JP4945934B2 - Optical system, inspection device, processing device and measuring device - Google Patents

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この発明は、共振器、光学システム、検査装置、処理装置および測定装置に関し、例えば、レーザー光のコヒレント加算による単一周波数かつ直線偏光レーザーの高出力化や高効率波長変換などに適用して好適なものである。   The present invention relates to a resonator, an optical system, an inspection device, a processing device, and a measuring device, and is suitable for application to, for example, high output or high-efficiency wavelength conversion of a single frequency and linearly polarized laser by coherent addition of laser light. It is a thing.

単一周波数かつ直線偏光レーザーの高出力化には、次に挙げるようにいくつかの方法がある。一つの方法は、レーザーそのものの投入励起パワーを増やすことで発振出力を増やす方法である。これは最も単純な方法であるが、ある一定以上の出力を超えるとレーザー自体が大型化して、発振する周波数および偏光の制御が難しくなる問題点がある。もう一つの方法は、図15に示すように、小型の単一周波数かつ直線偏光レーザーをシードレーザー(主レーザー)5101とし、このシードレーザー5101から放出されるレーザー光5102を励起された増幅媒体5103に通してこの増幅媒体5103中の誘導放出により元のレーザー光5102の出力を増幅する方法である。この方法は、増幅媒体5103をモジュール化すれば、これを多段カスケードに配置することでパワーアップが容易なことが利点であるが、横モード制御が難しい欠点がある。また、シードレーザー5101が低パワーから出発した場合、増幅媒体5103を光飽和させることが難しいため、複数段の増幅媒体5103を使うか、レーザー光5102を同一の増幅媒体5103に複数回通す方法がとられるが、一般的に効率はあまりよくない。また、増幅媒体5103の多段カスケード配置による増幅には、増幅媒体5103の損傷閾値で限定される限界値がある。   There are several methods for increasing the output of a single frequency and linearly polarized laser as follows. One method is to increase the oscillation output by increasing the input excitation power of the laser itself. This is the simplest method, but there is a problem that if the output exceeds a certain level, the laser itself becomes large and it becomes difficult to control the oscillation frequency and polarization. In another method, as shown in FIG. 15, a small single frequency and linearly polarized laser is used as a seed laser (main laser) 5101, and a laser beam 5102 emitted from the seed laser 5101 is excited. And amplifying the output of the original laser beam 5102 by stimulated emission in the amplification medium 5103. This method has the advantage that if the amplification medium 5103 is modularized, it can be easily powered up by arranging the amplification medium 5103 in a multistage cascade, but there is a drawback that the lateral mode control is difficult. Further, when the seed laser 5101 starts from low power, it is difficult to optically saturate the amplification medium 5103. Therefore, a method of using a plurality of stages of amplification medium 5103 or passing laser light 5102 through the same amplification medium 5103 multiple times is available. Although generally taken, efficiency is not so good. In addition, amplification by the multistage cascade arrangement of the amplification media 5103 has a limit value limited by the damage threshold of the amplification media 5103.

最近では、この方法の一種であるファイバアンプによる増幅技術の開発が進んでいる。この方法では、図16に示すように、シードレーザー5101から放出されるレーザー光5102を励起モジュール5104により励起されたファイバアンプ5105に通して元のレーザー光5102の出力を増幅する。   Recently, development of amplification technology using a fiber amplifier, which is a kind of this method, has been advanced. In this method, as shown in FIG. 16, the laser light 5102 emitted from the seed laser 5101 is passed through a fiber amplifier 5105 excited by the excitation module 5104 to amplify the output of the original laser light 5102.

次に、増幅媒体5103を低パワーのシードレーザー5101で簡便に光飽和させる方法として、増幅媒体5103自体を共振器構造にしてしまう注入同期法がある。この方法では、図17に示すように、シードレーザー5101から放出されるレーザー光5102をインプットカプラー(内部結合素子)5106に入射させ、このインプットカプラー5106を通過したレーザー光5102を増幅媒体5103に通して高反射ミラー5107、5108、5109で順次反射させてインプットカプラー5106に入射させ、このインプットカプラー5106から増幅されたレーザー光5102を取り出す。ここで、インプットカプラー5106は、一般的には、数%の透過率を有するパーシャルリフレクター(部分反射鏡)である。この方法では、一段だけの増幅モジュールで高い利得を期待できるが、自発振しているシードレーザー5101に外部から強制的に特定の光を注入することで周波数を制御するために、従共振器の高精度な共振器長制御が必要である点が難点である。   Next, as a method for easily optically saturating the amplification medium 5103 with the low-power seed laser 5101, there is an injection locking method in which the amplification medium 5103 itself has a resonator structure. In this method, as shown in FIG. 17, laser light 5102 emitted from a seed laser 5101 is incident on an input coupler (internal coupling element) 5106, and the laser light 5102 that has passed through the input coupler 5106 is passed through an amplification medium 5103. Then, the light is sequentially reflected by the high reflection mirrors 5107, 5108, and 5109 to enter the input coupler 5106, and the amplified laser beam 5102 is taken out from the input coupler 5106. Here, the input coupler 5106 is generally a partial reflector (partial reflecting mirror) having a transmittance of several percent. In this method, a high gain can be expected with only one amplification module, but in order to control the frequency by forcibly injecting specific light from the outside into the self-oscillating seed laser 5101, The point is that high-accuracy resonator length control is necessary.

一方、これらの光の誘導放出制御による方法とは異なるコヒレント加算と呼ばれる方法がある(例えば、非特許文献1参照。)。これは基本的にはマッハツェンダー(Mach-Zehnder)干渉計の各支光路に上記の増幅モジュールを配置して、二つの支光路の位相を一致させて干渉加算する方法であり、増幅モジュールの出力を単純に加算できることが特徴である。一例を図18に示す。図18に示すように、シードレーザー5101から放出されるレーザー光5102をハーフミラー5110に入射させ、レーザー光5102a、5102bに分ける。ハーフミラー5110を透過したレーザー光5102aを増幅モジュール5111に通し、折り返しミラー5112で反射させてからハーフミラー5113に入射させて反射させるとともに、ハーフミラー5110で反射されたレーザー光5102bを増幅モジュール5114に通し、折り返しミラー5115で反射させてからハーフミラー5113に入射させ、透過させる。この場合、折り返しミラー5115をアクチュエータ5116上に載せ、アクティブに制御することで、増幅モジュール5111を通る支光路と増幅モジュール5114を通る支光路との位相を一致させて干渉加算を行う。
Appl.Opt. 30 (1991), 317
On the other hand, there is a method called coherent addition which is different from the method based on the stimulated emission control of light (for example, see Non-Patent Document 1). This is basically a method in which the amplification module is placed in each optical path of a Mach-Zehnder interferometer, and the phases of the two optical paths are matched to perform interference addition. It is a feature that can be simply added. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 18, the laser beam 5102 emitted from the seed laser 5101 is incident on the half mirror 5110 and divided into laser beams 5102a and 5102b. The laser beam 5102a transmitted through the half mirror 5110 is passed through the amplification module 5111, reflected by the folding mirror 5112, then incident on the half mirror 5113 and reflected, and the laser beam 5102b reflected by the half mirror 5110 is sent to the amplification module 5114. Then, the light is reflected by the folding mirror 5115 and then incident on the half mirror 5113 to be transmitted. In this case, the folding mirror 5115 is placed on the actuator 5116 and is actively controlled, so that the phase of the optical path passing through the amplification module 5111 and the optical path passing through the amplification module 5114 are matched to perform interference addition.
Appl.Opt. 30 (1991), 317

ところで、多くのレーザーの発振波長は近赤外付近にあるため、非線形光学結晶と呼ばれる特殊な光学結晶を使って可視もしくは紫外線の波長を持つ光源を作ることができる。非線形光学結晶としてはLN(LiNbO3 )、KTP(KTiOPO4 )、LBO(LiTaO3 )、BBO(β−BaB2 4 )、LT(LiTaO3 )などがあり、これらに近赤外付近の波長のレーザー光を通すことで短波長レーザー光への変換が可能である。また、周期分極反転(PP,Periodically Poled)LN(PPLN)、PPKTP、周期分極反転化学量論(PPS,Periodically Poled Stoichiometric)LT(PPSLN)などの特殊なデバイスを使うことで波長変換の高効率化も進められている。非線形変換では入力パワーが増えるほど変換の効率が非線形に向上する。また、非線形光学結晶の励起が高くなるほど、その変換効率が向上する。 By the way, since the oscillation wavelength of many lasers is near the near infrared, a light source having a visible or ultraviolet wavelength can be made using a special optical crystal called a nonlinear optical crystal. Nonlinear optical crystals include LN (LiNbO 3 ), KTP (KTiOPO 4 ), LBO (LiTaO 3 ), BBO (β-BaB 2 O 4 ), and LT (LiTaO 3 ), and these have wavelengths near the near infrared. Can be converted into short wavelength laser light. In addition, the efficiency of wavelength conversion is improved by using special devices such as Periodically Polarized Inversion (PP) LN (PPLN), PPKTP, and Periodically Polarized Stoichiometric (PPS) LT (PPSLN). Is also underway. In nonlinear conversion, the efficiency of conversion improves nonlinearly as input power increases. Also, the higher the excitation of the nonlinear optical crystal, the higher the conversion efficiency.

この変換効率向上においては、外部共振器を用いる方法がよく用いられる。この方法では、外部共振器は、元になる光源から取り出したレーザー光を高フィネスの共振器に入力してその光を閉じ込める。一例を図19に示す。図19に示すように、この方法では、シードレーザー5101から放出されるレーザー光5102を増幅モジュール5117に通して増幅してからインプットカプラー5106に入射させ、このインプットカプラー5106を通過したレーザー光5102を高反射ミラー5107、5108、5109で順次反射させて共振器内に光を閉じ込める。この場合、閉じ込めた光は共振器のフィネス数回程度、共振器内部を周回するため、共振器内部の光学パス(経路)上のレーザー光強度を非常に強くすることができる。したがって、外部共振器による変換を使えば、図20に示すように、共振器内部の光学パス上に非線形光学結晶5118を挿入することにより、高い変換効率で波長変換が実現できる。一般に共振器に閉じ込められた光は、共振器を周回しながら共振器内の損失(吸収・散乱)で散逸するか、もしくは共振器を構成するミラーの微小な透過光として共振器外に漏れ出て行く。外部共振器による波長変換の場合、変換波長で使われるエネルギーは、上記の共振器内の損失に含めて考えることができる。   In order to improve the conversion efficiency, a method using an external resonator is often used. In this method, an external resonator inputs laser light extracted from an original light source to a high finesse resonator to confine the light. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 19, in this method, the laser light 5102 emitted from the seed laser 5101 is amplified through the amplification module 5117 and then incident on the input coupler 5106. The laser light 5102 that has passed through the input coupler 5106 is The light is sequentially reflected by the high reflection mirrors 5107, 5108, and 5109 to confine light in the resonator. In this case, since the confined light circulates around the inside of the resonator about several times the finesse of the resonator, the laser light intensity on the optical path (path) inside the resonator can be made extremely strong. Therefore, if conversion by an external resonator is used, wavelength conversion can be realized with high conversion efficiency by inserting the nonlinear optical crystal 5118 on the optical path inside the resonator as shown in FIG. In general, the light confined in the resonator is dissipated by the loss (absorption / scattering) in the resonator while circulating around the resonator, or leaks out of the resonator as a minute transmitted light of the mirror constituting the resonator. Go. In the case of wavelength conversion by an external resonator, the energy used at the conversion wavelength can be considered as included in the loss in the resonator.

共振器への光は、インプットカプラーを介して結合(入射)する。このインプットカプラーは数%の透過率であるため、通常であればほとんどの光がインプットカプラーで反射されてしまう。しかし、外部共振器のインピーダンスマッチング理論によれば、共振器内部のすべての損失の合計をΔとした場合、インプットカプラーの透過率Tを

Figure 0004945934
となるよう設定することにより、位相条件(共振器長ロッキング)が満たされ、モードマッチングが得られた条件で共振器への100%の結合(入射)が実現できる。上記の条件で外部共振器内の光強度は最大になり、最も効率よく外部共振器内の損失要素(ロスエレメント)で消費されることになる。例えば、外部共振器を使った波長変換の場合、外部共振器内の損失は主に吸収・散乱などの線形損失と非線形波長変換のエネルギー変換に伴う非線形損失とで構成されるが、上記のインピーダンスマッチング条件の下で非線形変換により発生する短波長光パワーが最大となる。これにより外部共振器内のパワーPcircは入力パワーをPinとして、
Figure 0004945934
で表される。 The light to the resonator is coupled (incident) through the input coupler. Since the input coupler has a transmittance of several percent, most of the light is normally reflected by the input coupler. However, according to the impedance matching theory of the external resonator, if the sum of all losses inside the resonator is Δ, the transmittance T of the input coupler is
Figure 0004945934
By setting so that 100% coupling (incident) to the resonator can be realized under the condition that the phase condition (resonator length locking) is satisfied and mode matching is obtained. Under the above conditions, the light intensity in the external resonator is maximized, and is most efficiently consumed by the loss element in the external resonator. For example, in the case of wavelength conversion using an external resonator, the loss in the external resonator is mainly composed of linear loss such as absorption / scattering and nonlinear loss due to energy conversion of nonlinear wavelength conversion. Under the matching conditions, the short wavelength optical power generated by the nonlinear conversion is maximized. As a result, the power P circ in the external resonator is defined as the input power P in
Figure 0004945934
It is represented by

なお、外部共振器型レーザー光源の共振器内部で発生する逆巡回方向の光をもう一つのレーザー光源に光注入することで周波数同期を取る固体レーザーが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、波長1064nmのレーザー光と波長780nmのレーザー光とのダブリーレゾナントで和周波の波長198nmのレーザー光を発生させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。また、レーザー光を用いた散乱異物検査装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。また、レーザー光を用いた回路パターンの検査装置(レビューステーション)が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。また、波長266nmの外部共振器ロッキングのための位相変調を波長266nmのレーザー光の発生前の532nm位相変調器に532nm外部共振器の位相変調と同時に実施することが提案されている(例えば、特許文献5参照。)。
米国特許第5068546号明細書 特開2002−99007号公報 米国特許第4898471号明細書 特開2000−352507号公報 特開2002−311467号公報
Note that a solid-state laser has been proposed that achieves frequency synchronization by injecting light in the reverse circulation direction generated inside the resonator of the external resonator type laser light source into another laser light source (see, for example, Patent Document 1). .) Further, a method has been proposed in which a laser beam having a sum frequency of 198 nm is generated by a double resonant of a laser beam having a wavelength of 1064 nm and a laser beam having a wavelength of 780 nm (see, for example, Patent Document 2). Further, a scattered foreign matter inspection apparatus using laser light has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In addition, a circuit pattern inspection apparatus (review station) using laser light has been proposed (see, for example, Patent Document 4). Further, it has been proposed that phase modulation for locking an external resonator having a wavelength of 266 nm is performed simultaneously with the phase modulation of the 532 nm external resonator on the 532 nm phase modulator before generation of laser light having a wavelength of 266 nm (for example, patents). Reference 5).
US Pat. No. 5,068,546 JP 2002-99007 A US Pat. No. 4,898,471 JP 2000-352507 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-311467

上述のようにレーザーの高出力化の方法として共振器を用いたコヒレント加算が挙げられるが、このコヒレント加算システムとしては、これまで、共振器に一つのインプットカプラーを設けたものしかなかった。しかしながら、このコヒレント加算システムでは、レーザーの高出力化や高効率波長変換を行うことは困難であった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、レーザーの高出力化や高効率波長変換を行うことが可能な共振器、これを用いた高性能の光学システム、検査装置、処理装置および測定装置を提供することである。
As described above, coherent addition using a resonator can be given as a method for increasing the output of a laser. However, as a coherent addition system, only one input coupler is provided in the resonator so far. However, with this coherent addition system, it has been difficult to increase the output power of the laser and perform high-efficiency wavelength conversion.
Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a resonator capable of performing high-power laser conversion and high-efficiency wavelength conversion, a high-performance optical system using the same, an inspection device, a processing device, and a measuring device. Is to provide.

本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意研究を行っている中で、共振器(外部共振器)に光を閉じ込めてレーザーの高出力化や高効率波長変換を実現するためには、共振器に複数のインプットカプラーを設けて複数の同一周波数(波長)のレーザー光を別々に結合させることが有効であることに着目したが、このように複数のインプットカプラーを有する共振器の設計手順についてはこれまで明らかではなかった。特に、共振器のインピーダンスマッチング条件を満たさなければ、共振器に入射させたレーザー光を共振器内部で効率よく消費できず、高効率な波長変換を実現できない。そこで、種々検討の結果、後述するインピーダンスマッチング理論を元に、各インプットカプラーの最適な透過率を設計解として求め、効率のよい結合の実現方法を見出し、この発明を案出するに至った。   The inventors of the present invention have conducted intensive research to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and confine light in a resonator (external resonator) to realize high output of the laser and efficient wavelength conversion. In order to achieve this, it has been noted that it is effective to provide a plurality of input couplers in the resonator and combine a plurality of laser beams of the same frequency (wavelength) separately. The design procedure of the resonator has not been clear so far. In particular, unless the impedance matching condition of the resonator is satisfied, the laser light incident on the resonator cannot be consumed efficiently inside the resonator, and highly efficient wavelength conversion cannot be realized. Therefore, as a result of various studies, the optimum transmittance of each input coupler is obtained as a design solution based on the impedance matching theory described later, and a method for realizing efficient coupling has been found and the present invention has been devised.

すなわち、上記課題を解決するために、第1の発明は、
2枚以上の複数のミラーにより構成される共振器であって、
上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが、周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光をそれぞれ結合させるための第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている
ことを特徴とするものである。
That is, in order to solve the above problem, the first invention
A resonator composed of two or more mirrors,
Two of the plurality of mirrors are constituted by a first input coupler and a second input coupler for coupling the first laser beam and the second laser beam having the same frequency, respectively. It is characterized by this.

第2の発明は、
一つのシードレーザーと、
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる
ことを特徴とする光学システムである。
The second invention is
With one seed laser,
A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and The optical system is coupled to the second input coupler.

第1および第2の発明においては、レーザー光と共振器との結合効率の最大化を図る観点より、好適には、第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーの透過率の合計が共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ第1のインプットカプラーの透過率が第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、第2のインプットカプラーの透過率が第2のレーザー光のパワーに比例する値であるようにする。特に、第1のレーザー光のパワーと第2のレーザー光のパワーとが互いにほぼ等しい場合、第1のインプットカプラーの透過率と第2のインプットカプラーの透過率とを互いにほぼ等しくすることにより、レーザー光と共振器との結合効率の最大化を図ることができる。
ここで、インプットカプラーは、すでに述べたように、一般的には数%の透過率を有するパーシャルリフレクター(部分反射鏡)であるが、同様な機能を有する他の素子、例えば回折格子であってもよい。
共振器には、リング型共振器や直線型共振器(スタンディングウェイブ型)などの各種のものが含まれる。
第1のレーザー光および第2のレーザー光には、赤外光・可視光や紫外光などの広い波長(周波数)帯のものが含まれる。
In the first and second inventions, from the viewpoint of maximizing the coupling efficiency between the laser beam and the resonator, the total transmittance of the first input coupler and the second input coupler is preferably the resonator. And the transmittance of the first input coupler is a value proportional to the power of the first laser beam, and the transmittance of the second input coupler is equal to the power of the second laser beam. Make it a proportional value. In particular, when the power of the first laser beam and the power of the second laser beam are substantially equal to each other, by making the transmittance of the first input coupler and the transmittance of the second input coupler substantially equal to each other, The coupling efficiency between the laser beam and the resonator can be maximized.
Here, as described above, the input coupler is generally a partial reflector having a transmittance of several percent, but is another element having a similar function, such as a diffraction grating. Also good.
The resonator includes various types such as a ring resonator and a linear resonator (standing wave type).
The first laser light and the second laser light include those in a wide wavelength (frequency) band such as infrared light, visible light, and ultraviolet light.

第2の発明においては、例えば、シードレーザー(主レーザー)から放出されるレーザー光をハーフミラーなどにより第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光および第2のレーザー光をそれぞれ増幅した後に第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーに結合させる。あるいは、シードレーザーから放出されるレーザー光を増幅した後に第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光および第2のレーザー光のうちの一方を増幅した後にこれらの第1のレーザー光および第2のレーザー光を第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーに結合させる。あるいはまた、シードレーザーから放出されるレーザー光を第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光および第2のレーザー光をそれぞれ波長変換した後に第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーに結合させる。あるいは、共振器中に非線形光学結晶を配置することにより波長変換を行う。
この光学システムは、例えば、単一周波数かつ直線偏光レーザーの高出力化に用いることができるほか、例えば近赤外レーザー光源を用い、非線形光学結晶による非線形波長変換により高出力可視光源や高出力深紫外光源を得るために用いることができる。
In the second invention, for example, a laser beam emitted from a seed laser (main laser) is divided into a first laser beam and a second laser beam by a half mirror or the like, and the first laser beam and the second laser beam are divided. Are amplified and coupled to the first input coupler and the second input coupler. Alternatively, after the laser light emitted from the seed laser is amplified, it is divided into a first laser light and a second laser light, and after one of these first laser light and second laser light is amplified, these The first laser beam and the second laser beam are coupled to the first input coupler and the second input coupler. Alternatively, the laser light emitted from the seed laser is divided into the first laser light and the second laser light, and the first input coupler is subjected to wavelength conversion of the first laser light and the second laser light, respectively. And a second input coupler. Alternatively, wavelength conversion is performed by arranging a nonlinear optical crystal in the resonator.
This optical system can be used, for example, to increase the output of a single-frequency, linearly polarized laser, for example, a near-infrared laser light source, and a high-power visible light source or a high-power depth by nonlinear wavelength conversion using a nonlinear optical crystal. It can be used to obtain an ultraviolet light source.

第3の発明は、
3枚以上の複数のミラーにより構成される共振器であって、
上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが、周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光をそれぞれ結合させるための第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている
ことを特徴とするものである。
The third invention is
A resonator composed of a plurality of mirrors of three or more,
Three mirrors of the plurality of mirrors are a first input coupler and a second input for coupling the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam having the same frequency, respectively. It is characterized by comprising a coupler and a third input coupler.

第4の発明は、
一つのシードレーザーと、
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる
ことを特徴とする光学システムである。
The fourth invention is:
With one seed laser,
A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. The third laser beam is coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively.

第3および第4の発明においては、レーザー光と共振器との結合効率の最大化を図る観点より、好適には、第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーの透過率の合計が共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ第1のインプットカプラーの透過率が第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、第2のインプットカプラーの透過率が第2のレーザー光のパワーに比例する値であり、第3のインプットカプラーの透過率が第3のレーザー光のパワーに比例する値であるようにする。特に、第1のレーザー光のパワーと第2のレーザー光のパワーと第3のレーザー光のパワーとが互いにほぼ等しい場合、第1のインプットカプラーの透過率と第2のインプットカプラーの透過率と第3のインプットカプラーの透過率とが互いにほぼ等しくすることにより、レーザー光と共振器との結合効率の最大化を図ることができる。   In the third and fourth inventions, preferably, the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler are transmitted from the viewpoint of maximizing the coupling efficiency between the laser beam and the resonator. The sum of the rates is approximately equal to the total internal loss of the resonator, the transmittance of the first input coupler is a value proportional to the power of the first laser beam, and the transmittance of the second input coupler is the second. The transmittance of the third input coupler is set to be a value proportional to the power of the third laser light. In particular, when the power of the first laser beam, the power of the second laser beam, and the power of the third laser beam are substantially equal to each other, the transmittance of the first input coupler and the transmittance of the second input coupler are By making the transmittance of the third input coupler substantially equal to each other, the coupling efficiency between the laser beam and the resonator can be maximized.

第4の発明においては、例えば、シードレーザーから放出されるレーザー光を第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光をそれぞれ増幅した後に第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーに結合させる。あるいは、シードレーザーから放出されるレーザー光を増幅した後に第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光のうちの全部、二つまたは一つを増幅した後にこれらの第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光を第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーに結合させる。あるいはまた、シードレーザーから放出されるレーザー光を第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、これらの第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光をそれぞれ波長変換した後に第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーに結合させる。あるいは、共振器中に非線形光学結晶を配置することにより波長変換を行うことができる。
第3および第4の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第1および第2の発明に関連して説明したことが成立する。
In the fourth invention, for example, the laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam, a second laser beam, and a third laser beam, and these first laser beam and second laser beam are divided. The light and the third laser light are respectively amplified and then coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler. Alternatively, after the laser beam emitted from the seed laser is amplified, it is divided into a first laser beam, a second laser beam, and a third laser beam, and these first laser beam, second laser beam, and third laser beam are separated. After amplifying all, two, or one of the laser beams of the first laser beam, the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam are converted into the first input coupler, the second input coupler, and the second laser beam. Connect to 3 input couplers. Alternatively, the laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam, a second laser beam, and a third laser beam, and the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam. The light is wavelength-converted and then coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler. Alternatively, wavelength conversion can be performed by arranging a nonlinear optical crystal in the resonator.
In the third and fourth inventions, the matters other than the above are explained in relation to the first and second inventions unless they are contrary to the nature.

第5の発明は、
n枚(nは2以上の整数)以上の複数のミラーにより構成される共振器であって、
上記複数のミラーのうちのn枚のミラーが、周波数が互いに等しいn本のレーザー光をそれぞれ結合させるためのn個のインプットカプラーにより構成されている
ことを特徴とするものである。
The fifth invention is:
a resonator composed of a plurality of n (n is an integer of 2 or more) mirrors,
Of the plurality of mirrors, n mirrors are constituted by n input couplers for respectively coupling n laser beams having the same frequency.

第6の発明は、
一つのシードレーザーと、
n枚(nは2以上の整数)以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちのn枚のミラーがn個のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しいn本のレーザー光に分け、上記n本のレーザー光をそれぞれ上記n個のインプットカプラーに結合させる
ことを特徴とする光学システムである。
第5および第6の発明においては、その性質に反しない限り、第1〜第4の発明に関連して説明したことが成立する。
The sixth invention is:
With one seed laser,
a resonator composed of n (n is an integer of 2 or more) or more mirrors, and n mirrors of the plurality of mirrors are composed of n input couplers;
The optical system is characterized in that the laser light emitted from the seed laser is divided into n laser beams having the same frequency, and the n laser beams are respectively coupled to the n input couplers.
In the fifth and sixth inventions, what has been described in relation to the first to fourth inventions is valid as long as it is not contrary to the nature thereof.

第7の発明は、
光源を用いた検査装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The seventh invention
In an inspection device using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and An optical system coupled to the second input coupler is used.

第8の発明は、
光源を用いた処理装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The eighth invention
In a processing apparatus using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and An optical system coupled to the second input coupler is used.

第9の発明は、
光源を用いた測定装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The ninth invention
In a measuring device using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and An optical system coupled to the second input coupler is used.

第10の発明は、
光源を用いた検査装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The tenth invention is
In an inspection device using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. And an optical system that couples the three laser beams to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively.

第11の発明は、
光源を用いた処理装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The eleventh invention is
In a processing apparatus using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. And an optical system that couples the three laser beams to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively.

第12の発明は、
光源を用いた測定装置において、
上記光源として、
一つのシードレーザーと、
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる光学システムを用いた
ことを特徴とするものである。
The twelfth invention
In a measuring device using a light source,
As the light source,
With one seed laser,
A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. And an optical system that couples the three laser beams to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively.

第7〜第12の発明において、検査装置、処理装置および測定装置には、およそレーザー光を用いるものである限り、どのようなものも含まれる。具体的には、検査装置は、例えば半導体ウェハ表面の異物や回路パターンなどを検査する装置であり、処理装置は、各種の基板や材料などの熱処理、加工、表面改質などの各種の処理を行う装置であり、測定装置は、レーザー光を用いて各種の計測を行う装置などである。   In the seventh to twelfth inventions, the inspection device, the processing device, and the measurement device include any device as long as it uses laser light. Specifically, the inspection apparatus is an apparatus that inspects, for example, foreign matters and circuit patterns on the surface of a semiconductor wafer, and the processing apparatus performs various processes such as heat treatment, processing, and surface modification of various substrates and materials. The measuring device is a device that performs various measurements using a laser beam.

上述のように構成されたこの発明においては、コヒレント加算の利用により、周波数が互いに等しい複数のレーザー光を同一の共振器に、高い結合効率で結合させることができる。このため、例えば、増幅モジュールの出力が限定される場合でも単純にレーザーのスケールアップが可能になる。特に、増幅モジュールに光強度の出力制限がありシリアルな増幅ができない場合には、この発明による手法は極めて有効である。また外部共振器への結合部分を振り分けることができるため、インプットカプラーが劣化ポイントとして問題になる場合にその信頼性向上に効果がある。   In the present invention configured as described above, a plurality of laser beams having the same frequency can be coupled to the same resonator with high coupling efficiency by using coherent addition. For this reason, for example, even when the output of the amplification module is limited, it is possible to simply scale up the laser. In particular, the method according to the present invention is very effective when the amplification module has an output limitation of light intensity and serial amplification is not possible. Further, since the coupling portion to the external resonator can be allocated, it is effective in improving the reliability when the input coupler becomes a problem as a deterioration point.

この発明によれば、周波数が互いに等しい複数のレーザー光を同一の共振器に高い結合効率で結合させることができるので、レーザーの高出力化や高効率波長変換を行うことができる高性能の光学システムを得ることができ、この光学システムを光源に用いることにより高性能の検査装置、処理装置および測定装置を実現することができる。   According to the present invention, since a plurality of laser beams having the same frequency can be coupled to the same resonator with high coupling efficiency, a high-performance optical system capable of performing high-power laser conversion and high-efficiency wavelength conversion. A system can be obtained, and by using this optical system as a light source, a high-performance inspection device, processing device, and measuring device can be realized.

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態においては、同一または対応する部分には同一の符号を用い、適宜重複説明を省略する。
まず、この発明の第1の実施形態について説明する。
この第1の実施形態においては、4枚のミラーで構成されるボウタイ型リング共振器において、4枚のミラーのうちの2枚のミラーをインプットカプラーにより構成したものについて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted as appropriate.
First, a first embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, a description will be given of a bow tie type ring resonator constituted by four mirrors in which two of the four mirrors are constituted by an input coupler.

図1はこの第1の実施形態によるボウタイ型リング共振器を示す。
図1に示すように、このボウタイ型リング共振器は、4枚のミラーにより構成され、それらのうち2枚がインプットカプラーM1、M3、残りの2枚が高反射ミラーM2、M4となっている。これらのインプットカプラーM1、M3は後述する所定の透過率を有し、これらを介して外部から共振器内部にレーザー光を取り込むことができるようになっている。この共振器内には損失があるとし、ここでは仮にインプットカプラーにより構成されない高反射ミラーM2、M4のうちの高反射ミラーM4が所定の透過率を有するものとし、この高反射ミラーM4から共振器内部に蓄えられた光が外部に漏れるとする。言い換えれば、この高反射ミラーM4から外部に出力レーザー光が取り出される。高反射ミラーM2の透過率はゼロであるとする。共振器内部の損失要素としては、この例のようにミラー(ここでは高反射ミラーM4)に透過率がある場合(アウトプットカプラー)のほか、外部共振器型の非線形波長変換を目的とした非線形光学結晶を共振器内に配置した場合の結晶の吸収・散乱および非線形損失も想定し得る。
FIG. 1 shows a bow-tie ring resonator according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, this bow tie ring resonator is composed of four mirrors, two of which are input couplers M1 and M3, and the remaining two are high reflection mirrors M2 and M4. . These input couplers M1 and M3 have a predetermined transmittance, which will be described later, through which laser light can be taken into the resonator from the outside. Here, it is assumed that there is a loss in the resonator. Here, it is assumed that the high reflection mirror M4 out of the high reflection mirrors M2 and M4 that are not configured by the input coupler has a predetermined transmittance, and the high reflection mirror M4 is used as a resonator. Assume that the light stored inside leaks outside. In other words, output laser light is extracted from the high reflection mirror M4 to the outside. It is assumed that the transmittance of the high reflection mirror M2 is zero. As a loss element inside the resonator, in addition to the case where the mirror (here, the high reflection mirror M4) has a transmittance (output coupler) as in this example, the nonlinearity for the purpose of nonlinear wavelength conversion of the external resonator type Absorption / scattering of the crystal and nonlinear loss when the optical crystal is arranged in the resonator can also be assumed.

インプットカプラーM1、M3の振幅反射率および振幅透過率をそれぞれr1 ,t1 ,r3 ,t3 とする。また、インプットカプラーM1、M3の強度反射率および強度透過率をそれぞれR1 ,T1 ,R3 ,T3 とする。透過の際に吸収がないと仮定すると、次式が成り立つ。

Figure 0004945934
高反射ミラーM2、M4については、振幅反射率rm2 ,rm4を以下のように定める。
Figure 0004945934
上述のように高反射ミラーM4は所定の透過率を有するが、その強度透過率をΔとして表記する。計算上、この高反射ミラーM4の透過による漏れは共振器内の別コンポーネントで発生する損失に置き換えて考えることも可能であり、結果的に共振器内に分布したいくつかの損失要素の合計として考えることもできる。例えば、共振器内部に非線形光学結晶を配置した場合、この非線形光学結晶の吸収散乱などの損失のほか、非線形変換に消費されるエネルギー分も考慮した損失の合計として考えればよい。 Let r 1 , t 1 , r 3 , and t 3 be the amplitude reflectance and amplitude transmittance of the input couplers M1 and M3, respectively. Further, the intensity reflectance and the intensity transmittance of the input couplers M1 and M3 are R 1 , T 1 , R 3 and T 3 , respectively. Assuming no absorption during transmission, the following equation holds:
Figure 0004945934
For the high reflection mirrors M2 and M4, the amplitude reflectances r m2 and r m4 are determined as follows.
Figure 0004945934
As described above, the high reflection mirror M4 has a predetermined transmittance, and its intensity transmittance is expressed as Δ. In calculation, the leakage due to the transmission of the high reflection mirror M4 can be considered as a loss generated in another component in the resonator, and as a result, the sum of several loss elements distributed in the resonator is obtained. You can also think about it. For example, when a nonlinear optical crystal is arranged inside the resonator, it can be considered as the total loss considering the energy consumed for nonlinear conversion in addition to the loss such as absorption scattering of the nonlinear optical crystal.

さて、ここでインプットカプラーM1、M3に入射するレーザー光の電場振幅をそれぞれEin1 , Ein3 とする。これらの入射レーザー光は同一の周波数ωを持つよう一つのシードレーザーから放出されるレーザー光を分割・増幅して得られたものであり、それらの電場を

Figure 0004945934
と表示する。式中δは、シードレーザーから放出されるレーザー光を分割して最終的に共振器に入射させるまでの光路差から生じる位相差を表す。また、インプットカプラーM1、M3による反射光電場振幅をEout1, Eout3とする。一方、共振器内では、図1中インプットカプラーM1、M3による反射直後の電場をそれぞれEcirc1 、Ecirc3 とする。これらの電場は以下の連立方程式で表される。
Figure 0004945934
共振器内の電場Ecirc1 , Ecirc3 は、それぞれ外部からインプットカプラーM1、M3を透過したレーザー光と、共振器内を周回してインプットカプラーM1、M3および高反射ミラーM2、M4により反射される反射光との和で表される。インプットカプラーM1、M3で反射された電場Eout1, Eout3については、共振器を周回し、これらのインプットカプラーM1、M3を透過して外部に取り出される光と、これらのインプットカプラーM1、M3による反射光との和で表される。インプットカプラーM1、M3を透過する際に位相回転項として虚数iが付加されていることに注意すべきである。また、上式でφ1 ,φ2 はそれぞれ共振器内の光路M1−M4−M3と光路M3−M2−M1とから計算される位相項である。周回の位相はφ1 +φ2 で表される。(式6)の連立方程式を解くと、それぞれ以下の式が導かれる。
Figure 0004945934
Well, here the input coupler M1, M3 respectively an electric field amplitude of the incident laser light E in1, E in3. These incident laser lights are obtained by dividing and amplifying the laser light emitted from one seed laser so as to have the same frequency ω.
Figure 0004945934
Is displayed. In the equation, δ represents a phase difference resulting from an optical path difference between splitting the laser light emitted from the seed laser and finally entering the laser. Also, the reflected photoelectric field amplitudes by the input couplers M1 and M3 are assumed to be E out1 and E out3 . On the other hand, in the resonator, electric fields immediately after reflection by the input couplers M1 and M3 in FIG. 1 are denoted as E circ1 and E circ3 , respectively. These electric fields are expressed by the following simultaneous equations.
Figure 0004945934
The electric fields E circ1 and E circ3 in the resonator are reflected from the laser beam that has passed through the input couplers M1 and M3 from the outside and the input couplers M1 and M3 and the high-reflection mirrors M2 and M4, respectively, that circulate in the resonator. It is expressed as the sum of the reflected light. The electric fields E out1 and E out3 reflected by the input couplers M1 and M3 circulate around the resonator, pass through these input couplers M1 and M3, and are extracted to the outside, and by these input couplers M1 and M3 It is expressed as the sum of the reflected light. It should be noted that an imaginary number i is added as a phase rotation term when passing through the input couplers M1 and M3. In the above equation, φ 1 and φ 2 are phase terms calculated from the optical paths M1-M4-M3 and the optical paths M3-M2-M1 in the resonator, respectively. The phase of the circulation is represented by φ 1 + φ 2 . Solving the simultaneous equations of (Expression 6) leads to the following expressions, respectively.
Figure 0004945934

図2はこの発明の第2の実施形態による光学システムの基本構成を示す。
図2に示すように、この光学システムにおいては、2枚のインプットカプラーM1、M3と2枚の高反射ミラーM2、M4とによりボウタイ型リング共振器10が構成されている。この場合、このボウタイ型リング共振器10内の光路上に非線形光学結晶11が配置されている。このボウタイ型リング共振器10の構成は、内部に非線形光学結晶11が配置されていることを除いて第1の実施形態によるボウタイ型リング共振器と同様である。この光学システムは一台のシードレーザー12を有する。そして、このシードレーザー12から放出されるレーザー光13がハーフミラー14でレーザー光13aとレーザー光13bとに分けられ、それらのうちレーザー光13aは増幅モジュール15で増幅された後にインプットカプラーM1に入射するとともに、レーザー光13bはアクチュエーター16上に載せられた折り返しミラー17で反射され、増幅モジュール18で増幅された後にインプットカプラーM3に入射するようになっており、レーザー光13a、13bがそれぞれインプットカプラーM1、M3を介して共振器に結合するようになっている。高反射ミラーM4から外部に出力レーザー光が取り出される。この場合、ボウタイ型リング共振器10の内部に非線形光学結晶11が配置されていることにより、高次高調波を発生させることができ、非線形光学結晶11として使用するものに応じて、シードレーザー12から放出されるレーザー光13の波長の1/2などの短波長の出力レーザー光を取り出すことができる。
FIG. 2 shows a basic configuration of an optical system according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, in this optical system, a bow tie ring resonator 10 is constituted by two input couplers M1 and M3 and two high reflection mirrors M2 and M4. In this case, the nonlinear optical crystal 11 is arranged on the optical path in the bow tie ring resonator 10. The configuration of the bow tie ring resonator 10 is the same as that of the bow tie ring resonator according to the first embodiment except that the nonlinear optical crystal 11 is disposed inside. This optical system has a single seed laser 12. The laser beam 13 emitted from the seed laser 12 is divided into a laser beam 13a and a laser beam 13b by the half mirror 14, and the laser beam 13a is amplified by the amplification module 15 and then incident on the input coupler M1. At the same time, the laser beam 13b is reflected by the folding mirror 17 placed on the actuator 16, is amplified by the amplification module 18, and then enters the input coupler M3. The laser beams 13a and 13b are respectively input couplers. The resonator is coupled to the resonator via M1 and M3. Output laser light is extracted from the high reflection mirror M4 to the outside. In this case, since the nonlinear optical crystal 11 is arranged inside the bow tie ring resonator 10, higher-order harmonics can be generated, and according to what is used as the nonlinear optical crystal 11, the seed laser 12 It is possible to extract output laser light having a short wavelength such as ½ of the wavelength of the laser light 13 emitted from the laser.

この光学システムにおいては、入射するレーザー光13a、13bがボウタイ型リング共振器10の共鳴周波数に厳密に一致すれば、外部からインプットカプラーM1、M3を介して共振器内部に入ったレーザー光13a、13bは共振器内部で強め合うように干渉し蓄えられる。このような入射レーザー光13a、13bの周波数と共振器の共鳴周波数との同期を取るために、共振器の1枚のミラー、ここでは高反射ミラーM2をアクチュエーター19上に載せ、入力光の周波数に同期を取るようにアクティブに制御するようにしている。この同期には特に、Pound Drever Hall 法などの高精度な周波数ロッキング方法などがよく用いられる。シードレーザー12に対する共振器長の同期条件は(式7)において

Figure 0004945934
で表される。さらに、コヒレント加算を行う場合、二つに分けられた光路間の位相差が一致している必要がある。これに関しては、二つの支光路のうち一方に含まれる折り返しミラー17をアクチュエーター16で波長距離程度移動させることで位相差を調整できる。具体的には、レーザー光13a、13b間の位相差δが
Figure 0004945934
となるよう折り返しミラー17の位置を調整することにより、レーザー光13a、13bのボウタイ型リング共振器10への同時結合が可能となる。 In this optical system, if the incident laser beams 13a and 13b exactly match the resonance frequency of the bow tie ring resonator 10, the laser beams 13a entering the resonator from the outside via the input couplers M1 and M3, 13b interferes and accumulates inside the resonator so as to strengthen each other. In order to synchronize the frequency of the incident laser beams 13a and 13b and the resonance frequency of the resonator, one mirror of the resonator, here a high reflection mirror M2 is placed on the actuator 19, and the frequency of the input light Actively control to synchronize with. In particular, a high-accuracy frequency locking method such as the Pound Drever Hall method is often used for this synchronization. The resonator length synchronization condition for the seed laser 12 is expressed by (Equation 7)
Figure 0004945934
It is represented by Further, when performing coherent addition, the phase difference between the two optical paths needs to match. In this regard, the phase difference can be adjusted by moving the folding mirror 17 included in one of the two optical paths by the actuator 16 by a wavelength distance. Specifically, the phase difference δ between the laser beams 13a and 13b is
Figure 0004945934
By adjusting the position of the folding mirror 17 such that the laser beams 13a and 13b are simultaneously coupled to the bow-tie ring resonator 10.

次に、共振器外部と内部との結合効率の最適化(インピーダンスマッチング)について説明する。インピーダンスマッチングは、共振器内の損失に対してインプットカプラーM1、M3の透過率を最適化し、共振器に入射させたレーザー光13a、13bを効率的に共振器内部で消費させるよう設計することである。具体的には、(式7)のインプットカプラーM1、M3による反射光電場振幅Eout1, Eout3がゼロになるようにこれらのインプットカプラーM1、M3の透過率を選べばよい。例えば、βを定数(二つの入射レーザー光13a、13bの強度比)として

Figure 0004945934
の場合、インプットカプラーM1、M3の振幅反射率r1 , r3 は、
Figure 0004945934
と表される。 Next, optimization (impedance matching) of the coupling efficiency between the outside and inside of the resonator will be described. The impedance matching is designed by optimizing the transmittance of the input couplers M1 and M3 with respect to the loss in the resonator and efficiently consuming the laser beams 13a and 13b incident on the resonator inside the resonator. is there. Specifically, the transmittances of the input couplers M1 and M3 may be selected so that the reflected photoelectric field amplitudes Eout1 and Eout3 by the input couplers M1 and M3 in (Expression 7) become zero. For example, let β be a constant (intensity ratio between two incident laser beams 13a and 13b).
Figure 0004945934
In this case, the amplitude reflectances r 1 and r 3 of the input couplers M1 and M3 are
Figure 0004945934
It is expressed.

(式4)およびR1 =r1 2 、R3 =r3 2 により、

Figure 0004945934
が導かれる。この条件のとき、共振器の内部パワーが最大になることを、Ecirc1 , Ecirc3 の値から確認することができる。さらにここで、共振器内部損失Δが十分小さい条件に限定して考えた場合、(式12)をテイラー展開することで、
Figure 0004945934
という式が求まり、インプットカプラーM1、M3の透過率は入力するレーザー光13a、13bのパワーの比で表されることがわかる。(式13)より、インプットカプラーM1、M3の透過率の合計は、共振器内部の合計損失にほぼ等しくなる。
Figure 0004945934
また、特に入射させるレーザー光13a、13bが同程度のパワーである場合、
Figure 0004945934
が、インピーダンスマッチングを実現する最適な条件となる。 (Equation 4) and R 1 = r 1 2 , R 3 = r 3 2 ,
Figure 0004945934
Is guided. It can be confirmed from the values of E circ1 and E circ3 that the internal power of the resonator is maximized under this condition. Further, here, when considering that the internal loss Δ of the resonator is limited to a sufficiently small condition,
Figure 0004945934
It can be seen that the transmittance of the input couplers M1 and M3 is expressed by the ratio of the power of the input laser beams 13a and 13b. From (Equation 13), the total transmittance of the input couplers M1 and M3 is approximately equal to the total loss inside the resonator.
Figure 0004945934
In particular, when the incident laser beams 13a and 13b have the same level of power,
Figure 0004945934
However, this is the optimum condition for realizing impedance matching.

共振器内部損失が大きい場合は、例えば、モードクリーナーを兼ねたコヒレント加算技術として実用化の可能性があると考えられる。さらに極限的なケースとして内部損失最大(Δ=100%)の場合は、共振器に入射したレーザー光13a、13bはもはや共振器内を周回せずに内部損失要素により直ちに消費される。この場合の最適条件は、R3 =0%(つまりインプットカプラーM3に無反射(AR)コーティングを施すか、もしくはインプットカプラーM3そのものを除去する)かつR1 =50%(β=1とした場合)となり、コヒレント加算の従来例と一致する。一方、共振器内部損失Δは数%であるとして、β=0となる極限を考えた場合にはT1 =Δ、T3 =0となり、従来例の単独レーザー光の外部共振器への結合に相当する。
以上のように、この第2の実施形態によれば、高効率波長変換を行うことができる高性能の光学システムを実現することができる。
When the resonator internal loss is large, it is considered that there is a possibility of practical application as a coherent addition technique that also serves as a mode cleaner, for example. Further, in the limit case, when the internal loss is maximum (Δ = 100%), the laser beams 13a and 13b incident on the resonator are no longer circulated in the resonator and are immediately consumed by the internal loss element. The optimum condition in this case is R 3 = 0% (that is, the input coupler M3 is coated with antireflection (AR) or the input coupler M3 itself is removed) and R 1 = 50% (β = 1) ), Which is consistent with the conventional example of coherent addition. On the other hand, assuming that the internal loss Δ of the resonator is several percent and considering the limit where β = 0, T 1 = Δ and T 3 = 0, and the conventional single laser beam is coupled to the external resonator. It corresponds to.
As described above, according to the second embodiment, a high-performance optical system capable of performing highly efficient wavelength conversion can be realized.

増幅モジュール15、18で十分なゲインを取るためには入力用のシードレーザー12としてある程度のパワーが必要であるが、シードレーザー12単体で二つの増幅モジュール15、18のシードパワーを賄いきれない場合がある。そこで次に、このような場合に適用して好適なこの発明の第3および第4の実施形態による光学システムについて説明する。
すなわち、第3の実施形態による光学システムにおいては、図3に示すように、シードレーザー12とハーフミラー14との間に増幅モジュール20を配置し、このシードレーザー20から放出されるレーザー光13をこの増幅モジュール20で増幅した後にハーフミラー14によりレーザー光13a、13bに分ける。こうすることで、レーザー光13a、13bのパワーを十分に大きくすることができるため、増幅モジュール15、18のシードパワーを十分に賄うことができる。
上記以外のことは第2の実施形態と同様である。
この第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様な利点を得ることができる。
In order to obtain sufficient gain in the amplification modules 15 and 18, a certain amount of power is required as the input seed laser 12, but the seed laser 12 alone cannot cover the seed power of the two amplification modules 15 and 18. There is. Next, optical systems according to third and fourth embodiments of the present invention that are suitable for such cases will be described.
That is, in the optical system according to the third embodiment, as shown in FIG. 3, an amplification module 20 is disposed between the seed laser 12 and the half mirror 14, and the laser light 13 emitted from the seed laser 20 is emitted. After being amplified by the amplification module 20, it is divided into laser beams 13a and 13b by the half mirror 14. By doing so, the power of the laser beams 13a and 13b can be sufficiently increased, so that the seed power of the amplification modules 15 and 18 can be sufficiently covered.
Other than the above are the same as in the second embodiment.
According to the third embodiment, the same advantages as those of the second embodiment can be obtained.

第4の実施形態による光学システムにおいては、図4に示すように、シードレーザー12から放出されるレーザー光13を一旦増幅モジュール20で増幅した後、パーシャルミラー21でその一部をレーザー光13bとして取り出し、これを増幅モジュール18でさらに増幅してからインプットカプラーM3に入射させるとともに、残りをレーザー光13aとして取り出し、そのままインプットカプラーM1に入射させることにより、全体の増幅モジュールの個数を2個に抑えながら所望のレーザー光の本数(この場合、レーザー光13a、13bの2本)を確保できる。
この第4の実施形態によれば、第2の実施形態と同様な利点を得ることができる。
In the optical system according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, after the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 is once amplified by the amplification module 20, a part of the laser beam 13 is converted into the laser beam 13b by the partial mirror 21. This is further amplified by the amplification module 18 and then incident on the input coupler M3, and the remainder is extracted as laser light 13a and incident on the input coupler M1 as it is, so that the total number of amplification modules is reduced to two. However, the desired number of laser beams (in this case, two laser beams 13a and 13b) can be secured.
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the second embodiment can be obtained.

第1〜第4の実施形態においては、ボウタイ型リング共振器10を用いる場合について説明したが、共振器はこれに限定されるものではなく、他のリング共振器はもちろん、直線型の共振器であってもよい。そこで次に、直線型の共振器を用いたこの発明の第5の実施形態による光学システムについて説明する。
すなわち、この第5の実施形態による光学システムにおいては、図5に示すように、シードレーザー12から放出されるレーザー光13がハーフミラー14でレーザー光13aとレーザー光13bとに分けられ、それらのうちレーザー光13aは折り返しミラー22で反射され、増幅モジュール15で増幅された後にハーフミラー23に入射するとともに、レーザー光13bはアクチュエーター16上に載せられた折り返しミラー17で反射され、増幅モジュール18で増幅された後にハーフミラー23に入射するようになっている。この場合、ハーフミラー23が第1〜第4の実施形態におけるインプットカプラーM1、M3に相当し、このハーフミラー23と高反射ミラーM2、M4とにより直線型共振器24が構成されている。レーザー光13a、13bはインプットカプラーM1、M3に相当するこのハーフミラー23を介して直線型共振器24に結合するようになっている。出力レーザー光は高反射ミラーM4から外部に取り出される。
この第5の実施形態によれば、高出力のレーザー光を得ることができる光学システムを実現することができる。
In the first to fourth embodiments, the case where the bow tie type ring resonator 10 is used has been described. However, the resonator is not limited to this, and other types of ring resonators as well as linear resonators are used. It may be. Next, an optical system according to a fifth embodiment of the present invention using a linear resonator will be described.
That is, in the optical system according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 5, the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 is divided into the laser beam 13a and the laser beam 13b by the half mirror 14, Among them, the laser beam 13 a is reflected by the folding mirror 22, amplified by the amplification module 15 and then incident on the half mirror 23, and the laser beam 13 b is reflected by the folding mirror 17 placed on the actuator 16, and is amplified by the amplification module 18. After being amplified, the light enters the half mirror 23. In this case, the half mirror 23 corresponds to the input couplers M1 and M3 in the first to fourth embodiments, and the half mirror 23 and the high reflection mirrors M2 and M4 constitute a linear resonator 24. The laser beams 13a and 13b are coupled to the linear resonator 24 through the half mirror 23 corresponding to the input couplers M1 and M3. The output laser light is taken out from the high reflection mirror M4.
According to the fifth embodiment, an optical system capable of obtaining a high-power laser beam can be realized.

次に、この発明の第6の実施形態による光学システムについて説明する。
この第6の実施形態による光学システムにおいては、図6に示すように、直線型共振器24は、高反射ミラーM4と対向して配置された高反射ミラー25を有し、ハーフミラー23を透過したレーザー光が高反射ミラーM4されて高反射ミラー25に向かう光路上に非線形光学結晶11が配置されている。このように直線型共振器24の内部に非線形光学結晶11が配置されていることにより、高次高調波を発生させることができ、非線形光学結晶11として使用するものに応じて、シードレーザー12から放出されるレーザー光13の波長の1/2などの短波長の出力レーザー光を取り出すことができる。
Next explained is an optical system according to the sixth embodiment of the invention.
In the optical system according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 6, the linear resonator 24 has a high reflection mirror 25 disposed so as to face the high reflection mirror M <b> 4 and is transmitted through the half mirror 23. The non-linear optical crystal 11 is arranged on the optical path of the laser beam that has been reflected by the high reflection mirror M4 toward the high reflection mirror 25. Since the nonlinear optical crystal 11 is arranged inside the linear resonator 24 as described above, high-order harmonics can be generated. Depending on what is used as the nonlinear optical crystal 11, the seed laser 12 An output laser beam having a short wavelength such as ½ of the wavelength of the emitted laser beam 13 can be extracted.

次に、この発明の第7の実施形態による光学システムについて説明する。この光学システムにおいては、シードレーザー12と波長変換が可能なボウタイ型リング共振器10との間に波長変換用のボウタイ型リング共振器を二つ挿入し、2段の波長変換により高次高調波発生を行う。波長変換時に光の位相関係は保持されるため、増幅モジュールを挿入するのと同様の手法で波長変換用のボウタイ型リング共振器を挿入することができる。
すなわち、この第7の実施形態による光学システムにおいては、図7に示すように、ボウタイ型リング共振器10の前段に、二つのボウタイ型リング共振器26、27が配置されている。ボウタイ型リング共振器10は、インプットカプラーM1、M3と高反射ミラーM2、M4とにより構成され、内部に第四次高調波発生(FHG)結晶28が配置されたものである。ボウタイ型リング共振器26は、インプットカプラーM5と3枚の高反射ミラーM6、M7、M8とにより構成され、内部に第二次高調波発生(SHG)結晶29が配置されたものである。高反射ミラーM6はアクチュエーター30上に載せられている。高反射ミラーM8は所定の透過率を有し、高反射ミラーM6、M7の透過率はゼロである。ボウタイ型リング共振器27は、インプットカプラーM9と3枚の高反射ミラーM10、M11、M12とにより構成され、内部にSHG結晶31が配置されたものである。高反射ミラーM12はアクチュエーター32上に載せられている。高反射ミラーM10は所定の透過率を有し、高反射ミラーM11、M12の透過率はゼロである。
Next explained is an optical system according to the seventh embodiment of the invention. In this optical system, two bowtie ring resonators for wavelength conversion are inserted between the seed laser 12 and a bowtie ring resonator 10 capable of wavelength conversion, and higher-order harmonics are obtained by two-stage wavelength conversion. Generate. Since the phase relationship of light is maintained at the time of wavelength conversion, a bow tie type ring resonator for wavelength conversion can be inserted by the same method as that for inserting an amplification module.
That is, in the optical system according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 7, two bow tie ring resonators 26 and 27 are arranged in front of the bow tie ring resonator 10. The bow tie ring resonator 10 includes input couplers M1 and M3 and high reflection mirrors M2 and M4, and a fourth harmonic generation (FHG) crystal 28 is disposed therein. The bow tie ring resonator 26 includes an input coupler M5 and three high reflection mirrors M6, M7, and M8, and a second harmonic generation (SHG) crystal 29 is disposed therein. The high reflection mirror M6 is placed on the actuator 30. The high reflection mirror M8 has a predetermined transmittance, and the transmittances of the high reflection mirrors M6 and M7 are zero. The bow tie ring resonator 27 includes an input coupler M9 and three high reflection mirrors M10, M11, and M12, and an SHG crystal 31 is disposed therein. The high reflection mirror M12 is placed on the actuator 32. The high reflection mirror M10 has a predetermined transmittance, and the transmittances of the high reflection mirrors M11 and M12 are zero.

この光学システムにおいては、シードレーザー12から放出されるレーザー光13を増幅モジュール20で増幅した後にパーシャルミラー21でその一部をレーザー光13bとして取り出し、折り返しミラー17で反射させ、増幅モジュール18で増幅してからボウタイ型リング共振器27のインプットカプラーM9に入射させるとともに、残りをレーザー光13aとして取り出し、そのままボウタイ型リング共振器26のインプットカプラーM5に入射させる。そして、ボウタイ型リング共振器26の高反射ミラーM8から取り出されたレーザー光を折り返しミラー33、34で順次反射させてからボウタイ型リング共振器10のインプットカプラーM1に入射させるとともに、ボウタイ型リング共振器27の高反射ミラーM10から取り出されたレーザー光を折り返しミラー35、36で順次反射させてからボウタイ型リング共振器10のインプットカプラーM3に入射させる。折り返しミラー35はアクチュエーター37上に載せられている。   In this optical system, the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 is amplified by the amplification module 20, and then a part thereof is extracted as the laser beam 13 b by the partial mirror 21, reflected by the folding mirror 17, and amplified by the amplification module 18. After that, the light is incident on the input coupler M9 of the bow tie ring resonator 27, and the remainder is taken out as laser light 13a and directly incident on the input coupler M5 of the bow tie ring resonator 26. Then, the laser light extracted from the high reflection mirror M8 of the bow tie ring resonator 26 is sequentially reflected by the folding mirrors 33 and 34 and then incident on the input coupler M1 of the bow tie ring resonator 10, and the bow tie ring resonance. The laser light extracted from the high reflection mirror M10 of the device 27 is sequentially reflected by the folding mirrors 35 and 36 and then incident on the input coupler M3 of the bow tie ring resonator 10. The folding mirror 35 is placed on the actuator 37.

この光学システムにおいては、シードレーザー12から放出されるレーザー光13を分岐して得られるレーザー光13a、13bをそれぞれボウタイ型リング共振器26、27のインプットカプラーM5、M9に入射させることでそれぞれ1/2波長に波長変換し、これらの波長変換されたレーザー光を後段のボウタイ型リング共振器10のインプットカプラーM1、M3に入射させることで1/4波長に波長変換することができる。こうすることで、長波長のレーザー光13から、その波長の1/4の波長の極短波長のレーザー光を取り出すことができる。
この第7の実施形態によれば、高効率波長変換を行うことができる高性能の光学システムを実現することができる。
In this optical system, the laser beams 13a and 13b obtained by branching the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 are respectively made incident on the input couplers M5 and M9 of the bow-tie ring resonators 26 and 27, respectively. The wavelength can be converted to ¼ wavelength by converting the wavelength to / 2 wavelength and making these wavelength-converted laser lights enter the input couplers M1 and M3 of the bow-tie ring resonator 10 in the subsequent stage. By doing so, it is possible to extract from the long-wavelength laser beam 13 an extremely short-wavelength laser beam having a quarter wavelength.
According to the seventh embodiment, a high-performance optical system capable of performing highly efficient wavelength conversion can be realized.

次に、この発明の第8の実施形態によるリング共振器について説明する。このリング共振器では、三つのインプットカプラーを用いる。
図8はこのリング共振器を示す。
図8に示すように、このリング共振器は、4枚のミラーにより構成され、それらのうち3枚がインプットカプラーM1、M2´、M3、残りの1枚が高反射ミラーM4となっている。これらのインプットカプラーM1、M2´、M3は後述する所定の透過率を有し、これらを介して外部から共振器内部にレーザー光を取り込むことができるようになっている。この共振器内には損失があるとし、ここではインプットカプラーにより構成されない高反射ミラーM4が所定の透過率を有するものとし、この高反射ミラーM4から共振器内部に蓄えられた光が外部に漏れるとする。言い換えれば、この高反射ミラーM4から外部に出力レーザー光が取り出される。
Next explained is a ring resonator according to the eighth embodiment of the invention. In this ring resonator, three input couplers are used.
FIG. 8 shows this ring resonator.
As shown in FIG. 8, this ring resonator is composed of four mirrors, three of which are input couplers M1, M2 ', M3 and the remaining one is a high reflection mirror M4. These input couplers M1, M2 ′, and M3 have a predetermined transmittance, which will be described later, through which laser light can be taken into the resonator from the outside. It is assumed that there is a loss in the resonator, and here, the high reflection mirror M4 not constituted by the input coupler has a predetermined transmittance, and the light stored inside the resonator leaks to the outside from the high reflection mirror M4. And In other words, output laser light is extracted from the high reflection mirror M4 to the outside.

インプットカプラーM2´の振幅反射率および振幅透過率をそれぞれr2 ,t2 、強度反射率および強度透過率をそれぞれR2 ,T2 とする。インプットカプラーM2´に入射するレーザー光の電場をEin2 、インプットカプラーM2´で反射された電場をEout2、共振器内の電場をEcirc2 とする。
第1の実施形態と同様に、共振器に結合するレーザー光はすべて周波数が等しいとして、その電場振幅を以下のように表す。

Figure 0004945934
これをもとに、2本のレーザー光を用いる場合と同様に適当な洞察により、以下の解がインピーダンスマッチングを満たすことが確認できる。
Figure 0004945934
この式は、α=0もしくはβ=0とおくことで、2本のレーザー光を用いる第1の実施形態の場合と一致することが簡単に確認できる。この場合においても、第2の実施形態において導いた(式11)と同様に共振器損失が小さい場合について
Figure 0004945934
が導ける。さらに、同様に三つのインプットカプラーM1、M2´、M3の透過率の合計は、次式のように共振器内部の合計損失にほぼ等しくなる。
Figure 0004945934
Assume that the amplitude reflectance and amplitude transmittance of the input coupler M2 ′ are r 2 and t 2 , and the intensity reflectance and intensity transmittance are R 2 and T 2 , respectively. The electric field of the laser beam incident on the input coupler M2 ′ is E in2 , the electric field reflected by the input coupler M2 ′ is E out2 , and the electric field in the resonator is E circ2 .
Similar to the first embodiment, assuming that all laser beams coupled to the resonator have the same frequency, the electric field amplitude is expressed as follows.
Figure 0004945934
Based on this, it can be confirmed that the following solution satisfies the impedance matching by appropriate insight as in the case of using two laser beams.
Figure 0004945934
By setting this equation to α = 0 or β = 0, it can be easily confirmed that it matches the case of the first embodiment using two laser beams. Even in this case, as in the case of (Equation 11) derived in the second embodiment, the resonator loss is small.
Figure 0004945934
Can guide. Further, similarly, the total transmittance of the three input couplers M1, M2 ′, and M3 is substantially equal to the total loss inside the resonator as shown in the following equation.
Figure 0004945934

(式18)(式19)より共振器損失に等しい透過率をそれぞれのインプットカプラーM1、M2´、M3に入射させるパワー比にしたがって振り分ける値がインピーダンスマッチング条件となることがわかる。特に共振器に入射させるそれぞれのレーザー光の強度が等しい場合、それぞれのインプットカプラーM1、M2´、M3の透過率を以下のように等しくすることが最適設計となる。

Figure 0004945934
From (Equation 18) and (Equation 19), it can be seen that the impedance matching condition is a value that distributes the transmittance equal to the resonator loss according to the power ratios incident on the input couplers M1, M2 ′, and M3. In particular, when the intensity of each laser beam incident on the resonator is equal, the optimum design is to make the transmittance of each of the input couplers M1, M2 ′, M3 equal as follows.
Figure 0004945934

図9はこの発明の第9の実施形態による光学システムの基本構成を示す。
図9に示すように、この光学システムにおいては、3枚のインプットカプラーM1、M2´、M3と3枚の高反射ミラーM41、M42、M43とによりリング共振器40が構成されている。この場合、高反射ミラーM41、M42、M43は第8の実施形態によるリング共振器の高反射ミラーM4に相当し、このリング共振器40は第8の実施形態によるリング共振器と実質的に同一のものである。高反射ミラーM41はアクチュエーター41上に載せられている。この光学システムは一台のシードレーザー12を有する。そして、このシードレーザー12から放出されるレーザー光13を増幅モジュール20で増幅した後、パーシャルミラー21でその一部をレーザー光13cとして取り出し、アクチュエーター16上に載せられた折り返しミラー17で反射させるとともに、残りをレーザー光13aとして取り出し、そのままインプットカプラーM1に入射させる。折り返しミラー17で反射されたレーザー光13cは、増幅モジュール18で増幅した後、パーシャルミラー42でその一部をレーザー光13dとして取り出し、アクチュエーター43上に載せられた折り返しミラー44で反射させ、さらに増幅モジュール45で増幅してからインプットカプラーM2´に入射させる。パーシャルミラー42を透過したレーザー光13bはそのままインプットカプラーM3に入射する。
この光学システムでは、高反射ミラーM42、M43の一方が所定の透過率を有し、他方の透過率はゼロとすることで、その所定の透過率を有する高反射ミラーから外部に出力レーザー光が取り出される。
FIG. 9 shows a basic configuration of an optical system according to the ninth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, in this optical system, a ring resonator 40 is constituted by three input couplers M1, M2 ′, M3 and three high reflection mirrors M41, M42, M43. In this case, the high reflection mirrors M41, M42, and M43 correspond to the high reflection mirror M4 of the ring resonator according to the eighth embodiment, and the ring resonator 40 is substantially the same as the ring resonator according to the eighth embodiment. belongs to. The high reflection mirror M41 is placed on the actuator 41. This optical system has a single seed laser 12. Then, after the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 is amplified by the amplification module 20, a part thereof is taken out as a laser beam 13 c by the partial mirror 21 and reflected by the folding mirror 17 placed on the actuator 16. The remainder is taken out as laser light 13a and is directly incident on the input coupler M1. After the laser beam 13c reflected by the folding mirror 17 is amplified by the amplification module 18, a part of the laser beam 13c is taken out by the partial mirror 42 as the laser beam 13d, reflected by the folding mirror 44 placed on the actuator 43, and further amplified. After being amplified by the module 45, the light is incident on the input coupler M2 ′. The laser beam 13b transmitted through the partial mirror 42 is incident on the input coupler M3 as it is.
In this optical system, one of the high reflection mirrors M42 and M43 has a predetermined transmittance, and the other has a transmittance of zero, so that the output laser light is emitted from the high reflection mirror having the predetermined transmittance to the outside. It is taken out.

上述の第2〜第7および第9の実施形態においては、一台のシードレーザー12から放出されるレーザー光を分離増幅して同一の共振器に結合させる場合について説明したが、二つの異なるレーザー光源を用い、これらのレーザー光源から放出されるレーザー光を同一の共振器に結合させるようにしてもよい。そこで次に、この場合に適したこの発明の第10の実施形態による光学システムについて説明する。
すなわち、この第10の実施形態による光学システムにおいては、図10に示すように、2枚のインプットカプラーM1、M3と2枚の高反射ミラーM2、M4とによりボウタイ型リング共振器10が構成されている。この場合、このボウタイ型リング共振器10内の光路上に非線形光学結晶11が配置されている。このボウタイ型リング共振器10の構成は、内部に非線形光学結晶11が配置されていることを除いて第1の実施形態によるボウタイ型リング共振器と同様である。この光学システムは一台のシードレーザー12、アイソレーター51、スレーブレーザー52を有する。そして、シードレーザー12から放出されるレーザー光13がアイソレーター51を通ってインプットカプラーM1に入射する。一方、スレーブレーザー52から放出されるレーザー光53がインプットカプラーM3に入射する。この場合、ボウタイ型リング共振器10の内部の例えば非線形光学結晶11の端面による反射が原因で発生した逆巡回方向のレーザー光54がボウタイ型リング共振器10の外部に漏れ出てきてスレーブレーザー52に光注入が行われることで、シードレーザー12との周波数同期が起こる(例えば、特許文献1参照。)。
In the second to seventh and ninth embodiments described above, the case where the laser light emitted from one seed laser 12 is separated and amplified and coupled to the same resonator has been described. A light source may be used, and laser light emitted from these laser light sources may be coupled to the same resonator. Then, next, an optical system according to a tenth embodiment of the present invention suitable for this case will be described.
That is, in the optical system according to the tenth embodiment, as shown in FIG. 10, the bow tie ring resonator 10 is constituted by two input couplers M1 and M3 and two high reflection mirrors M2 and M4. ing. In this case, the nonlinear optical crystal 11 is arranged on the optical path in the bow tie ring resonator 10. The configuration of the bow tie ring resonator 10 is the same as that of the bow tie ring resonator according to the first embodiment except that the nonlinear optical crystal 11 is disposed inside. This optical system has a single seed laser 12, an isolator 51, and a slave laser 52. Then, the laser beam 13 emitted from the seed laser 12 passes through the isolator 51 and enters the input coupler M1. On the other hand, the laser beam 53 emitted from the slave laser 52 enters the input coupler M3. In this case, the laser beam 54 in the reverse circulation direction caused by reflection from the end face of the nonlinear optical crystal 11 inside the bow tie ring resonator 10 leaks out of the bow tie ring resonator 10 and is slave laser 52. As a result of the light injection, frequency synchronization with the seed laser 12 occurs (see, for example, Patent Document 1).

次に、この発明の第11の実施形態について説明する。
この第11の実施形態においては、第2の実施形態による光学システムをより具体化した構成について説明する。
図11にこの具体化した光学システムを示す。
図11に示すように、この光学システムにおいては、シードレーザー12として、例えば、発振波長が780nmにおいて出力が12mWのレーザーを用いる。ハーフミラー14としては、例えば、波長780nmの光に対して透過率が50%のものを用いる。アクチュエーター16としては、例えば、ピエゾアクチュエーターを用いる。折り返しミラー17としては、例えば、波長780nmの光に対する高反射ミラーを用いる。増幅モジュール15、18としては、例えば、出力1Wのテーパーアンプリファイアーを用いる。インプットカプラーM1、M3としては、例えば、波長780nmの光に対して透過率が0.5%のものを用いる。高反射ミラーM2、M4としては、例えば、波長780nmの光に対する高反射ミラーを用いる。非線形光学結晶11としては、例えば、SHG結晶であるLBO結晶を用いる。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the eleventh embodiment, a more specific configuration of the optical system according to the second embodiment will be described.
FIG. 11 shows this embodied optical system.
As shown in FIG. 11, in this optical system, as the seed laser 12, for example, a laser having an oscillation wavelength of 780 nm and an output of 12 mW is used. As the half mirror 14, for example, a mirror having a transmittance of 50% with respect to light having a wavelength of 780 nm is used. For example, a piezo actuator is used as the actuator 16. As the folding mirror 17, for example, a high reflection mirror for light having a wavelength of 780 nm is used. As the amplification modules 15 and 18, for example, a taper amplifier having an output of 1 W is used. As the input couplers M1 and M3, for example, those having a transmittance of 0.5% with respect to light having a wavelength of 780 nm are used. As the high reflection mirrors M2 and M4, for example, high reflection mirrors for light having a wavelength of 780 nm are used. As the nonlinear optical crystal 11, for example, an LBO crystal that is an SHG crystal is used.

ハーフミラー14で分けられたレーザー光13aは電気光学位相変調器(EOM)60を介して増幅モジュール15に送られる。インプットカプラーM1、M3から外部に出てくるレーザー光はそれぞれフォトディテクター61、62で検出される。フォトディテクター61から得られる信号はRFミキサー63において、発振周波数が10MHzの発信器64の信号と混合される。RFミキサー63の出力信号はフィードバック回路65によりピエゾアクチュエーターからなるアクチュエーター19に送られ、このアクチュエーター19の制御が行われる。一方、フォトディテクター62から得られる信号はフィードバック回路66によりピエゾアクチュエーターからなるアクチュエーター16に送られ、このアクチュエーター16の制御が行われる。   The laser beam 13 a divided by the half mirror 14 is sent to the amplification module 15 via an electro-optic phase modulator (EOM) 60. Laser light emitted to the outside from the input couplers M1 and M3 is detected by photodetectors 61 and 62, respectively. The signal obtained from the photodetector 61 is mixed in the RF mixer 63 with the signal from the transmitter 64 whose oscillation frequency is 10 MHz. The output signal of the RF mixer 63 is sent to the actuator 19 composed of a piezo actuator by the feedback circuit 65, and the actuator 19 is controlled. On the other hand, a signal obtained from the photodetector 62 is sent to the actuator 16 formed of a piezo actuator by the feedback circuit 66, and the actuator 16 is controlled.

次に、この発明の第12の実施形態による光学システムについて説明する。
この第12の実施形態においては、発振波長が1064nmのレーザー光源と発振波長が780nmのレーザー光源とを用いて波長198nmのレーザー光を得ることができる光学システムについて説明する。
図12はこの光学システムを示す。
図12に示すように、この光学システムは、第二次高調波発生用共振器71、第四次高調波発生用共振器72、和周波発生用266nm共振器73および和周波発生用780nm共振器74を有し、和周波発生用266nm共振器73から放出される波長266nmのレーザー光と和周波発生用780nm共振器74から放出される波長780nmのレーザー光とを用いて波長198nmのレーザー光75を発生させる。
Next explained is an optical system according to the twelfth embodiment of the invention.
In the twelfth embodiment, an optical system capable of obtaining a laser beam having a wavelength of 198 nm using a laser light source having an oscillation wavelength of 1064 nm and a laser light source having an oscillation wavelength of 780 nm will be described.
FIG. 12 shows this optical system.
As shown in FIG. 12, this optical system includes a second harmonic generation resonator 71, a fourth harmonic generation resonator 72, a sum frequency generation 266nm resonator 73, and a sum frequency generation 780nm resonator. 74, and a laser beam 75 having a wavelength of 198 nm using a laser beam having a wavelength of 266 nm emitted from the 266 nm resonator 73 for generating the sum frequency and a laser beam having a wavelength of 780 nm emitted from the resonator 780 nm for generating the sum frequency. Is generated.

発振波長が1064nmのレーザー光源としては、1064nmノンプレーナーリングオシレーター(NPRO)100を用いる。この1064nmノンプレーナーリングオシレーター100から放出されるレーザー光は電気光学位相変調器2000を介してファイバアンプ200(励起モジュールは省略)で増幅された後、折り返しミラー3000、3001、3002で順次反射されて第二次高調波発生用共振器71に入射する。この第二次高調波発生用共振器71は、1064nmインプットカプラー(T=5%)1000、ダイクロイックミラー(1064nm高反射、532nm高透過)1001および2枚の1064nm高反射ミラー1002、1003により構成され、内部にLBO結晶300が配置されている。このLBO結晶300をレーザー光が通ることにより1/2波長、すわち波長532nmに波長変換される。電気光学位相変調器2000にはRFジェネレーター2001から信号が送られ、制御が行われる。RFジェネレーター2001からの信号はRFミキサー2002に送られ、1064nmインプットカプラー1000から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2003で検出されることにより得られる信号と混合される。このRFミキサー2002の出力信号は、フィードバック回路2005を介して、1064nm高反射ミラー1003を載せているPZTアクチュエーター2004に送られ、このPZTアクチュエーター2004の制御が行われる。   A 1064 nm non-planar ring oscillator (NPRO) 100 is used as a laser light source with an oscillation wavelength of 1064 nm. Laser light emitted from the 1064 nm non-planar ring oscillator 100 is amplified by a fiber amplifier 200 (excitation module is omitted) via an electro-optic phase modulator 2000, and then sequentially reflected by folding mirrors 3000, 3001, and 3002. It enters the second harmonic generation resonator 71. The second harmonic generation resonator 71 includes a 1064 nm input coupler (T = 5%) 1000, a dichroic mirror (1064 nm high reflection, 532 nm high transmission) 1001, and two 1064 nm high reflection mirrors 1002 and 1003. The LBO crystal 300 is disposed inside. The LBO crystal 300 is converted into a wavelength of ½ wavelength, that is, a wavelength of 532 nm by passing a laser beam. The electro-optic phase modulator 2000 is supplied with a signal from the RF generator 2001 and is controlled. A signal from the RF generator 2001 is sent to the RF mixer 2002 and mixed with a signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 1064 nm input coupler 1000 by the photodetector 2003. The output signal of the RF mixer 2002 is sent via a feedback circuit 2005 to a PZT actuator 2004 on which a 1064 nm high reflection mirror 1003 is mounted, and the PZT actuator 2004 is controlled.

第二次高調波発生用共振器71のダイクロイックミラー1001から外部に取り出される波長532nmのレーザー光は、電気光学位相変調器2010を通り、さらに折り返しミラー3003、3004で順次反射されて第四次高調波発生用共振器72に入射する。この第四次高調波発生用共振器72は、532nmインプットカプラー(T=2%)1100、ダイクロイックミラー(532nm高反射、266nm高透過)1101および2枚の532nm高反射ミラー1102、1103により構成され、内部にBBO結晶310が配置されている。このBBO結晶310をレーザー光が通ることにより1/2波長、すわち波長266nmに波長変換される。電気光学位相変調器2010にはRFジェネレーター2011から信号が送られ、制御が行われる。RFジェネレーター2011からの信号はRFミキサー2012に送られ、532nmインプットカプラー1100から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2013で検出されることにより得られる信号と混合される。このRFミキサー2012の出力信号は、フィードバック回路2015を介して、532nm高反射ミラー1103を載せているPZTアクチュエーター2014に送られ、このPZTアクチュエーター2014の制御が行われる。   Laser light having a wavelength of 532 nm extracted outside from the dichroic mirror 1001 of the second harmonic generation resonator 71 passes through the electro-optic phase modulator 2010 and is sequentially reflected by the folding mirrors 3003 and 3004 to be the fourth harmonic. The light enters the wave generating resonator 72. The fourth harmonic generation resonator 72 includes a 532 nm input coupler (T = 2%) 1100, a dichroic mirror (532 nm high reflection, 266 nm high transmission) 1101, and two 532 nm high reflection mirrors 1102, 1103. The BBO crystal 310 is disposed inside. When the BBO crystal 310 passes through the laser beam, the wavelength is converted to ½ wavelength, that is, 266 nm. A signal is sent from the RF generator 2011 to the electro-optic phase modulator 2010 to be controlled. A signal from the RF generator 2011 is sent to the RF mixer 2012 and mixed with a signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 532 nm input coupler 1100 with the photodetector 2013. The output signal of the RF mixer 2012 is sent to the PZT actuator 2014 on which the 532 nm high reflection mirror 1103 is mounted via the feedback circuit 2015, and the PZT actuator 2014 is controlled.

第四次高調波発生用共振器72のダイクロイックミラー1101から外部に取り出される波長266nmのレーザー光は、折り返しミラー3005、3006で順次反射されて和周波発生用266nm共振器73に入射する。この和周波発生用266nm共振器73は、266nmインプットカプラー(T=2%)1200および3枚の266nm高反射ミラー1201、1202、1203により構成されている。電気光学位相変調器2010にはRFジェネレーター2021からも信号が送られ、制御が行われる。RFジェネレーター2021からの信号はRFミキサー2022に送られ、266nmインプットカプラー1200から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2023で検出されることにより得られる信号と混合される。このRFミキサー2022の出力信号は、フィードバック回路2025を介して、266nm高反射ミラー1202を載せているPZTアクチュエーター2024に送られ、このPZTアクチュエーター2024の制御が行われる。   Laser light with a wavelength of 266 nm extracted from the dichroic mirror 1101 of the fourth harmonic generation resonator 72 is sequentially reflected by the folding mirrors 3005 and 3006 and enters the sum frequency generation 266 nm resonator 73. The 266 nm resonator 73 for generating the sum frequency is composed of a 266 nm input coupler (T = 2%) 1200 and three 266 nm high reflection mirrors 1201, 1202 and 1203. A signal is also sent from the RF generator 2021 to the electro-optic phase modulator 2010 for control. A signal from the RF generator 2021 is sent to the RF mixer 2022 and mixed with a signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 266 nm input coupler 1200 by the photodetector 2023. The output signal of the RF mixer 2022 is sent to the PZT actuator 2024 on which the 266 nm high reflection mirror 1202 is mounted via the feedback circuit 2025, and the PZT actuator 2024 is controlled.

一方、発振波長が780nmのレーザー光源としては、例えば、リットマン型回折格子帰還外部共振器半導体レーザー400を用いる。このリットマン型回折格子帰還外部共振器半導体レーザー400から放出されるレーザー光は、電気光学位相変調器2200を通り、折り返しミラー3100、3101で順次反射され、半導体テーパーアンプリファイアー421で増幅され、パーシャルリフレクター(T=2%)3106で一部が取り出され、折り返しミラー3103で反射されて和周波発生用780nm共振器74に入射する。この和周波発生用780nm共振器74は、780nmインプットカプラー(T=1%)1300、2枚の780nm高反射ミラー1301、1302および780nmインプットカプラー(T=0.5%)1304により構成されている。電気光学位相変調器2200にはRFジェネレーター2201から信号が送られ、制御が行われる。RFジェネレーター2201からの信号はRFミキサー2202に送られ、780nmインプットカプラー1300から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2203で検出されることにより得られる信号と混合される。このRFミキサー2202の出力信号は、フィードバック回路2205を介して、780nm高反射ミラー1302を載せているPZTアクチュエーター2204に送られ、このPZTアクチュエーター2204の制御が行われる。パーシャルリフレクター3106を透過したレーザー光は、折り返しミラー3110、3111で順次反射され、半導体テーパーアンプリファイアー422で増幅され、折り返しミラー3112で反射されて780nmインプットカプラー(T=0.5%)1304に入射する。この780nmインプットカプラー1304から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2213で検出されることにより得られる信号は、フィードバック回路2215を介して、780nm高反射ミラー3112を載せているPZTアクチュエーター2214に送られ、このPZTアクチュエーター2214の制御が行われる。
なお、リレーレンズを始めとする集光レンズ・コリメータレンズ・モードマッチングレンズなどの図示および説明は省略する。
On the other hand, as a laser light source with an oscillation wavelength of 780 nm, for example, a Littman diffraction grating feedback external resonator semiconductor laser 400 is used. The laser light emitted from the Littman diffraction grating feedback external resonator semiconductor laser 400 passes through the electro-optic phase modulator 2200, is sequentially reflected by the folding mirrors 3100 and 3101, is amplified by the semiconductor taper amplifier 421, and is a partial reflector. A part is extracted at (T = 2%) 3106, reflected by the folding mirror 3103, and incident on the 780 nm resonator 74 for generating the sum frequency. The 780 nm resonator 74 for generating the sum frequency is composed of a 780 nm input coupler (T = 1%) 1300, two 780 nm high reflection mirrors 1301, 1302 and a 780 nm input coupler (T = 0.5%) 1304. . A signal is sent from the RF generator 2201 to the electro-optic phase modulator 2200 for control. A signal from the RF generator 2201 is sent to the RF mixer 2202 and mixed with a signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 780 nm input coupler 1300 with the photodetector 2203. The output signal of the RF mixer 2202 is sent to the PZT actuator 2204 on which the 780 nm high reflection mirror 1302 is mounted via the feedback circuit 2205, and the PZT actuator 2204 is controlled. The laser light transmitted through the partial reflector 3106 is sequentially reflected by the folding mirrors 3110 and 3111, amplified by the semiconductor taper amplifier 422, reflected by the folding mirror 3112, and incident on the 780 nm input coupler (T = 0.5%) 1304. To do. A signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 780 nm input coupler 1304 to the outside by the photodetector 2213 is sent to the PZT actuator 2214 on which the 780 nm high reflection mirror 3112 is mounted via the feedback circuit 2215. The PZT actuator 2214 is controlled.
In addition, illustration and description of a condensing lens including a relay lens, a collimator lens, a mode matching lens, and the like are omitted.

和周波発生用266nm共振器73の内部に発生された波長266nmのレーザー光と和周波発生用780nm共振器74の内部に発生された波長780nmのレーザー光とはブリュースターカットBBO結晶320上に同時に入射し、これによってこれらのレーザー光の角周波数の和の角周波数のレーザー光、すなわち波長198nmのレーザー光が取り出される(例えば、特許文献2参照。)。   The laser beam having a wavelength of 266 nm generated inside the sum frequency generating 266 nm resonator 73 and the laser beam having a wavelength of 780 nm generated inside the sum frequency generating 780 nm resonator 74 are simultaneously formed on the Brewster cut BBO crystal 320. Incident light is extracted, and laser light having an angular frequency that is the sum of the angular frequencies of these laser lights, that is, laser light having a wavelength of 198 nm is extracted (for example, see Patent Document 2).

次に、この発明の第13の実施形態による光学システムについて説明する。
この第13の実施形態においては、発振波長が1064nmのレーザー光源と発振波長が1.56μm(1560nm)のレーザー光源とを用いて波長198nmのレーザー光を得ることができる光学システムについて説明する。
図13はこの光学システムを示す。
図13に示すように、この光学システムにおいては、発振波長が1.56μm(1560nm)のレーザー光源として、1.56μmブラッググレーティング型単一周波数ファイバレーザー401を用いる。この1.56μmブラッググレーティング型単一周波数ファイバレーザー401から放出されるレーザー光は、インライン位相変調器402を通って1.56μmファイバレーザー411(励起モジュールは省略)で増幅され、パーシャルリフレクター(T=2%)3106で一部が取り出され、折り返しミラー3103で反射され、分極反転LN結晶330を通って1/2波長、すなわち780nmに波長変換され、折り返しミラー3104、3105で順次反射されて和周波発生用780nm共振器74の780nmインプットカプラー1300に入射する。パーシャルリフレクター3106を透過したレーザー光は、1.56μmファイバレーザー412(励起モジュールは省略)で増幅され、折り返しミラー3110、3111で順次反射され、分極反転LN結晶331を通って1/2波長、すなわち780nmに波長変換され、折り返しミラー3113、3114、3112で順次反射されて和周波発生用780nm共振器74の780nmインプットカプラー1304に入射する。
上記以外のことは第12の実施形態と同様である。
Next, an optical system according to a thirteenth embodiment of the present invention is described.
In the thirteenth embodiment, an optical system capable of obtaining laser light having a wavelength of 198 nm using a laser light source having an oscillation wavelength of 1064 nm and a laser light source having an oscillation wavelength of 1.56 μm (1560 nm) will be described.
FIG. 13 shows this optical system.
As shown in FIG. 13, in this optical system, a 1.56 μm Bragg grating type single frequency fiber laser 401 is used as a laser light source having an oscillation wavelength of 1.56 μm (1560 nm). The laser light emitted from the 1.56 μm Bragg grating type single frequency fiber laser 401 is amplified by a 1.56 μm fiber laser 411 (excitation module is omitted) through an in-line phase modulator 402, and a partial reflector (T = 2%) 3106 is partly taken out, reflected by the folding mirror 3103, passed through the polarization-reversed LN crystal 330, converted to a half wavelength, that is, 780 nm, sequentially reflected by the folding mirrors 3104 and 3105, and sum frequency The light enters the 780 nm input coupler 1300 of the generation 780 nm resonator 74. The laser light transmitted through the partial reflector 3106 is amplified by a 1.56 μm fiber laser 412 (excitation module is omitted), is sequentially reflected by folding mirrors 3110 and 3111, passes through the polarization-reversed LN crystal 331, and has a half wavelength, that is, The wavelength is converted to 780 nm, is sequentially reflected by the folding mirrors 3113, 3114, and 3112 and enters the 780 nm input coupler 1304 of the 780 nm resonator 74 for generating the sum frequency.
Other than the above are the same as in the twelfth embodiment.

次に、この発明の第14の実施形態による光学システムについて説明する。
この第14の実施形態においては、発振波長が1064nmのレーザー光源と発振波長が1.56μm(1560nm)のレーザー光源とを用いて波長198nmのレーザー光を得ることができる光学システムについて説明する。
図14はこの光学システムを示す。
図14に示すように、この光学システムにおいては、ファイバアンプ200から放出される波長1064nmのレーザー光は、パーシャルリフレクター(T=2%)3007で一部が取り出され、残りは折り返しミラー3001に向かう。パーシャルリフレクター3007を透過した一部のレーザー光は、電気光学位相変調器2100を通り、ファイバアンプ201(励起モジュールは省略)で増幅された後、折り返しミラー3001、3011、3012で順次反射されて第二次高調波発生用共振器81に入射する。この第二次高調波発生用共振器81は、1064nmインプットカプラー(T=5%)1010、ダイクロイックミラー(1064nm高反射、532nm高透過)1011および2枚の1064nm高反射ミラー1012、1013により構成され、内部にLBO結晶301が配置されている。このLBO結晶301を波長1064nmのレーザー光が通ることにより1/2波長、すなわち波長532nmに波長変換される。電気光学位相変調器2100にはRFジェネレーター2101から信号が送られ、制御が行われる。RFジェネレーター2101からの信号はRFミキサー2102に送られ、1064nmインプットカプラー1010から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2103で検出されることにより得られる信号と混合される。このRFミキサー2102の出力信号は、フィードバック回路2105を介して、1064nm高反射ミラー1013を載せているPZTアクチュエーター2104に送られ、このPZTアクチュエーター2104の制御が行われる。
Next, an optical system according to a fourteenth embodiment of the present invention is described.
In the fourteenth embodiment, an optical system capable of obtaining laser light having a wavelength of 198 nm using a laser light source having an oscillation wavelength of 1064 nm and a laser light source having an oscillation wavelength of 1.56 μm (1560 nm) will be described.
FIG. 14 shows this optical system.
As shown in FIG. 14, in this optical system, a part of the laser light having a wavelength of 1064 nm emitted from the fiber amplifier 200 is extracted by a partial reflector (T = 2%) 3007, and the rest is directed to the folding mirror 3001. . A part of the laser light that has passed through the partial reflector 3007 passes through the electro-optic phase modulator 2100, is amplified by the fiber amplifier 201 (excitation module is omitted), and then is sequentially reflected by the folding mirrors 3001, 3011, and 3012. It enters the second harmonic generation resonator 81. The second harmonic generation resonator 81 includes a 1064 nm input coupler (T = 5%) 1010, a dichroic mirror (1064 nm high reflection, 532 nm high transmission) 1011 and two 1064 nm high reflection mirrors 1012, 1013. The LBO crystal 301 is disposed inside. The LBO crystal 301 is wavelength-converted to a half wavelength, that is, a wavelength of 532 nm by passing a laser beam having a wavelength of 1064 nm. A signal is sent from the RF generator 2101 to the electro-optic phase modulator 2100 for control. The signal from the RF generator 2101 is sent to the RF mixer 2102 and mixed with the signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 1064 nm input coupler 1010 with the photodetector 2103. The output signal of the RF mixer 2102 is sent via a feedback circuit 2105 to a PZT actuator 2104 on which a 1064 nm high reflection mirror 1013 is mounted, and the PZT actuator 2104 is controlled.

第二次高調波発生用共振器81のダイクロイックミラー1011から外部に取り出される波長532nmのレーザー光は、電気光学位相変調器2110を通り、さらに折り返しミラー3013、3014で順次反射されて第四次高調波発生用共振器82に入射する。この第四次高調波発生用共振器82は、532nmインプットカプラー(T=2%)1110、ダイクロイックミラー(532nm高反射、266nm高透過)1111および2枚の532nm高反射ミラー1112、1113により構成され、内部にBBO結晶311が配置されている。このBBO結晶311を波長532nmのレーザー光が通ることにより1/2波長、すなわち波長266nmに波長変換される。   The laser beam having a wavelength of 532 nm extracted outside from the dichroic mirror 1011 of the second harmonic generation resonator 81 passes through the electro-optic phase modulator 2110, and is sequentially reflected by the folding mirrors 3013 and 3014 to be the fourth harmonic. The light enters the wave generating resonator 82. The fourth harmonic generation resonator 82 includes a 532 nm input coupler (T = 2%) 1110, a dichroic mirror (532 nm high reflection, 266 nm high transmission) 1111, and two 532 nm high reflection mirrors 1112, 1113. The BBO crystal 311 is arranged inside. The BBO crystal 311 is wavelength-converted to a half wavelength, that is, a wavelength of 266 nm by passing a laser beam having a wavelength of 532 nm.

第二次高調波発生用共振器82のダイクロイックミラー1111から外部に取り出される波長266nmのレーザー光は、折り返しミラー3015、3016、3017で順次反射されて和周波発生用266nm共振器73に入射する。この場合、この和周波発生用266nm共振器73は、2枚の266nm高反射ミラー1201、1202および266nmインプットカプラー(T=1%)1204、1205により構成されている。この和周波発生用266nm共振器73の780nmインプットカプラー1204から外部に出てくるレーザー光がフォトディテクター2123で検出されることにより得られる信号は、フィードバック回路2125を介して、780nm高反射ミラー3017を載せているPZTアクチュエーター2124に送られ、このPZTアクチュエーター2124の制御が行われる。
和周波発生用780nm共振器74は、2枚の780nm高反射ミラー1301、1302および780nmインプットカプラー(T=0.5%)1304、1305により構成されている。
上記以外のことは第12および第13の実施形態と同様である。
Laser light having a wavelength of 266 nm extracted from the dichroic mirror 1111 of the second harmonic generation resonator 82 is sequentially reflected by the return mirrors 3015, 3016, and 3017 and is incident on the 266 nm resonator 73 for generating the sum frequency. In this case, the 266 nm resonator 73 for generating the sum frequency is composed of two 266 nm high reflection mirrors 1201 and 1202 and a 266 nm input coupler (T = 1%) 1204 and 1205. A signal obtained by detecting the laser beam emitted from the 780 nm input coupler 1204 of the 266 nm resonator 73 for generating the sum frequency by the photodetector 2123 passes through the feedback circuit 2125 and passes through the high reflection mirror 3017 at 780 nm. The PZT actuator 2124 is sent to the PZT actuator 2124, and the PZT actuator 2124 is controlled.
The sum frequency generation 780 nm resonator 74 is composed of two 780 nm high reflection mirrors 1301 and 1302 and a 780 nm input coupler (T = 0.5%) 1304 and 1305.
Other than the above are the same as in the twelfth and thirteenth embodiments.

上述の第2〜第7、第9〜第14の実施形態による光学システムは、各種の装置の光源に用いて好適なものである。そのような装置の例として散乱異物検査装置(詳細については、例えば、特許文献3参照。)がある。この散乱異物検査装置は、半導体ウェハ(平坦化処理をしたウェハ)上の微小な異物を発見するための装置で、半導体工場では一般的に使われている。異物に照射したレーザー光が散乱されることで半導体ウェハ上の異物の位置などの情報を得る。異物のサイズは半導体技術(回路パターンの微細化技術)の進展とともに小さくなっており、使われるレーザー光の波長よりも小さいため、異物による散乱はレイリー散乱になる。異物によるレーザー光の散乱強度を上げるためには、非常に高いパワーのレーザー光源を用意するか、十分な散乱強度を得ることができる短波長レーザーを用意することが現在求められている。現時点では波長355nmもしくは266nmのレーザー光が最先端の装置に採用され始めているが、半導体装置の開発レベルでは次世代は波長198nmのレーザー光源が使われると考えられている。上述の第12〜第14の実施形態による光学システムは、このような散乱異物検査装置用の波長198nmのレーザー光源として好適なものである。   The optical systems according to the second to seventh and ninth to fourteenth embodiments described above are suitable for use as light sources for various devices. As an example of such an apparatus, there is a scattered foreign substance inspection apparatus (for details, see, for example, Patent Document 3). This scattered foreign substance inspection apparatus is an apparatus for finding minute foreign substances on a semiconductor wafer (a wafer subjected to planarization processing), and is generally used in semiconductor factories. Information such as the position of the foreign matter on the semiconductor wafer is obtained by scattering the laser beam applied to the foreign matter. The size of the foreign matter is reduced with the progress of semiconductor technology (circuit pattern miniaturization technology), and is smaller than the wavelength of the laser light used, so that scattering by the foreign matter becomes Rayleigh scattering. In order to increase the scattering intensity of a laser beam by a foreign substance, it is currently required to prepare a laser light source with a very high power or a short wavelength laser capable of obtaining a sufficient scattering intensity. At present, laser light with a wavelength of 355 nm or 266 nm has begun to be used in the most advanced devices, but it is considered that a laser light source with a wavelength of 198 nm will be used in the next generation at the development level of semiconductor devices. The optical systems according to the above twelfth to fourteenth embodiments are suitable as a laser light source having a wavelength of 198 nm for such a scattered particle inspection apparatus.

一方、回路パターン付き半導体ウェハの光学顕微鏡を使った検査装置の例として、レビューステーションと呼ばれるものがある(この検査装置の詳細については、例えば、特許文献3参照。)。この検査装置は、その顕微鏡光源の短波長化により、回路パターンの微細化進展に対応している。上述の散乱異物検査装置と同様に、波長198nmのレーザー光源が次世代の顕微鏡光源として嘱望されているが、上述の第12〜第14の実施形態による光学システムは、このような散乱異物検査装置用の波長198nmのレーザー光源としても好適なものである。   On the other hand, as an example of an inspection apparatus using an optical microscope for a semiconductor wafer with a circuit pattern, there is one called a review station (see, for example, Patent Document 3 for details of this inspection apparatus). This inspection apparatus copes with the progress of miniaturization of circuit patterns by shortening the wavelength of the microscope light source. Similar to the above-described scattered foreign substance inspection apparatus, a laser light source having a wavelength of 198 nm is desired as a next-generation microscope light source. It is also suitable as a laser light source having a wavelength of 198 nm.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構成、構成素子などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構成、構成素子などを用いてもよい。
具体的には、上述の第1〜第14の実施形態においては、2個または3個のインプットカプラーを用いた共振器およびこれを用いた光学システムについて説明したが、この発明は、4個以上のインプットカプラーを用いた共振器およびこれを用いた光学システムにも同様に適用することが可能である。
また、上述の第12の実施形態において、リットマン型回折格子帰還外部共振器半導体レーザー400の代わりに、リットロウ型回折格子帰還外部共振器半導体レーザーやDFB型半導体レーザーなどを用いてもよい。
なお、この発明と同一の技術的思想は、レーザー光を含む各種波長帯の電磁波一般に成立し得るものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
For example, the numerical values, configurations, constituent elements, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values, configurations, constituent elements, and the like may be used as necessary.
Specifically, in the first to fourteenth embodiments described above, the resonator using two or three input couplers and the optical system using the resonator have been described. The present invention can be similarly applied to a resonator using this input coupler and an optical system using the resonator.
In the twelfth embodiment described above, a Littrow diffraction grating feedback external resonator semiconductor laser, a DFB semiconductor laser, or the like may be used instead of the Littman diffraction grating feedback external resonator semiconductor laser 400.
The same technical idea as that of the present invention can be generally established for electromagnetic waves of various wavelength bands including laser light.

この発明の第1の実施形態によるボウタイ型リング共振器を示す略線図である。1 is a schematic diagram showing a bow tie ring resonator according to a first embodiment of the present invention. この発明の第2の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by the 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by the 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by the 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by the 5th Embodiment of this invention. この発明の第6の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by the 6th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 7th Embodiment of this invention. この発明の第8の実施形態によるボウタイ型リング共振器を示す略線図である。It is an approximate line figure showing a bow tie type ring resonator by an 8th embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 9th Embodiment of this invention. この発明の第10の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 10th Embodiment of this invention. この発明の第11の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 11th Embodiment of this invention. この発明の第12の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 12th Embodiment of this invention. この発明の第13の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 13th Embodiment of this invention. この発明の第14の実施形態による光学システムを示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical system by 14th Embodiment of this invention. 従来の光学システムの第1の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 1st example of the conventional optical system. 従来の光学システムの第2の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 2nd example of the conventional optical system. 従来の光学システムの第3の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 3rd example of the conventional optical system. 従来の光学システムの第4の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 4th example of the conventional optical system. 従来の光学システムの第5の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 5th example of the conventional optical system. 従来の光学システムの第6の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the 6th example of the conventional optical system.

符号の説明Explanation of symbols

M1、M3、M2´、1204、1205、1300、1304、1305…インプットカプラー、M2、M3、1201、1202、1301、1302…高反射ミラー、10…ボウタイ型リング共振器、11…非線形光学結晶、12…シードレーザー、13、13a、13b、13c、13d…レーザー光
M1, M3, M2 ′, 1204, 1205, 1300, 1304, 1305... Input coupler, M2, M3, 1201, 1202, 1301, 1302... High reflection mirror, 10... Bow-tie ring resonator, 11. 12 ... Seed laser, 13, 13a, 13b, 13c, 13d ... Laser light

Claims (18)

一つのシードレーザーと、With one seed laser,
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記共振器の上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させ、The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively separated from the first laser beam of the resonator. To the input coupler and the second input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam and the second laser beam, which are coupled to the resonator and circulate in the resonator, are incident on the first input coupler and the second input coupler from the outside, respectively. Equal to the frequency of
上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値である光学システム。The total transmittance of the first input coupler and the second input coupler is substantially equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is the power of the first laser beam. An optical system in which the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam.
上記第1のレーザー光のパワーと上記第2のレーザー光のパワーとが互いにほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率と上記第2のインプットカプラーの透過率とが互いにほぼ等しい請求項1記載の光学システム。The power of the first laser beam and the power of the second laser beam are substantially equal to each other, and the transmittance of the first input coupler and the transmittance of the second input coupler are approximately equal to each other. The optical system according to 1. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ増幅した後に上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる請求項1記載の光学システム。The laser light emitted from the seed laser is divided into the first laser light and the second laser light, and the first input coupler is amplified after the first laser light and the second laser light are respectively amplified. The optical system of claim 1 coupled to the second input coupler. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を増幅した後に上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光のうちの一方を増幅した後に上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光を上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる請求項1記載の光学システム。After amplifying the laser light emitted from the seed laser, it is divided into the first laser light and the second laser light, and after amplifying one of the first laser light and the second laser light 2. The optical system according to claim 1, wherein the first laser beam and the second laser beam are coupled to the first input coupler and the second input coupler. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ波長変換した後に上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させる請求項1記載の光学システム。The laser light emitted from the seed laser is divided into the first laser light and the second laser light, and the first input after the wavelength conversion of the first laser light and the second laser light, respectively. 2. The optical system of claim 1 coupled to a coupler and the second input coupler. 上記共振器中に非線形光学結晶を配置することにより波長変換を行う請求項1記載の光学システム。The optical system according to claim 1, wherein wavelength conversion is performed by arranging a nonlinear optical crystal in the resonator. 一つのシードレーザーと、With one seed laser,
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させ、The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. 3 laser beams are respectively coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam that is coupled to the resonator and circulates in the resonator has an external frequency incident on the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively. , Equal to the frequency of the second laser light and the third laser light,
上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第3のインプットカプラーの透過率が上記第3のレーザー光のパワーに比例する値である光学システム。The total transmittance of the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler is approximately equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is The value is proportional to the power of the first laser beam, the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam, and the transmittance of the third input coupler is the value described above. An optical system having a value proportional to the power of the third laser beam.
上記第1のレーザー光のパワーと上記第2のレーザー光のパワーと上記第3のレーザー光のパワーとが互いにほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率と上記第2のインプットカプラーの透過率と上記第3のインプットカプラーの透過率とが互いにほぼ等しい請求項7記載の光学システム。The power of the first laser light, the power of the second laser light, and the power of the third laser light are substantially equal to each other, and the transmittance of the first input coupler and the power of the second input coupler are 8. The optical system according to claim 7, wherein the transmittance and the transmittance of the third input coupler are substantially equal to each other. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ増幅した後に上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる請求項7記載の光学システム。The laser light emitted from the seed laser is divided into the first laser light, the second laser light, and the third laser light, and the first laser light, the second laser light, and the third laser light. 8. The optical system according to claim 7, wherein each of the first and second input couplers is coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler after being amplified. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を増幅した後に上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光のうちの全部、二つまたは一つを増幅した後に上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光を上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる請求項7記載の光学システム。After amplifying the laser light emitted from the seed laser, the laser light is divided into the first laser light, the second laser light, and the third laser light, and the first laser light, the second laser light, and After amplifying all, two or one of the third laser beams, the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam are converted into the first input coupler, 8. The optical system of claim 7 coupled to two input couplers and the third input coupler. 上記シードレーザーから放出されるレーザー光を上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ波長変換した後に上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させる請求項7記載の光学システム。The laser light emitted from the seed laser is divided into the first laser light, the second laser light, and the third laser light, and the first laser light, the second laser light, and the third laser light. 8. The optical system according to claim 7, wherein the laser beams are respectively wavelength-converted and then coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler. 一つのシードレーザーと、With one seed laser,
n枚(nは2以上の整数)以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちのn枚のミラーがn個のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、a resonator composed of n (n is an integer of 2 or more) or more mirrors, and n mirrors of the plurality of mirrors are composed of n input couplers;
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しいn本のレーザー光に分け、上記n本のレーザー光をそれぞれ上記n個のインプットカプラーに結合させ、Dividing the laser light emitted from the seed laser into n laser beams having the same frequency, and coupling the n laser beams to the n input couplers,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記n個のインプットカプラーに入射する上記n本のレーザー光の周波数に等しく、The frequency of the light coupled to the resonator and circulating inside the resonator is equal to the frequency of the n laser beams incident on the n input couplers from the outside,
上記n個のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記n個のインプットカプラーのそれぞれの透過率が上記n本のレーザー光のそれぞれのパワーに比例する値である光学システム。The total transmittance of the n input couplers is approximately equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of each of the n input couplers is proportional to the power of each of the n laser beams. The optical system that is value.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させ、The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and Coupled to the second input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam and the second laser beam, which are coupled to the resonator and circulate in the resonator, are incident on the first input coupler and the second input coupler from the outside, respectively. Equal to the frequency of
上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler and the second input coupler is substantially equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is the power of the first laser beam. An optical system in which the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam.
を光源として用いた検査装置。Inspection device using as a light source.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させ、The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and Coupled to the second input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam and the second laser beam, which are coupled to the resonator and circulate in the resonator, are incident on the first input coupler and the second input coupler from the outside, respectively. Equal to the frequency of
上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler and the second input coupler is substantially equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is the power of the first laser beam. An optical system in which the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam.
を光源として用いた処理装置。The processing device using as a light source.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
2枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの2枚のミラーが第1のインプットカプラーおよび第2のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A plurality of mirrors, and two of the plurality of mirrors have a first input coupler and a second input coupler, and a resonator.
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光および第2のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに結合させ、The laser beam emitted from the seed laser is divided into a first laser beam and a second laser beam having the same frequency, and the first laser beam and the second laser beam are respectively divided into the first input coupler and Coupled to the second input coupler,
上記共振器に結合し共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光および上記第2のレーザー光の周波数に等しく、The frequency of the light that is coupled to the resonator and circulates inside the resonator is that of the first laser light and the second laser light incident on the first input coupler and the second input coupler from the outside, respectively. Equal to the frequency,
上記第1のインプットカプラーおよび上記第2のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler and the second input coupler is substantially equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is the power of the first laser beam. An optical system in which the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam.
を光源として用いた測定装置。Measuring device using as a light source.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させ、The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. 3 laser beams are respectively coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam that is coupled to the resonator and circulates in the resonator has an external frequency incident on the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively. , Equal to the frequency of the second laser light and the third laser light,
上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第3のインプットカプラーの透過率が上記第3のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler is approximately equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is The value is proportional to the power of the first laser beam, the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam, and the transmittance of the third input coupler is the value described above. An optical system whose value is proportional to the power of the third laser beam
を光源として用いた検査装置。Inspection device using as a light source.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させ、The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. 3 laser beams are respectively coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam that is coupled to the resonator and circulates in the resonator has an external frequency incident on the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively. , Equal to the frequency of the second laser light and the third laser light,
上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第3のインプットカプラーの透過率が上記第3のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler is approximately equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is The value is proportional to the power of the first laser beam, the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam, and the transmittance of the third input coupler is the value described above. An optical system whose value is proportional to the power of the third laser beam
を光源として用いた処理装置。The processing device using as a light source.
一つのシードレーザーと、With one seed laser,
3枚以上の複数のミラーにより構成され、上記複数のミラーのうちの3枚のミラーが第1のインプットカプラー、第2のインプットカプラーおよび第3のインプットカプラーにより構成されている共振器とを有し、A resonator including three or more mirrors, and three of the plurality of mirrors including a first input coupler, a second input coupler, and a third input coupler. And
上記シードレーザーから放出されるレーザー光を周波数が互いに等しい第1のレーザー光、第2のレーザー光および第3のレーザー光に分け、上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光をそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに結合させ、The laser light emitted from the seed laser is divided into a first laser light, a second laser light, and a third laser light having the same frequency, and the first laser light, the second laser light, and the first laser light. 3 laser beams are respectively coupled to the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler,
上記共振器に結合し上記共振器内部を周回する光の周波数が、外部からそれぞれ上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーに入射する上記第1のレーザー光、上記第2のレーザー光および上記第3のレーザー光の周波数に等しく、The first laser beam that is coupled to the resonator and circulates in the resonator has an external frequency incident on the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler, respectively. , Equal to the frequency of the second laser light and the third laser light,
上記第1のインプットカプラー、上記第2のインプットカプラーおよび上記第3のインプットカプラーの透過率の合計が上記共振器の内部の合計損失にほぼ等しく、かつ上記第1のインプットカプラーの透過率が上記第1のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第2のインプットカプラーの透過率が上記第2のレーザー光のパワーに比例する値であり、上記第3のインプットカプラーの透過率が上記第3のレーザー光のパワーに比例する値である光学システムThe total transmittance of the first input coupler, the second input coupler, and the third input coupler is approximately equal to the total loss inside the resonator, and the transmittance of the first input coupler is The value is proportional to the power of the first laser beam, the transmittance of the second input coupler is a value proportional to the power of the second laser beam, and the transmittance of the third input coupler is the value described above. An optical system whose value is proportional to the power of the third laser beam
を光源として用いた測定装置。Measuring device using as a light source.
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