JP3506038B2 - 波長変換方法 - Google Patents
波長変換方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種加工に使用さ
れるレーザ光を発生させるための波長変換方法に関し、
特に非線形光学結晶を用いて波長変換を行い波長が１９
０ｎｍ〜３００ｎｍのコヒーレント光を発生させる波長
変換方法に関するものである。
れるレーザ光を発生させるための波長変換方法に関し、
特に非線形光学結晶を用いて波長変換を行い波長が１９
０ｎｍ〜３００ｎｍのコヒーレント光を発生させる波長
変換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント基板のビアホールの孔あけ、フ
ィルム・金属の切断、マーキング等の加工にレーザ光が
使用される。近年、微細加工の要求により、加工に用い
られるレーザー光が短波長化している。波長３００ｎｍ
以下のレーザー光の発生には、ＣＬＢＯ結晶を用いた波
長変換方式を用いることが有効である。
ィルム・金属の切断、マーキング等の加工にレーザ光が
使用される。近年、微細加工の要求により、加工に用い
られるレーザー光が短波長化している。波長３００ｎｍ
以下のレーザー光の発生には、ＣＬＢＯ結晶を用いた波
長変換方式を用いることが有効である。
【０００３】図１に、ＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換に
より被加工物の加工を行なう場合の模式図を示す。同図
において、１，２は集光レンズ、３はＣＬＢＯ結晶、４
はヒータ、５は被加工物である。同図に示すように、図
示しないレーザ光源等から放出されるコヒーレント光が
集光レンズ１によって集光され、ＣＬＢＯ結晶３に入射
する。ＣＬＢＯ結晶３は、入射光の一部を波長変換し、
波長変換された出射光は集光レンズ２によって集光され
被加工物５に照射される。この場合、通常、ＣＬＢＯ結
晶３を加熱しておく必要があり、ＣＬＢＯ結晶３はヒー
タ４により一定温度に加熱される。
より被加工物の加工を行なう場合の模式図を示す。同図
において、１，２は集光レンズ、３はＣＬＢＯ結晶、４
はヒータ、５は被加工物である。同図に示すように、図
示しないレーザ光源等から放出されるコヒーレント光が
集光レンズ１によって集光され、ＣＬＢＯ結晶３に入射
する。ＣＬＢＯ結晶３は、入射光の一部を波長変換し、
波長変換された出射光は集光レンズ２によって集光され
被加工物５に照射される。この場合、通常、ＣＬＢＯ結
晶３を加熱しておく必要があり、ＣＬＢＯ結晶３はヒー
タ４により一定温度に加熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１において、ＣＬＢ
Ｏ結晶３を長時間使用していると、ＣＬＢＯ結晶３の光
が出射する部分（図１のａの部分）にダメージが生じる
ことがある。ダメージとは、結晶の表面に微細な凹凸が
生じ、光が拡散し白濁して見えることである。ダメージ
が進行すると表面がクレータ状になり、やがて内部に浸
透する。ダメージが生じると、出射光が拡散するので、
集光しにくくなり微細加工ができなくなる。また、結晶
の波長変換効率が低下し、出射光のパワーが弱くなる。
さらにダメージが進行すると、結晶が破損する場合があ
る。従来、上記ダメージがどのような条件によって発生
するのかわかっていなかった。したがって、結晶にダメ
ージが生じている状態で加工を行ない、加工不良や、波
長変換装置のトラブルを生じることがあった。
Ｏ結晶３を長時間使用していると、ＣＬＢＯ結晶３の光
が出射する部分（図１のａの部分）にダメージが生じる
ことがある。ダメージとは、結晶の表面に微細な凹凸が
生じ、光が拡散し白濁して見えることである。ダメージ
が進行すると表面がクレータ状になり、やがて内部に浸
透する。ダメージが生じると、出射光が拡散するので、
集光しにくくなり微細加工ができなくなる。また、結晶
の波長変換効率が低下し、出射光のパワーが弱くなる。
さらにダメージが進行すると、結晶が破損する場合があ
る。従来、上記ダメージがどのような条件によって発生
するのかわかっていなかった。したがって、結晶にダメ
ージが生じている状態で加工を行ない、加工不良や、波
長変換装置のトラブルを生じることがあった。
【０００５】本発明は上記した事情に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは、ダメージが生じず
に使用できるＣＬＢＯ結晶の実用上の使用条件を明らか
にし、比較的長期間に渡って安定した出射光を得ること
ができるＣＬＢＯ結晶による波長変換方法を提供するこ
とである。
であって、その目的とするところは、ダメージが生じず
に使用できるＣＬＢＯ結晶の実用上の使用条件を明らか
にし、比較的長期間に渡って安定した出射光を得ること
ができるＣＬＢＯ結晶による波長変換方法を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らが種々実験を
行って調査したところ、ＣＬＢＯ結晶の所定の寿命を確
保するには、ＣＬＢＯ結晶の温度を、波長変換され発生
するコヒーレント光のピークパワー密度の増大に応じて
高くすればよいことが明らかになった。但し、波長変換
され発生したコヒーレント光のピークパワー密度が所定
の上限値を越えると、ＣＬＢＯ結晶の温度を高くして
も、所定の寿命が確保できないことも確認された。すな
わち、実験によれば、ＣＬＢＯ結晶の温度をＴとした
時、波長変換され発生するコヒーレント光のピークパワ
ー密度Ｐｗの値が、Ｐｏ＝１．４ｅ0.029Tで与えられる
Ｐｏ値以下であって、かつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2
の範囲となるようにすれば、少なくとも１０9 ショット
までの間は、ＣＬＢＯ結晶に実用上支障のあるダメージ
が生じないことが確認された。
行って調査したところ、ＣＬＢＯ結晶の所定の寿命を確
保するには、ＣＬＢＯ結晶の温度を、波長変換され発生
するコヒーレント光のピークパワー密度の増大に応じて
高くすればよいことが明らかになった。但し、波長変換
され発生したコヒーレント光のピークパワー密度が所定
の上限値を越えると、ＣＬＢＯ結晶の温度を高くして
も、所定の寿命が確保できないことも確認された。すな
わち、実験によれば、ＣＬＢＯ結晶の温度をＴとした
時、波長変換され発生するコヒーレント光のピークパワ
ー密度Ｐｗの値が、Ｐｏ＝１．４ｅ0.029Tで与えられる
Ｐｏ値以下であって、かつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2
の範囲となるようにすれば、少なくとも１０9 ショット
までの間は、ＣＬＢＯ結晶に実用上支障のあるダメージ
が生じないことが確認された。
【０００７】以上のように、ＣＬＢＯ結晶の温度に応じ
て上昇する波長変換され発生するコヒーレント光の最大
許容ピークパワー密度以下の範囲内で、ＣＬＢＯ結晶を
使用することにより、上記所定の寿命に達するまではＣ
ＬＢＯ結晶に実用上支障のあるダメージが生ずることが
ない。このため、結晶にダメージが生じている状態で加
工を行ない、加工不良や波長変換装置のトラブルを生じ
ることがなく、ＣＬＢＯ結晶による波長変換を商業的に
実用化することが可能となる。
て上昇する波長変換され発生するコヒーレント光の最大
許容ピークパワー密度以下の範囲内で、ＣＬＢＯ結晶を
使用することにより、上記所定の寿命に達するまではＣ
ＬＢＯ結晶に実用上支障のあるダメージが生ずることが
ない。このため、結晶にダメージが生じている状態で加
工を行ない、加工不良や波長変換装置のトラブルを生じ
ることがなく、ＣＬＢＯ結晶による波長変換を商業的に
実用化することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明においては、出射光のピークパワー
密度（ＭＷ／ｃｍ2 ）、ＣＬＢＯ結晶の温度（°Ｃ）、
出射光の繰り返し周波数（ｋＨｚ）を変えて、１×１０
9 ショット後の、ＣＬＢＯ結晶の光が出射する部分（図
１のａの部分）でのダメージの有無を調べた。なお、実
験としては、ＣＬＢＯ結晶に波長が５２３ｎｍのコヒー
レント光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第２高調波）を入射さ
せ、波長変換によって波長が２６２ｎｍのコヒーレント
光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第４高調波）を得る場合につ
いて調べた。
て説明する。本発明においては、出射光のピークパワー
密度（ＭＷ／ｃｍ2 ）、ＣＬＢＯ結晶の温度（°Ｃ）、
出射光の繰り返し周波数（ｋＨｚ）を変えて、１×１０
9 ショット後の、ＣＬＢＯ結晶の光が出射する部分（図
１のａの部分）でのダメージの有無を調べた。なお、実
験としては、ＣＬＢＯ結晶に波長が５２３ｎｍのコヒー
レント光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第２高調波）を入射さ
せ、波長変換によって波長が２６２ｎｍのコヒーレント
光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第４高調波）を得る場合につ
いて調べた。
【０００９】図２に上記実験の結果を示す。同図におい
て、横軸はＣＬＢＯ結晶の温度Ｔ（°Ｃ）、縦軸は波長
変換され発生したコヒーレント光のピークパワー密度Ｐ
ｗ（ＭＷ／ｃｍ2 ）である。また、同図中にプロットさ
れた○、△、×はＣＬＢＯ結晶のダメージの有無を示
し、○は白濁なし、△は出射側表面に白濁、×は結晶内
部にダメージが見られたものである。同図から明らかな
ように、結晶の温度を高くするにつれて、白濁およびダ
メージが生じることのない出射光のピークパワー密度Ｐ
ｗが大きくなった。しかし、出射光のピークパワー密度
Ｐｗが１７４ＭＷ／ｃｍ2 よりも大きいと、結晶の温度
を高くしてもダメージが生じた。また同図における実線
の曲線は、上記○印の点の近傍を通る曲線であり、この
曲線に近似する関数を求めたところ、上記曲線はＰｗ＝
１．４ｅ0.029Tで近似された。この関係より、出射光の
ピークパワー密度ＰｗをＰｗ＜１．４ｅ0.029Tかつ、Ｐ
ｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲で使用すると、少なくと
も１×１０9 ショットの間は結晶に白濁およびダメージ
が生じないことがわかった。
て、横軸はＣＬＢＯ結晶の温度Ｔ（°Ｃ）、縦軸は波長
変換され発生したコヒーレント光のピークパワー密度Ｐ
ｗ（ＭＷ／ｃｍ2 ）である。また、同図中にプロットさ
れた○、△、×はＣＬＢＯ結晶のダメージの有無を示
し、○は白濁なし、△は出射側表面に白濁、×は結晶内
部にダメージが見られたものである。同図から明らかな
ように、結晶の温度を高くするにつれて、白濁およびダ
メージが生じることのない出射光のピークパワー密度Ｐ
ｗが大きくなった。しかし、出射光のピークパワー密度
Ｐｗが１７４ＭＷ／ｃｍ2 よりも大きいと、結晶の温度
を高くしてもダメージが生じた。また同図における実線
の曲線は、上記○印の点の近傍を通る曲線であり、この
曲線に近似する関数を求めたところ、上記曲線はＰｗ＝
１．４ｅ0.029Tで近似された。この関係より、出射光の
ピークパワー密度ＰｗをＰｗ＜１．４ｅ0.029Tかつ、Ｐ
ｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲で使用すると、少なくと
も１×１０9 ショットの間は結晶に白濁およびダメージ
が生じないことがわかった。
【００１０】上記実験において、ＣＬＢＯ結晶から出射
されるコヒーレント光のショット数を１×１０9 ショッ
トとしたのは次の理由による。ＣＬＢＯ結晶を用いた波
長変換装置をレーザ加工に適用する場合、通常、結晶の
断面積に対して、出射光のスポット径は図３（ａ）に示
すように充分小さいので、結晶にダメージが生じた場
合、図３（ｂ）に示すように、出射光の位置がダメージ
を受けた位置からずれるように、結晶の位置を変化させ
て使用する。
されるコヒーレント光のショット数を１×１０9 ショッ
トとしたのは次の理由による。ＣＬＢＯ結晶を用いた波
長変換装置をレーザ加工に適用する場合、通常、結晶の
断面積に対して、出射光のスポット径は図３（ａ）に示
すように充分小さいので、結晶にダメージが生じた場
合、図３（ｂ）に示すように、出射光の位置がダメージ
を受けた位置からずれるように、結晶の位置を変化させ
て使用する。
【００１１】プリント基板のビアホールの穴あけを行う
のにＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換装置を採用する場
合、少なくとも１ヵ月はＣＬＢＯ結晶を移動させること
なく、連続的に使用できることが業界の強い要請として
存在する。通常プリント基板のビアホールの穴あけにお
いては、１つ穴に対して３〜５ショットのレーザ光を照
射し、被照射物であるプリント基板の移動時間を含めて
１秒あたり１５０個の穴あけを行うのが一般的である。
ここで、１つの穴に対して４ショットのレーザ光を照射
し、装置が実際に稼働している時間割合を示す稼働率を
０．８とすると、１ヵ月に必要とされる総ショット数
は、４（ショット／穴）×１５０（穴／秒）×３６００
（秒／時間）×２４（時間）×３０（日）×０．８＝約
１×１０9 （ショット）となる。すなわち、１×１０9
ショットの間、結晶にダメージが生じなければ、少なく
とも１ヵ月はＣＬＢＯ結晶を移動させることなく、連続
的に使用するという業界の要請を満足することができ、
商業的な利用という点で効果的である。
のにＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換装置を採用する場
合、少なくとも１ヵ月はＣＬＢＯ結晶を移動させること
なく、連続的に使用できることが業界の強い要請として
存在する。通常プリント基板のビアホールの穴あけにお
いては、１つ穴に対して３〜５ショットのレーザ光を照
射し、被照射物であるプリント基板の移動時間を含めて
１秒あたり１５０個の穴あけを行うのが一般的である。
ここで、１つの穴に対して４ショットのレーザ光を照射
し、装置が実際に稼働している時間割合を示す稼働率を
０．８とすると、１ヵ月に必要とされる総ショット数
は、４（ショット／穴）×１５０（穴／秒）×３６００
（秒／時間）×２４（時間）×３０（日）×０．８＝約
１×１０9 （ショット）となる。すなわち、１×１０9
ショットの間、結晶にダメージが生じなければ、少なく
とも１ヵ月はＣＬＢＯ結晶を移動させることなく、連続
的に使用するという業界の要請を満足することができ、
商業的な利用という点で効果的である。
【００１２】一方、レーザ光による加工においては、レ
ーザ光の出力の安定性が要求される。波長変換により発
生したレーザ光の出力安定性は、波長変換用非線形光学
結晶の変換効率の変動に大きく依存する。そこで、波長
変換用非線形光学結晶であるＣＬＢＯ結晶から出射され
るコヒーレント光のピークパワーＰｗとＣＬＢＯ結晶の
変換効率の関係を調べた。条件は、上記した実験と同
様、波長５２３ｎｍのコヒーレント光をＣＬＢＯ結晶に
入射させ、波長変換によって波長が２６２ｎｍのコヒー
レント光を得る場合についてであり、ＣＬＢＯ結晶の結
晶長は２４ｍｍである。
ーザ光の出力の安定性が要求される。波長変換により発
生したレーザ光の出力安定性は、波長変換用非線形光学
結晶の変換効率の変動に大きく依存する。そこで、波長
変換用非線形光学結晶であるＣＬＢＯ結晶から出射され
るコヒーレント光のピークパワーＰｗとＣＬＢＯ結晶の
変換効率の関係を調べた。条件は、上記した実験と同
様、波長５２３ｎｍのコヒーレント光をＣＬＢＯ結晶に
入射させ、波長変換によって波長が２６２ｎｍのコヒー
レント光を得る場合についてであり、ＣＬＢＯ結晶の結
晶長は２４ｍｍである。
【００１３】図４に上記実験の結果を示す。同図におい
て、横軸は波長変換され発生したコヒーレント光のピー
クパワー密度Ｐｗ（ＭＷ／ｃｍ2 ）、縦軸は変換効率を
示す。ここで変換効率は、（ＣＬＢＯ結晶から出射する
コヒーレント光のピークパワー密度）／（ＣＬＢＯ結晶
に入射するコヒーレント光のピークパワー密度）×１０
０％として定義した。同図から明らかなように、ＣＬＢ
Ｏ結晶から出射されるコヒーレント光のピークパワーＰ
ｗが４ＭＷ／ｃｍ2 より小さい領域では変換効率が急激
に低下している。よって、ＣＬＢＯ結晶に入射するコヒ
ーレント光のピークパワーを調節して、変換効率に応じ
た波長変換光を得るとき、得られた波長変換光のピーク
パワーＰｗがＰｗ＜４ＭＷ／ｃｍ2 となる領域では、入
射するコヒーレント光のピークパワーの変動に対する波
長変換光の出力変動が大きいことがわかる。すなわち、
ＣＬＢＯ結晶から出射されるコヒーレント光のピークパ
ワーＰｗがＰｗ＜４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲においては、該
ＣＬＢＯ結晶から出射されるコヒーレント光の出力か不
安定となるので、上記ピークパワー密度Ｐｗの値を４Ｍ
Ｗ／ｃｍ2 ≦Ｐｗとすることがレーザ光の出力安定の観
点から好ましい。
て、横軸は波長変換され発生したコヒーレント光のピー
クパワー密度Ｐｗ（ＭＷ／ｃｍ2 ）、縦軸は変換効率を
示す。ここで変換効率は、（ＣＬＢＯ結晶から出射する
コヒーレント光のピークパワー密度）／（ＣＬＢＯ結晶
に入射するコヒーレント光のピークパワー密度）×１０
０％として定義した。同図から明らかなように、ＣＬＢ
Ｏ結晶から出射されるコヒーレント光のピークパワーＰ
ｗが４ＭＷ／ｃｍ2 より小さい領域では変換効率が急激
に低下している。よって、ＣＬＢＯ結晶に入射するコヒ
ーレント光のピークパワーを調節して、変換効率に応じ
た波長変換光を得るとき、得られた波長変換光のピーク
パワーＰｗがＰｗ＜４ＭＷ／ｃｍ2 となる領域では、入
射するコヒーレント光のピークパワーの変動に対する波
長変換光の出力変動が大きいことがわかる。すなわち、
ＣＬＢＯ結晶から出射されるコヒーレント光のピークパ
ワーＰｗがＰｗ＜４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲においては、該
ＣＬＢＯ結晶から出射されるコヒーレント光の出力か不
安定となるので、上記ピークパワー密度Ｐｗの値を４Ｍ
Ｗ／ｃｍ2 ≦Ｐｗとすることがレーザ光の出力安定の観
点から好ましい。
【００１４】次に、本発明で明らかにされた条件を満た
すようにＣＬＢＯ結晶の出射光を設定する方法について
説明する。以下、出射光のピークパワー密度ＰｗをＰｗ
＜１．４ｅ0.029Tかつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範
囲に設定する場合について図５により説明する。図５に
示すように各パラメータを次のように定める。なお、パ
ルス幅Δｔ２，Δｔ４は図５に示すように半値幅（ＦＷ
ＨＭ）を用いる。 ・入射光の入力エネルギー：Ｊ２ ・入射光の入力断面積：Ｓ２ ・入射光の入力パルス幅：Δｔ２ ・入射光の偏光方向：Ｐｒ ・出射光の出力エネルギー：Ｊ４ ・出射光の出力断面横：Ｓ４ ・出射光の出力パルス幅：Δｔ４ ・ＣＬＢＯ結晶の変換効率：η
すようにＣＬＢＯ結晶の出射光を設定する方法について
説明する。以下、出射光のピークパワー密度ＰｗをＰｗ
＜１．４ｅ0.029Tかつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範
囲に設定する場合について図５により説明する。図５に
示すように各パラメータを次のように定める。なお、パ
ルス幅Δｔ２，Δｔ４は図５に示すように半値幅（ＦＷ
ＨＭ）を用いる。 ・入射光の入力エネルギー：Ｊ２ ・入射光の入力断面積：Ｓ２ ・入射光の入力パルス幅：Δｔ２ ・入射光の偏光方向：Ｐｒ ・出射光の出力エネルギー：Ｊ４ ・出射光の出力断面横：Ｓ４ ・出射光の出力パルス幅：Δｔ４ ・ＣＬＢＯ結晶の変換効率：η
【００１５】ここで、入射光のピークパワー密度Ｐ２
は、Ｐ２＝Ｊ２／Ｓ２・Δｔ２、出射光のピークパワー
密度Ｐ４は、Ｐ４＝Ｊ４／Ｓ４・Δｔ４で計算される。
また、一般に次の関係が成り立つ〔下式におけるｆ（）
は関数であることを示す〕。 Ｊ４∝Ｐ２・η Ｓ４∝ｆ（Ｓ２） Δｔ４∝ｆ（Ｐ２） すなわち、出射光のピークパワー密度Ｐｗ＝Ｐ４には以
下のような関係が成り立つ。
は、Ｐ２＝Ｊ２／Ｓ２・Δｔ２、出射光のピークパワー
密度Ｐ４は、Ｐ４＝Ｊ４／Ｓ４・Δｔ４で計算される。
また、一般に次の関係が成り立つ〔下式におけるｆ（）
は関数であることを示す〕。 Ｊ４∝Ｐ２・η Ｓ４∝ｆ（Ｓ２） Δｔ４∝ｆ（Ｐ２） すなわち、出射光のピークパワー密度Ｐｗ＝Ｐ４には以
下のような関係が成り立つ。
【００１６】出射光のピークパワー密度Ｐｗ＝Ｐ４を前
記した範囲になるようにするためには、例えば次のよう
な調整を行えばよい。 入射レーザ光の出力を変えてＪ２を調整する。 入射レーザ光の集光の度合いを変えてＳ２を調整す
る。 入射レーザ光の発振器の種類を変えてΔｔ２を調整
する。 結晶の位相整合角からのずれ角を変える、または、
結晶の光軸方向に平行な方向の長さを変える、または、
結晶の光軸方向に平行な方向の位置を変える、または、
入射レーザ光の偏光方向Ｐｒを変えることにより、ηを
調整する。これらの各パラメータを、１つあるいは複数
組合せて調整することにより、出射光のピークパワー密
度Ｐｗを変えることができる。
記した範囲になるようにするためには、例えば次のよう
な調整を行えばよい。 入射レーザ光の出力を変えてＪ２を調整する。 入射レーザ光の集光の度合いを変えてＳ２を調整す
る。 入射レーザ光の発振器の種類を変えてΔｔ２を調整
する。 結晶の位相整合角からのずれ角を変える、または、
結晶の光軸方向に平行な方向の長さを変える、または、
結晶の光軸方向に平行な方向の位置を変える、または、
入射レーザ光の偏光方向Ｐｒを変えることにより、ηを
調整する。これらの各パラメータを、１つあるいは複数
組合せて調整することにより、出射光のピークパワー密
度Ｐｗを変えることができる。
【００１７】なお、上記説明では、入力するレーザ光源
が１つの場合を示したが、複数であっても良い。光源が
複数であり、例えば、図６に示すように波長λ１、λ２
の２つの入射光がある場合（波長λ１とλ２とは等しい
場合もあるし異なる場合もある）には、次のようにして
出射光のピークパワー密度Ｐｗを調整することができ
る。ここで、図６において、Ｊ２１，Ｊ２２はそれぞれ
入射光１，２の入射光のエネルギー、Δｔ２１，Δｔ２
２は入力パルス幅、Ｐｒ１，Ｐｒ２は偏光方向である。 いずれか一方の入力レーザ光が有するＪ２１，Δｔ２
１、Ｐｒ１もしくはＪ２２，Δｔ２２、Ｐｒ２のみを変
化させて調整する。 両方のレーザ光の各パラメータを、１つあるいは複数
組合せて変化させる。
が１つの場合を示したが、複数であっても良い。光源が
複数であり、例えば、図６に示すように波長λ１、λ２
の２つの入射光がある場合（波長λ１とλ２とは等しい
場合もあるし異なる場合もある）には、次のようにして
出射光のピークパワー密度Ｐｗを調整することができ
る。ここで、図６において、Ｊ２１，Ｊ２２はそれぞれ
入射光１，２の入射光のエネルギー、Δｔ２１，Δｔ２
２は入力パルス幅、Ｐｒ１，Ｐｒ２は偏光方向である。 いずれか一方の入力レーザ光が有するＪ２１，Δｔ２
１、Ｐｒ１もしくはＪ２２，Δｔ２２、Ｐｒ２のみを変
化させて調整する。 両方のレーザ光の各パラメータを、１つあるいは複数
組合せて変化させる。
【００１８】また、上記説明では、波長２６２ｎｍのコ
ヒーレント光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第４高調波）を得
る場合について述べたが、これに限定されるものではな
い。例えば、ＮＤ−ＹＬＦレーザの第５高調波（波長２
１４ｎｍ）、ＮＤ−ＹＡＧレーザの第４高調波（波長２
６６ｎｍ）、ＮＤ−ＹＡＧレーザの第５高調波（波長２
１２ｎｍ）を得る場合についても同様の条件が成立す
る。すなわち、ＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換で高効率
に得られる波長３００ｎｍ以下、波長１９０ｎｍ以上の
波長領域にあるコヒーレント光に対して同様な条件が成
立する。
ヒーレント光（ＮＤ−ＹＬＦレーザの第４高調波）を得
る場合について述べたが、これに限定されるものではな
い。例えば、ＮＤ−ＹＬＦレーザの第５高調波（波長２
１４ｎｍ）、ＮＤ−ＹＡＧレーザの第４高調波（波長２
６６ｎｍ）、ＮＤ−ＹＡＧレーザの第５高調波（波長２
１２ｎｍ）を得る場合についても同様の条件が成立す
る。すなわち、ＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換で高効率
に得られる波長３００ｎｍ以下、波長１９０ｎｍ以上の
波長領域にあるコヒーレント光に対して同様な条件が成
立する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、実用上使用可能な条件において、ＣＬＢＯ結晶にダ
メージが生じない条件の範囲を、ＣＬＢＯ結晶の温度に
対する、波長変換されたコヒーレント光のピークパワー
密度として導くことができた。以上のように、ＣＬＢＯ
結晶の温度に対し、波長変換されたコヒーレント光のピ
ークパワー密度を上記の範囲内に設定することにより、
加工不良や波長変換装置のトラブルを生じることを回避
することができ、商業的に使用（適用）可能な波長変換
を行なうことが可能となった。
は、実用上使用可能な条件において、ＣＬＢＯ結晶にダ
メージが生じない条件の範囲を、ＣＬＢＯ結晶の温度に
対する、波長変換されたコヒーレント光のピークパワー
密度として導くことができた。以上のように、ＣＬＢＯ
結晶の温度に対し、波長変換されたコヒーレント光のピ
ークパワー密度を上記の範囲内に設定することにより、
加工不良や波長変換装置のトラブルを生じることを回避
することができ、商業的に使用（適用）可能な波長変換
を行なうことが可能となった。
【図１】ＣＬＢＯ結晶を用いた波長変換により加工を行
なう場合を説明する図である。
なう場合を説明する図である。
【図２】本発明における実験結果を示す図である。
【図３】出射光の位置をずらして使用する場合を説明す
る図である。
る図である。
【図４】波長変換され発生したコヒーレント光のピーク
パワーＰｗとＣＬＢＯ結晶の変換効率との関係を示す図
である。
パワーＰｗとＣＬＢＯ結晶の変換効率との関係を示す図
である。
【図５】ＣＬＢＯ結晶の出射光のパワーを設定する際に
用いる各パラメータを説明する図である。
用いる各パラメータを説明する図である。
【図６】ＣＬＢＯ結晶への入射光が２つある場合を説明
する図である。
する図である。
１，２ 集光レンズ
３ ＣＬＢＯ結晶
４ ヒータ
５ 被加工物
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも１つ以上のコヒーレント光を
ＣＬＢＯ結晶に入射し、波長変換によって、波長が１９
０ｎｍ以上３００ｎｍ以下のコヒーレント光を発生する
波長変換方法であって、 要求されるＣＬＢＯ結晶の寿命と、波長変換され発生す
るコヒーレント光のピークパワー密度が与えられたと
き、 要求されるＣＬＢＯ結晶の寿命に応じて定められたＣＬ
ＢＯ結晶の温度に応じて上昇する波長変換され発生する
コヒーレント光の最大許容ピークパワー密度以下の範囲
内で、上記波長変換され発生するコヒーレント光のピー
クパワー密度の大きさに応じてＣＬＢＯ結晶の温度を定
め、該温度にＣＬＢＯ結晶を加熱して波長変換を行うこ
とを特徴とする波長変換方法。 - 【請求項２】 少なくとも１つ以上のコヒーレント光を
ＣＬＢＯ結晶に入射し、波長変換によって、波長が１９
０ｎｍ以上３００ｎｍ以下のコヒーレント光を発生する
波長変換方法であって、 波長変換され発生するコヒーレント光のピークパワー密
度をＰｗ、ＣＬＢＯ結晶の温度をＴとした時、上記波長
変換され発生するコヒーレント光のピークパワー密度Ｐ
ｗの値が、Ｐｏ＝１．４ｅ0.029Tで与えられるＰｏ値以
下であって、かつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲と
なるようにすることを特徴とする波長変換方法。 - 【請求項３】 少なくとも１つ以上のコヒーレント光を
ＣＬＢＯ結晶に入射し、波長変換によって、波長が１９
０ｎｍ以上３００ｎｍ以下のコヒーレント光を発生する
波長変換方法であって、 波長変換され発生するコヒーレント光のピークパワー密
度をＰｗ、ＣＬＢＯ結晶の温度をＴとした時、上記波長
変換され発生するコヒーレント光のピークパワー密度Ｐ
ｗの値が、Ｐｏ＝１．４ｅ0.029Tで与えられるＰｏ値以
下であって、かつ、Ｐｗ＜１７４ＭＷ／ｃｍ2 の範囲と
なるように使用して、 少なくとも１０9 ショット以上の使用をしたとき、当該
ＣＬＢＯ結晶への入射位置を変えることを特徴とする波
長変換方法。
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|---|---|---|---|
| JP10239599A JP3506038B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 波長変換方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10239599A JP3506038B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 波長変換方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292819A JP2000292819A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3506038B2 true JP3506038B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=14326269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP4798155B2 (ja) * | 2001-05-29 | 2011-10-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 全固体紫外レーザー発振器 |
| JP2006267377A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Shibaura Mechatronics Corp | 高調波レーザ発振器 |
| JP5225715B2 (ja) * | 2007-03-07 | 2013-07-03 | パナソニック株式会社 | 高調波発生装置 |
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-
1999
- 1999-04-09 JP JP10239599A patent/JP3506038B2/ja not_active Expired - Fee Related
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