror. The dichroic mirror 15 reflects the fourth harmonic of the YAG laser generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 and generates the fourth harmonic nonlinear optical crystal. 5 allows the second harmonic of the YAG laser remaining without being converted to pass.

【0039】16はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー16は、前記のダイクロイックミラー15を透過
するYAGレーザ第2高調波を遮断するようになってい
る。
Reference numeral 16 denotes a beam damper. The beam damper 16 blocks the second harmonic of the YAG laser transmitted through the dichroic mirror 15.

【0040】17はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー17は、前記のダイクロイックミラ
ー15により反射するYAGレーザ第4高調波を他の方
向へ反射するようになっている。
Reference numeral 17 denotes a dichroic mirror. The dichroic mirror 17 reflects the fourth harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 in another direction.

【0041】19はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー19は、前記のダイクロイックミラー15により
反射されてしまい且つダイクロイックミラー17を透過
する微量のYAGレーザ第2高調波を遮断するようにな
っている。
Reference numeral 19 denotes a beam damper. The beam damper 19 blocks a small amount of the second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 and transmitted through the dichroic mirror 17.

【0042】20は結晶温度検出器であり、該結晶温度
検出器20は、前記の第2高調波発生用非線形光学結晶
3の結晶温度を検出して結晶温度検出信号21を出力す
るようになっている。
Reference numeral 20 denotes a crystal temperature detector, which detects the crystal temperature of the nonlinear optical crystal 3 for generating the second harmonic and outputs a crystal temperature detection signal 21. ing.

【0043】22は結晶温度設定器であり、該結晶温度
設定器22は手動操作により設定された値に基づき結晶
温度設定信号23を出力するようになっている。
Reference numeral 22 denotes a crystal temperature setting device, which outputs a crystal temperature setting signal 23 based on a value set by manual operation.

【0044】24は結晶温度制御器であり、該結晶温度
制御器24は、前記の結晶温度設定器22より出力され
る結晶温度設定信号23と結晶温度検出器20より出力
される結晶温度検出信号21とに基づき、結晶温調器9
に対し第2高調波発生用非線形光学結晶3の結晶温度が
結晶温度設定器22の設定値に対応するように結晶温調
器9のヒータを作動させる結晶温度調節信号25を出力
するようになっている。
Reference numeral 24 denotes a crystal temperature controller. The crystal temperature controller 24 includes a crystal temperature setting signal 23 output from the crystal temperature setter 22 and a crystal temperature detection signal output from the crystal temperature detector 20. 21 and the crystal temperature controller 9
On the other hand, a crystal temperature adjustment signal 25 for operating the heater of the crystal temperature controller 9 is output so that the crystal temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 corresponds to the set value of the crystal temperature setter 22. ing.

【0045】26は結晶温度検出器であり、該結晶温度
検出器26は、前記の第4高調波発生用非線形光学結晶
5の結晶温度を検出して結晶温度検出信号27を出力す
るようになっている。
Reference numeral 26 denotes a crystal temperature detector, which detects the crystal temperature of the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic and outputs a crystal temperature detection signal 27. ing.

【0046】28は結晶温度設定器であり、該結晶温度
設定器28は手動操作により設定された値に基づき結晶
温度設定信号29を出力するようになっている。
Reference numeral 28 denotes a crystal temperature setting device, which outputs a crystal temperature setting signal 29 based on a value set by manual operation.

【0047】30は結晶温度制御器であり、該結晶温度
制御器30は、前記の結晶温度設定器28より出力され
る結晶温度設定信号29と結晶温度検出器26より出力
される結晶温度検出信号27とに基づき、結晶温調器1
4に対し第4高調波発生用非線形光学結晶5の結晶温度
が結晶温度設定器28の設定値に対応するように結晶温
調器14のヒータを作動させる結晶温度調節信号31を
出力するようになっている。
Reference numeral 30 denotes a crystal temperature controller. The crystal temperature controller 30 includes a crystal temperature setting signal 29 output from the crystal temperature setter 28 and a crystal temperature detection signal output from the crystal temperature detector 26. 27, the crystal temperature controller 1
In response to Step 4, a crystal temperature adjustment signal 31 for operating the heater of the crystal temperature controller 14 is output so that the crystal temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 corresponds to the set value of the crystal temperature setter 28. Has become.

【0048】前記の結晶温調器14と、結晶温度検出器
26と、結晶温度設定器28と、結晶温度制御器30と
により、第4高調波発生用非線形光学結晶5を該第4高
調波発生用非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成す
る温度よりも、0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわ
ずかに高い温度に昇温制御し得る温度調節装置を構成し
ている。
The above-mentioned crystal temperature controller 14, crystal temperature detector 26, crystal temperature setter 28, and crystal temperature controller 30 control the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 to generate the fourth harmonic. The temperature adjusting device is capable of controlling the temperature to be slightly higher than the temperature at which the generating nonlinear optical crystal 5 achieves 90 ° phase matching in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C.

【0049】以下、図1に示す紫外レーザ光発生装置の
作動を説明する。
Hereinafter, the operation of the ultraviolet laser light generator shown in FIG. 1 will be described.

【0050】紫外レーザ光(YAGレーザ第4高調波)
を発生させる際には、予め、第2高調波発生用非線形光
学結晶3の結晶角度を所定の角度に、また第4高調波発
生用非線形光学結晶5の結晶角度(結晶の光学軸と入射
レーザ光のなす角度)を90゜に設定し、更に、結晶温
度設定器22により第2高調波発生用非線形光学結晶3
の結晶温度を所定温度に、また結晶温度設定器28によ
り第4高調波発生用非線形光学結晶5の温度を、該第4
高調波用非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成する
温度よりも少し低い値に設定しておく。
Ultraviolet laser light (YAG laser fourth harmonic)
Is generated, the crystal angle of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 is set to a predetermined angle, and the crystal angle of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 (the optical axis of the crystal and the incident laser The angle formed by the light) is set to 90 °, and the crystal temperature setting unit 22 further sets the nonlinear optical crystal 3 for second harmonic generation.
The crystal temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 is set to a predetermined temperature by the crystal temperature setting unit 28, and the temperature of the fourth
The temperature is set slightly lower than the temperature at which the nonlinear optical crystal for harmonics 5 achieves 90 ° phase matching.

【0051】結晶温度制御器24は、前記の結晶温度設
定器22より出力される結晶温度設定信号23と結晶温
度検出器20より出力される結晶温度検出信号21とに
基づき、結晶温調器9に対し第2高調波発生用非線形光
学結晶3の結晶温度が結晶温度設定器22の設定値に対
応するように結晶温調器9を作動させる結晶温度調節信
号25を出力し、結晶温調器9により第2高調波発生用
非線形光学結晶3の温度が所定温度に保持される。
The crystal temperature controller 24 controls the crystal temperature controller 9 based on the crystal temperature setting signal 23 output from the crystal temperature setter 22 and the crystal temperature detection signal 21 output from the crystal temperature detector 20. The crystal temperature controller 9 outputs a crystal temperature control signal 25 for operating the crystal temperature controller 9 so that the crystal temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 corresponds to the set value of the crystal temperature controller 22. 9 keeps the temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 at a predetermined temperature.

【0052】結晶温度制御器30は、前記の結晶温度設
定器28より出力される結晶温度設定信号29と結晶温
度検出器26より出力される結晶温度検出信号27とに
基づき、結晶温調器14に対し第4高調波発生用非線形
光学結晶5の結晶温度が結晶温度設定器28の設定値に
対応するように結晶温調器14を作動させる結晶温度調
節信号31を出力し、結晶温調器14により第4高調波
発生用非線形光学結晶5の温度は、該第4高調波発生用
非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成する温度より
も少し低い値になるように昇温制御される。
The crystal temperature controller 30 controls the crystal temperature controller 14 based on the crystal temperature setting signal 29 output from the crystal temperature setter 28 and the crystal temperature detection signal 27 output from the crystal temperature detector 26. In response to this, the crystal temperature controller 14 outputs a crystal temperature control signal 31 for operating the crystal temperature controller 14 so that the crystal temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 corresponds to the set value of the crystal temperature setter 28. 14, the temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 is controlled to be slightly lower than the temperature at which the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 achieves 90 ° phase matching. .

【0053】第2高調波発生用非線形光学結晶3の温度
が所定温度に、また、第4高調波発生用非線形光学結晶
5の温度が、該第4高調波用非線形光学結晶5が90゜
位相整合を達成する温度よりも少し低い温度に昇温制御
された後、QスイッチパルスYAGレーザ発振器7によ
り波長1064nmのYAGレーザ基本波を発振させる
と、該YAGレーザ基本波は、YAGレーザ第2高調波
発生器8の第2高調波発生用非線形光学結晶3に入射
し、該第2高調波発生用非線形光学結晶3において前記
の式(1)の関係(第2高調波発生)により波長532
nmのYAGレーザ第2高調波が発生する。
The temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 is set to a predetermined temperature, and the temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 is set to 90 ° phase. After the temperature is controlled to be slightly lower than the temperature at which the matching is achieved, a QAG switch pulse YAG laser oscillator 7 oscillates a YAG laser fundamental wave having a wavelength of 1064 nm. The light is incident on the second-harmonic generation nonlinear optical crystal 3 of the wave generator 8, and the wavelength 532 is obtained in the second-harmonic generation nonlinear optical crystal 3 according to the relationship of the above equation (1) (second-harmonic generation).
nm second harmonic of the YAG laser is generated.

【0054】第2高調波発生用非線形光学結晶3により
発生したYAGレーザ第2高調波と第2高調波発生用非
線形光学結晶3により変換されずに残ったYAGレーザ
基本波はダイクロイックミラー10に入射する。
The YAG laser generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 The second harmonic and the YAG laser fundamental wave left unconverted by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 enter the dichroic mirror 10. I do.

【0055】YAGレーザ第2高調波はダイクロイック
ミラー10により反射し、また、YAGレーザ基本波は
ダイクロイックミラー10を透過した後、ビームダンパ
ー11により遮断される。
The second harmonic of the YAG laser is reflected by the dichroic mirror 10, and the fundamental wave of the YAG laser is transmitted through the dichroic mirror 10 and cut off by the beam damper 11.

【0056】ダイクロイックミラー10により反射され
るYAGレーザ第2高調波は、ダイクロイックミラー1
2により更にYAGレーザ第4高周波発生器13の方向
へ反射され、また、前記のダイクロイックミラー10に
より反射されてしまい且つダイクロイックミラー12を
透過する微量のYAGレーザ基本波は、ビームダンパー
18により遮断される。
The second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 10 is reflected by the dichroic mirror 1
2, a small amount of YAG laser fundamental wave reflected by the dichroic mirror 10 and transmitted through the dichroic mirror 12 is blocked by the beam damper 18. You.

【0057】ダイクロイックミラー12により反射され
るYAGレーザ第2高調波は、YAGレーザ第4高調波
発生器13の第4高調波発生用非線形光学結晶5に入射
し、該第4高調波発生用非線形光学結晶5において前記
の式(2)の関係(第4高調波発生)により波長266
nmのYAGレーザ第4高調波(紫外レーザ光)が発生
する。
The second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 12 is incident on the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic of the fourth harmonic generator 13 of the YAG laser, In the optical crystal 5, the wavelength 266 is obtained from the relationship of the above equation (2) (fourth harmonic generation)
The fourth harmonic (ultraviolet laser light) of the YAG laser of nm is generated.

【0058】そしてこの波長266nmのYAGレーザ
第4高調波(紫外レーザ光)が発生している状態で、第
4高調波発生用非線形光学結晶5を、90°位相整合時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の値の第4高調
波出力(紫外レーザ光出力)となるように、90°位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度に更に昇温制御する。
When the fourth harmonic (ultraviolet laser light) of the YAG laser having the wavelength of 266 nm is generated, the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic is aligned at 90 ° phase (at the time of achieving the maximum output). So that a fourth harmonic output (ultraviolet laser light output) of a value of about 70 to 80% of the temperature within a range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. lower than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved. Further raise the temperature to a higher temperature.

【0059】第4高調波発生用非線形光学結晶5により
発生したYAGレーザ第4高調波と第4高調波発生用非
線形光学結晶5により変換されずに残ったYAGレーザ
第2高調波はダイクロイックミラー15に入射する。
The YAG laser fourth harmonic generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 and the YAG laser second harmonic remaining without being converted by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 are converted to a dichroic mirror 15. Incident on.

【0060】YAGレーザ第4高調波はダイクロイック
ミラー15により反射され、また、YAGレーザ第2高
調波はダイクロイックミラー15を透過した後、ビーム
ダンパー16により遮断される。
The fourth harmonic of the YAG laser is reflected by the dichroic mirror 15, and the second harmonic of the YAG laser is cut off by the beam damper 16 after passing through the dichroic mirror 15.

【0061】ダイクロイックミラー15により反射され
るYAGレーザ第4高調波は、ダイクロイックミラー1
7により更に他の方向へ反射され、このダイクロイック
ミラー17により反射されるYAGレーザ第4高調波が
紫外レーザ光として出力される。
The fourth harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15
The fourth harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 17 is reflected by the dichroic mirror 17 and output as ultraviolet laser light.

【0062】また、前記のダイクロイックミラー15に
より反射されてしまい且つダイクロイックミラー17を
透過する微量のYAGレーザ第2高調波は、ビームダン
パー19により遮断される。
A small amount of the second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 and transmitted through the dichroic mirror 17 is cut off by the beam damper 19.

【0063】上述した紫外レーザ光発生装置では、YA
Gレーザ第4高調波発生において90゜位相整合を達成
し得る非線形光学結晶5を用い、90゜位相整合達成時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の紫外レーザ光
出力が得られるように該第4高調波発生用非線形光学結
晶5の温度を、90゜位相整合を達成する温度よりも
0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度
に昇温制御している。
In the above-described ultraviolet laser light generator, YA
Using the nonlinear optical crystal 5 capable of achieving 90 ° phase matching in G laser fourth harmonic generation, an ultraviolet laser light output of about 70 to 80% of that at the time of achieving 90 ° phase matching (at the time of achieving maximum output) can be obtained. In addition, the temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 is controlled to be slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. .

【0064】このとき90℃位相整合温度を超えている
ことに伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温度に対
する飽和効果と加熱温調によって結晶内の温度勾配がな
らされる効果が発現し、90°位相整合達成時(最大出
力達成時)の70〜80%の値の実用的な高い出力の紫
外レーザ光を長時間継続的に発生させることができる。
At this time, a saturation effect on the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) caused by exceeding the phase matching temperature of 90 ° C. and an effect of smoothing the temperature gradient in the crystal by the heating temperature control appear. It is possible to continuously generate a practically high output ultraviolet laser beam having a value of 70 to 80% of that at the time of achieving 90 ° phase matching (at the time of achieving the maximum output) for a long time.

【0065】また、本実施例においては、紫外レーザ光
(YAGレーザ第4高調波)を発生させるための非線形
光学結晶(第4高調波発生用非線形光学結晶5)として
重水置換率90%のD−KDP(KD2PO4:Dは重水
素)結晶を用いたが、発生させる紫外レーザ光の波長に
よっては、90゜位相整合を達成し得る下記の各非線形
光学結晶を用いることもできる。
In this embodiment, a nonlinear optical crystal (fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5) for generating an ultraviolet laser beam (fourth harmonic of a YAG laser) has a D-water ratio of 90%. -KDP (KD 2 PO 4: D is deuterium) was used crystal, depending on the wavelength of the ultraviolet laser beam to be generated, it is also possible to use a respective non-linear optical crystal below that can achieve 90 ° phase matched.

【0066】 重水置換率90%以下(例えば80%)のD−KDP結
晶 BBO(β−BaB24)結晶 KDP(KH2PO4)結晶 D−ADP(NH42PO4)結晶 ADP(NH42PO4)結晶 RDP(RbH2PO4)結晶 D−RDP(RbD2PO4)結晶 LBO(LiB35)結晶 KN(KNbO3)結晶
D-KDP crystal having a heavy water substitution rate of 90% or less (for example, 80%) BBO (β-BaB 2 O 4 ) crystal KDP (KH 2 PO 4 ) crystal D-ADP (NH 4 D 2 PO 4 ) crystal ADP (NH 4 H 2 PO 4 ) crystal RDP (RbH 2 PO 4 ) crystal D-RDP (RbD 2 PO 4 ) crystal LBO (LiB 3 O 5 ) crystal KN (KNbO 3 ) crystal

【0067】なお、本発明の紫外レーザ光の出力安定化
方法及び紫外レーザ光発生装置は、上述した実施例にの
み限定されるものではなく、入力レーザ光にYAGレー
ザ第2高調波以外のレーザ光を用いるようにすること、
入力レーザを発生する入力レーザ光発生装置にYAGレ
ーザ発振器以外のものを用いるようにすること、発生さ
せる紫外レーザ光の波長に対応するように紫外レーザ光
を発生する非線形光学結晶にD−KDP結晶以外の90
゜位相整合を達成し得る他の非線形光学結晶を用いるよ
うにすること、非線形光学結晶の温度保持手段を実施例
に示す方式以外のものとすること、その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。
The method for stabilizing the output of an ultraviolet laser beam and the apparatus for generating an ultraviolet laser beam according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and the input laser light may be a laser other than the second harmonic of the YAG laser. Using light,
A device other than a YAG laser oscillator is used for an input laser light generator for generating an input laser, and a D-KDP crystal is used as a nonlinear optical crystal for generating an ultraviolet laser light so as to correspond to the wavelength of the ultraviolet laser light to be generated. Other than 90
こ と Use another nonlinear optical crystal that can achieve phase matching, use a non-linear optical crystal temperature holding means other than the method shown in the embodiment, and otherwise do not depart from the gist of the present invention. It goes without saying that various changes can be made in.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の紫外レーザ
光の出力安定化方法及び紫外レーザ光発生装置によれ
ば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the ultraviolet laser light output stabilizing method and the ultraviolet laser light generator of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.

【0069】(1)本発明の請求項1に記載した紫外レ
ーザ光の出力安定化方法においては、90゜位相整合を
達成し得る非線形光学結晶に対し入力レーザ光を入射さ
せ、90°位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜
80%程度の紫外レーザ光出力が得られるように、非線
形光学結晶を90゜位相整合を達成する温度よりも0.
1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度に昇
温制御するので、90°位相整合温度を超えていること
に伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温度に対する
一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)による結晶内の
温度勾配がならされる効果が発現し、90°位相整合達
成時(最大出力達成時)の70〜80%程度の値の実用
的な高い出力の紫外レーザ光を長時間継続的に発生させ
ることができる。
(1) In the ultraviolet laser light output stabilizing method according to the first aspect of the present invention, input laser light is made incident on a nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching, and 90 ° phase matching is performed. 70 (when maximum output is achieved)
In order to obtain an ultraviolet laser light output of about 80%, the nonlinear optical crystal is set at a temperature lower than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved by a temperature of 0.
Since the temperature is controlled to be slightly higher in the range of 1 ° C. to 5.0 ° C., a kind of saturation effect on the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) caused by exceeding the 90 ° phase matching temperature. And the effect of smoothing the temperature gradient in the crystal by heating temperature control (heating control), and a practically high output of about 70 to 80% of the time when 90 ° phase matching is achieved (when the maximum output is achieved). Can be continuously generated for a long time.

【0070】(2)本発明の請求項2、請求項3に記載
した紫外レーザ光発生装置のいずれにおいても、90゜
位相整合を達成し得る非線形光学結晶(第4高調波用非
線形光学結晶)に対し入力レーザ光を入射させ、90°
位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80%程度
の紫外レーザ光出力が得られるように、温度調節装置に
よって非線形光学結晶を90゜位相整合を達成する温度
よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高
い温度に昇温制御するので、90°位相整合温度を超え
ていることに伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温
度に対する一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)によ
って結晶内の温度勾配がならされる効果が発現し、90
°位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80%程
度の値の実用的な高い出力の紫外レーザ光(YAGレー
ザ第4高調波)を長時間継続的に発生させることができ
る。
(2) In any of the ultraviolet laser light generators according to the second and third aspects of the present invention, a nonlinear optical crystal (nonlinear optical crystal for fourth harmonic) capable of achieving 90 ° phase matching. Input laser light is incident on the
In order to obtain about 70 to 80% of the ultraviolet laser light output at the time of achieving the phase matching (at the time of achieving the maximum output), the non-linear optical crystal is shifted by 0.1 ° C. Since the temperature is controlled to rise to a slightly higher temperature within the range of 5.0 ° C., a kind of saturation effect on the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) due to exceeding the 90 ° phase matching temperature and the heating temperature The effect of smoothing the temperature gradient in the crystal by controlling the temperature (controlling the temperature rise) is exhibited.
° Ultraviolet laser light (the fourth harmonic of the YAG laser) having a practically high output of about 70 to 80% of the value at the time of achieving the phase matching (at the time of achieving the maximum output) can be continuously generated for a long time.

【0071】(3)本発明の請求項1に記載した紫外レ
ーザ光の出力安定化方法、並びに本発明の請求項2、請
求項3に記載した紫外レーザ光発生装置のいずれにおい
ても、非線形光学結晶の光学軸と入射レーザ光のなす角
度が90゜のときに紫外レーザ光を発生させるので、入
射レーザ光と発生する紫外レーザ光の進行方向が異なる
ことに起因するウォークオフが発生せず、よって、非線
形光学結晶の結晶長を大きくして波長変換効率を向上さ
せることができる。
(3) In the ultraviolet laser light output stabilizing method according to the first aspect of the present invention and the ultraviolet laser light generating apparatus according to the second and third aspects of the present invention, the nonlinear optical system is used. Since the ultraviolet laser light is generated when the angle between the optical axis of the crystal and the incident laser light is 90 °, no walk-off occurs due to the different traveling directions of the incident laser light and the generated ultraviolet laser light, Therefore, the wavelength conversion efficiency can be improved by increasing the crystal length of the nonlinear optical crystal.

【0072】(4)本発明の請求項3に記載した紫外レ
ーザ光発生装置においては、YAGレーザ発振器により
発振されるYAGレーザ基本波を順次変換してYAGレ
ーザ第4高調波を発生させるようにしているので、装置
の保守点検が容易であり、且つ出力の高い紫外レーザ光
を得ることができる。
(4) In the ultraviolet laser light generator according to the third aspect of the present invention, the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator is sequentially converted to generate the YAG laser fourth harmonic. Therefore, maintenance and inspection of the apparatus are easy and an ultraviolet laser beam having a high output can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の紫外レーザ光発生装置の一実施例を示
す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of an ultraviolet laser light generator according to the present invention.

【図2】非線形光学結晶の結晶角度と紫外レーザ光出力
との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a crystal angle of a nonlinear optical crystal and an ultraviolet laser light output.

【図3】従来の紫外レーザ光発生装置の一例を示す概念
図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a conventional ultraviolet laser light generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 第2高調波発生用非線形光学結晶(入力レーザ発
生装置) 5 第4高調波発生用非線形光学結晶(非線形光学結
晶) 7 QスイッチパルスYAGレーザ発振器(入力レー
ザ発生装置) 14 結晶温調器(温度調節装置) 28 結晶温度設定器(温度調節装置) 30 結晶温度制御器(温度調節装置)
3 Nonlinear optical crystal for second harmonic generation (input laser generator) 5 Nonlinear optical crystal for fourth harmonic generation (nonlinear optical crystal) 7 Q switch pulse YAG laser oscillator (input laser generator) 14 Crystal temperature controller ( Temperature control device) 28 Crystal temperature setting device (Temperature control device) 30 Crystal temperature controller (Temperature control device)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−55494(JP,A) 特開 昭49−102366(JP,A) 特開 平3−252186(JP,A) 特開 平3−283686(JP,A) 特開 平5−11300(JP,A) 特開 平5−204011(JP,A) 特開 平3−145777(JP,A) 特開 昭62−162375(JP,A) 特開 昭51−959(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/37 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-52-55494 (JP, A) JP-A-49-102366 (JP, A) JP-A-3-252186 (JP, A) JP-A-3-252186 283686 (JP, A) JP-A-5-11300 (JP, A) JP-A-5-204011 (JP, A) JP-A-3-145777 (JP, A) JP-A-62-162375 (JP, A) JP-A-51-959 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30 G02F 1/37 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 90゜位相整合を達成し得る非線形光学
結晶に対し入力レーザ光を入射させて紫外レーザ光を発
生させる際に、非線形光学結晶を、該非線形光学結晶が
90゜位相整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0
℃の範囲内におけるわずかに高い温度になるように昇温
制御することを特徴とする紫外レーザ光の出力安定化方
法。
When an input laser beam is incident on a nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching to generate an ultraviolet laser beam, the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching. 0.1 ° C to 5.0
A method for stabilizing the output of an ultraviolet laser beam, wherein the temperature is controlled so as to be slightly higher in the range of ° C.
【請求項2】 入力レーザ光を発生する入力レーザ光発
生装置と、90゜位相整合を達成し得られ且つ前記の入
力レーザ光発生装置より発生される入力レーザ光から紫
外レーザ光を発生させ得る非線形光学結晶と、非線形光
学結晶を該非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する
温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずか
に高い温度になるように昇温制御し得る温度調節装置と
を備えてなることを特徴とする紫外レーザ光発生装置。
2. An input laser light generating device for generating an input laser light, capable of achieving 90 ° phase matching and generating an ultraviolet laser light from the input laser light generated by the input laser light generating device. The nonlinear optical crystal and the temperature of the nonlinear optical crystal can be controlled to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. An ultraviolet laser light generator comprising a temperature controller.
【請求項3】 YAGレーザ基本波を発振するYAGレ
ーザ発振器と、該YAGレーザ発振器より発振されるY
AGレーザ基本波からYAGレーザ第2高調波を発生さ
せる第2高調波発生用非線形光学結晶と、90゜位相整
合を達成し得られ且つ前記の第2高調波発生用非線形光
学結晶により発生するYAGレーザ第2高調波からYA
Gレーザ第4高調波を発生させ得る第4高調波発生用非
線形光学結晶と、第4高調波発生用非線形光学結晶を該
第4高調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合を達
成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内における
わずかに高い温度になるように昇温制御し得る温度調節
装置とを備えてなることを特徴とする紫外レーザ光発生
装置。
3. A YAG laser oscillator for oscillating a fundamental wave of a YAG laser, and a YAG laser oscillated by the YAG laser oscillator.
A second harmonic generation nonlinear optical crystal for generating a YAG laser second harmonic from an AG laser fundamental wave, and a YAG generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching. Laser second harmonic to YA
A fourth harmonic generation nonlinear optical crystal capable of generating a G laser fourth harmonic, and a temperature at which the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching. An ultraviolet laser light generator comprising: a temperature control device capable of controlling the temperature to be slightly higher in the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C.
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