JP5397773B2 - Light source device - Google Patents

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本発明は、複数のレーザ出力部から出射されたレーザ光が波長変換部で波長変換され出射される光源装置に関し、なお詳細には、波長変換部から出射されるレーザ光の光路を高速で調整可能な光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device in which laser light emitted from a plurality of laser output units is wavelength-converted by a wavelength conversion unit, and more specifically, the optical path of laser light emitted from the wavelength conversion unit is adjusted at high speed. The present invention relates to a possible light source device.

複数のレーザ出力部から出射されたレーザ光が波長変換部で波長変換され出射される光源装置として、半導体レーザにより発生された赤外〜可視領域のレーザ光(シード光)を、ファイバー光増幅器等の光増幅部により増幅し、これを複数の波長変換光学素子からなる波長変換部により波長変換して紫外領域のパルス光を出力する全固体型の光源装置がある。このような光源装置は、微細構造を観察するレーザ顕微鏡や各種の光学検査装置、レチクルの微細パターンを転写する露光装置、眼科治療に用いる医療装置等の分野において、好適な光源として利用が進展している(例えば特許文献1)。   As a light source device in which laser light emitted from a plurality of laser output units is wavelength-converted by a wavelength conversion unit and emitted, laser light (seed light) in the infrared to visible region generated by a semiconductor laser is used as a fiber optical amplifier, etc. There is an all-solid-state light source device that outputs a pulsed light in the ultraviolet region by amplifying it by a wavelength converting unit comprising a plurality of wavelength converting optical elements. Such a light source device has been used as a suitable light source in fields such as a laser microscope for observing a fine structure, various optical inspection devices, an exposure device for transferring a fine pattern of a reticle, and a medical device used for ophthalmic treatment. (For example, Patent Document 1).

一般的に、光源装置から出射されるレーザ光のビームポインティング(Beam Pointing)は時間的に変動している。これは気流や、光源装置を構成する部材の熱的安定、共振などによるものと考えられている。微細加工や光学的な検査などの一部の用途においては、レーザ光のポインティングを安定させることが求められる。従来では、光路上に設けたミラーをガルバノメータ等で制御することにより変動する入射光の出射光路を調整し、これにより光源装置から出射されるレーザ光のポインティングを安定させる手法が用いられていた。   In general, beam pointing of laser light emitted from a light source device varies with time. This is considered to be due to airflow, thermal stability of members constituting the light source device, resonance, and the like. In some applications such as microfabrication and optical inspection, it is required to stabilize the pointing of laser light. Conventionally, there has been used a method of adjusting the outgoing optical path of the incident light that fluctuates by controlling a mirror provided on the optical path with a galvanometer or the like, thereby stabilizing the pointing of the laser light emitted from the light source device. .

特開2004−86193号公報JP 2004-86193 A

しかしなら、上記のようにミラーを制御する構成では、機構部品の損耗や発塵の問題、短波長領域でのミラーダメージ等の問題があった。また、ミラーの応答速度には限度があり、現実的に使用可能な応答速度は周波数でkHzのオーダーである。そのため、ミラーに入射するレーザ光のビームポインティングがmsec以下のオーダーで高速変動するような場合には、これに応答して出射光路を調整し、ビームポインティングを安定させることが困難であるという課題もあった。   However, in the configuration in which the mirror is controlled as described above, there are problems such as wear of mechanical parts and problems of dust generation, and mirror damage in a short wavelength region. Further, the response speed of the mirror is limited, and the response speed that can be practically used is on the order of kHz in terms of frequency. Therefore, when the beam pointing of the laser light incident on the mirror fluctuates at a high speed on the order of msec or less, it is difficult to adjust the outgoing optical path in response to this and stabilize the beam pointing. There was also.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、これらの課題を解決しレーザ光の出射光路を制御可能な新たな光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a new light source device that can solve these problems and can control the emission optical path of laser light.

本発明を例示する態様に従えば、各々レーザ光を出射する第1レーザ出力部及び第2レーザ出力部と、第1非線形光学結晶(例えば、実施形態における波長変換光学素子35)が第1の角度方向にウォークオフ(Walk off)を生じる配置の角度位相整合で用いられ、第1レーザ出力部から出射されたレーザ光及び第2レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくとも一方のレーザ光が入射して波長変換される第1波長変換部(例えば、実施形態における波長変換部30)と、第2非線形光学結晶(例えば、実施形態における波長変換光学素子36)が前記第1の角度方向と直交する角度方向にウォークオフを生じる配置の角度位相整合で用いられ、第1波長変換部から出射されたレーザ光及び他方のレーザ光(第1レーザ出力部から出射されたレーザ光及び第2レーザ出力部から出射されたレーザ光がともに第1波長変換部に入射する場合には第1波長変換部から出射されたレーザ光)が入射して波長変換される第2波長変換部(例えば、実施形態における波長変換部30)と、前記第1非線形光学結晶における位相整合状態及び前記第2非線形光学結晶における位相整合状態の少なくともいずれかを変化させ、位相不整合量に応じてビームポインティングを変化させることにより、前記第2波長変換部から出射されるレーザ光の出射光路を変化させるビーム制御装置とを備えて光源装置が構成される。   According to the embodiment illustrating the present invention, the first laser output unit and the second laser output unit that emit laser beams, respectively, and the first nonlinear optical crystal (for example, the wavelength conversion optical element 35 in the embodiment) are the first ones. At least one of the laser beam emitted from the first laser output unit and the laser beam emitted from the second laser output unit is used for angular phase matching in an arrangement that causes walk-off in the angular direction. A first wavelength conversion unit (for example, the wavelength conversion unit 30 in the embodiment) that is incident and wavelength-converted and a second nonlinear optical crystal (for example, the wavelength conversion optical element 36 in the embodiment) are arranged in the first angular direction. Used in angular phase matching with an arrangement that causes a walk-off in an orthogonal angular direction, the laser beam emitted from the first wavelength converter and the other laser beam (emitted from the first laser output unit) When both the laser beam and the laser beam emitted from the second laser output unit are incident on the first wavelength conversion unit, the laser beam emitted from the first wavelength conversion unit) is incident and wavelength converted. Change at least one of a phase matching state in the conversion unit (for example, the wavelength conversion unit 30 in the embodiment) and the first nonlinear optical crystal and a phase matching state in the second nonlinear optical crystal, and depending on the amount of phase mismatch The light source device is configured to include a beam control device that changes the emission optical path of the laser light emitted from the second wavelength conversion unit by changing the beam pointing.

なお、前記ビーム制御装置は、前記第1レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長及び前記第2レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長の少なくともいずれかを変化させることにより、前記第1、第2非線形光学結晶における位相不整合量を変化させるように構成することができる。   The beam control device may change at least one of the wavelength of the laser beam emitted from the first laser output unit and the wavelength of the laser beam emitted from the second laser output unit, thereby changing the first laser output unit. The phase mismatch amount in the second nonlinear optical crystal can be changed.

この場合において、前記第1及び第2レーザ出力部の少なくともいずれかは、パルス発振するレーザ光源と、このレーザ光源により発生されたパルス状のレーザ光の一部を切り出して出射させる光変調器とを備え、前記ビーム制御装置が、光変調器による切り出しタイミングを変化させることにより、出射されるレーザ光の波長を変化させるように構成することが一つの好ましい態様である。   In this case, at least one of the first and second laser output units includes a pulsed laser light source, an optical modulator that cuts out and emits a part of the pulsed laser light generated by the laser light source, and It is one preferable aspect that the beam control device is configured to change the wavelength of the emitted laser light by changing the extraction timing by the optical modulator.

なお、レーザ光を出射する第3レーザ出力部をさらに備えるとともに、前記第1、第2、第3レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくともいずれかが前記第1波長変換部に入射され、第1波長変換部から出射されたレーザ光及び第1、第2、第3レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくとも他のいずれかが第2波長変換部に入射され(第1〜第3レーザ出力部から出射されたレーザ光が全て第1波長変換部に入射する場合には第1波長変換部から出射されたレーザ光)、前記ビーム制御装置は、第1、第2、第3レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長の少なくともいずれか二つを変化させることにより、前記第1、第2非線形光学結晶における位相不整合量を変化させ、前記第2波長変換部から出射されるレーザ光の出射光路を光軸に直交する任意方向に調整可能に構成することも好ましい態様である。 In addition, while further comprising a third laser output unit that emits laser light, at least one of the laser beams emitted from the first, second, and third laser output units is incident on the first wavelength conversion unit, At least one of the laser light emitted from the first wavelength conversion unit and the laser light emitted from the first, second, and third laser output units is incident on the second wavelength conversion unit (first to third). When all of the laser light emitted from the laser output unit is incident on the first wavelength conversion unit, the beam control device includes the first, second, and third lasers. By changing at least any two of the wavelengths of the laser light emitted from the output unit, the amount of phase mismatch in the first and second nonlinear optical crystals is changed and emitted from the second wavelength conversion unit. Laser light emission It is also preferable to adjustably configured in any direction perpendicular to the road to the optical axis.

以上の本発明において、前記第2波長変換部から出射されたレーザ光の光軸直交方向の位置を検出するビーム位置検出器を備え、前記ビーム制御装置が、ビーム位置検出器により検出されたレーザ光の光軸直交方向位置に基づいてレーザ光の出射光路を調整するように構成することが好ましい態様である。 In the present invention described above, the laser beam detector includes a beam position detector that detects the position of the laser beam emitted from the second wavelength conversion unit in the direction orthogonal to the optical axis, and the beam controller detects the laser beam detected by the beam position detector. It is a preferable aspect that the configuration is such that the emission optical path of the laser light is adjusted based on the position perpendicular to the optical axis of the light.

本発明の光源装置によれば、ウォークオフの角度が直交する方向で配置された第1、第2非線形光学結晶の少なくともいずれかに位相不整合量を与えてビームポインティングを変化させることにより、第2非線形光学結晶から出射されるレーザ光の出射光路が制御される。すなわち、第1非線形光学結晶に位相不整合量を与えることにより第1の角度方向(例えばX軸方向)にビームポインティングを変化させ、第2非線形光学結晶に位相不整合量を与えることにより第1の角度方向と直交する角度方向(例えばY軸方向)にビームポインティングを変化させ、これにより第2非線形光学結晶から出射されるレーザ光の出射光路をX−Y平面内の任意方向に変化させることができる。このため、ミラー制御系を用いない斬新な構成で、レーザ光の出射光路を制御可能な光源装置を提供することができる。なお、第1、第2レーザ出力部から出射されたレーザ光の一方を第1非線形光学結晶に入射させ、他方を第2非線形光学結晶に入射させるような場合でも、第1非線形光学結晶と第2非線形光学結晶とを近接配置することにより第2非線形光学結晶でのビームの重なりを保持することができる。また、第1非線形光学結晶と第2非線形光学結晶との間にレンズを配置し、レンズの焦点位置に第2非線形光学結晶を配置することにより、第1非線形光学結晶から出射されるレーザ光のポインティング変化に拘わらず良好なビームの重ね合わせを確保することができる。   According to the light source device of the present invention, the beam pointing is changed by giving a phase mismatch amount to at least one of the first and second nonlinear optical crystals arranged in the direction in which the walk-off angle is orthogonal. 2 The emission path of the laser beam emitted from the nonlinear optical crystal is controlled. That is, by giving a phase mismatch amount to the first nonlinear optical crystal, the beam pointing is changed in the first angular direction (for example, the X-axis direction), and by giving a phase mismatch amount to the second nonlinear optical crystal, the first nonlinear optical crystal is given. The beam pointing is changed in an angle direction (for example, the Y-axis direction) orthogonal to the angle direction of the laser beam, thereby changing the emission optical path of the laser light emitted from the second nonlinear optical crystal in an arbitrary direction in the XY plane. be able to. For this reason, it is possible to provide a light source device capable of controlling the emission optical path of laser light with a novel configuration that does not use a mirror control system. Even when one of the laser beams emitted from the first and second laser output units is incident on the first nonlinear optical crystal and the other is incident on the second nonlinear optical crystal, the first nonlinear optical crystal and the first nonlinear optical crystal By arranging the two nonlinear optical crystals close to each other, it is possible to maintain the beam overlap in the second nonlinear optical crystal. Further, by arranging a lens between the first nonlinear optical crystal and the second nonlinear optical crystal and arranging the second nonlinear optical crystal at the focal position of the lens, the laser beam emitted from the first nonlinear optical crystal Good beam superposition can be ensured regardless of pointing changes.

なお、ビーム制御装置が、第1レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長及び第2レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長の少なくともいずれかを変化させることにより、第1、第2非線形光学結晶における位相不整合量を変化させるような構成によれば、取り扱いが容易な波長領域を利用して比較的簡明な構成で上記効果を有する光源装置を提供することができる。この場合において、レーザ光源により発生されたパルス状のレーザ光の一部を切り出して出射させる光変調器を備え、光変調器による切り出しタイミングを変化させることにより、出射されるレーザ光の波長を変化させるような構成によれば、パルス光の1パルス単位(ナノ秒〜ミリ秒単位)でレーザ光の出射光路を制御可能な光源装置を提供することができる。   The beam control device changes at least one of the wavelength of the laser beam emitted from the first laser output unit and the wavelength of the laser beam emitted from the second laser output unit, whereby the first and second nonlinearities are changed. According to the configuration in which the amount of phase mismatch in the optical crystal is changed, it is possible to provide a light source device having the above effects with a relatively simple configuration using a wavelength region that is easy to handle. In this case, an optical modulator that cuts out and emits a part of the pulsed laser beam generated by the laser light source is provided, and the wavelength of the emitted laser beam is changed by changing the extraction timing by the optical modulator. According to such a configuration, it is possible to provide a light source device capable of controlling the emission light path of the laser light in units of one pulse of the pulsed light (nanosecond to millisecond).

さらに、第2波長変換部から出射されたレーザ光の光軸直交方向の位置を検出するビーム位置検出器を備え、ビーム制御装置が、ビーム位置検出器により検出されたレーザ光の光軸直交方向位置に基づいてレーザ光の出射光路を調整するような構成によれば、ビームポインティングの安定性が高い光源装置を提供することができる。 Furthermore, a beam position detector that detects the position of the laser beam emitted from the second wavelength conversion unit in the direction orthogonal to the optical axis is provided, and the beam control device detects the position of the laser beam detected by the beam position detector in the direction orthogonal to the optical axis. According to the configuration in which the laser beam emission path is adjusted based on the position, a light source device with high beam pointing stability can be provided.

本発明を例示する光源装置の概要構成図である。It is a schematic block diagram of the light source device which illustrates this invention. 波長変換部の構成例を示す概要構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of a wavelength converter. 7倍波発生用の非線形光学結晶について、高調波出力及びビームポインティングの位相不整合に対する依存性を示した図表である。It is the graph which showed the dependence with respect to the phase mismatch of a harmonic output and beam pointing about the nonlinear optical crystal for 7th harmonic generation. 8倍波発生用の非線形光学結晶について、高調波出力及びビームポインティングの位相不整合に対する依存性を示した図表である。It is the graph which showed the dependence with respect to the phase mismatch of a harmonic output and beam pointing about the nonlinear optical crystal for 8th harmonic generation. 第1構成形態のレーザ光発生部の概要構成図である。It is a schematic block diagram of the laser beam generation part of a 1st structure form. レーザ光発生部が発生するパルス光と、光変調器の透過率との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the pulsed light which a laser beam generation part generate | occur | produces, and the transmittance | permeability of an optical modulator.

以下、本発明を実施するための形態について、本発明を適用した光源装置1の概要構成を例示する図1を参照しながら説明する。本実施形態では、レーザ顕微鏡や形状測定器などの光学検査装置に好適に用いられる光源装置を例として説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. 1 illustrating a schematic configuration of a light source device 1 to which the present invention is applied. In the present embodiment, a light source device suitably used for an optical inspection apparatus such as a laser microscope or a shape measuring instrument will be described as an example.

光源装置1は、大別的には、レーザ光を発生させるレーザ光発生部10と、レーザ光発生部10により発生されたレーザ光を増幅する光増幅部20と、光増幅部20により増幅されたレーザ光を波長変換して出力する波長変換部30と、光源装置1を構成する各部の作動を制御する制御装置8とを備えて構成される。実施形態には、レーザ光発生部10及び光増幅部20が並列3系統からなる構成例を示しており、説明の便宜上、図1における上方から第1系列、第2系列、第3系列と称して説明する。なお、図1中に一点鎖線で囲む領域が、特許請求の範囲における第1〜第3レーザ出力部に相当し、以降説明する実施形態においては、第1レーザ出力部II、第2レーザ出力部III、第3レーザ出力部Iとなる。   Broadly speaking, the light source device 1 is amplified by a laser light generation unit 10 that generates laser light, an optical amplification unit 20 that amplifies the laser light generated by the laser light generation unit 10, and an optical amplification unit 20. The wavelength conversion unit 30 that converts the wavelength of the laser light that is output and the control device 8 that controls the operation of each unit of the light source device 1 are configured. In the embodiment, a configuration example in which the laser light generation unit 10 and the optical amplification unit 20 include three parallel systems is shown. For convenience of explanation, they are referred to as a first series, a second series, and a third series from above in FIG. I will explain. In addition, the area | region enclosed with a dashed-dotted line in FIG. 1 is equivalent to the 1st-3rd laser output part in a claim, and in embodiment described below, in 1st laser output part II and 2nd laser output part III, the third laser output unit I.

レーザ光発生部10は、第1,第2,第3の各系列に設けられ、赤外〜可視領域において所定波長のパルス状のレーザ光(以下、便宜的に「シード光」Lsという)を発生するレーザ光源11,12,13と、各レーザ光源により発生されたシード光の一部を切り出して短パルスのシード光(以下、便宜的に「パルスシード光」Lpという)を出射させる光変調器15,16,17とを備えて構成される。   The laser light generator 10 is provided in each of the first, second, and third series, and emits pulsed laser light having a predetermined wavelength in the infrared to visible regions (hereinafter referred to as “seed light” Ls for convenience). Light modulation for generating laser light sources 11, 12, 13 to be generated and a part of the seed light generated by each laser light source to emit a short pulse seed light (hereinafter referred to as “pulse seed light” Lp for convenience) And 15, 16, and 17.

レーザ光源11,12,13は、光源装置1の出力波長、及び波長変換部30の構成に応じて各々適宜な発振波長、発振形態のものを用いることができるが、本実施形態では、レーザ光源11〜13として発振波長1.5[μm]帯のDFB半導体レーザを用い、ペルチェ素子等を利用した温度調整器により温度制御した状態で発振させることにより、いずれも波長λ=1.544[μm]の単一波長のシード光を発生させる構成を示す。DFB半導体レーザは、励起電流を波形制御することにより任意強度でCW発振またはパルス発振させることができる。光源装置1においては、制御装置8がレーザ光源11〜13の作動を制御し、各レーザ光源から繰り返し周波数が数百[kHz]〜数[MHz]程度、パルス幅1〜20[nsec]程度の単一波長のシード光Ls(Ls1,Ls2,Ls3)を発生させる。なお、以下では、レーザ光源11〜13を、適宜「DFB半導体レーザ」とも表記する。 As the laser light sources 11, 12, and 13, those having an appropriate oscillation wavelength and oscillation form can be used according to the output wavelength of the light source device 1 and the configuration of the wavelength conversion unit 30. In this embodiment, the laser light source is used. By using a DFB semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.5 [μm] band as 11 to 13 and oscillating in a state where the temperature is controlled by a temperature regulator using a Peltier element or the like, the wavelength λ = 1.544 [μm]. ] Shows a configuration for generating seed light having a single wavelength. The DFB semiconductor laser can be oscillated or pulsed at an arbitrary intensity by controlling the waveform of the excitation current. In the light source device 1, the control device 8 controls the operation of the laser light sources 11 to 13, and the repetition frequency from each laser light source is about several hundreds [kHz] to several [MHz] and the pulse width is about 1 to 20 [nsec]. A single wavelength seed light Ls (Ls 1 , Ls 2 , Ls 3 ) is generated. Hereinafter, the laser light sources 11 to 13 are also referred to as “DFB semiconductor laser” as appropriate.

光変調器15,16,17は、第1,第2,第3系列のレーザ光源により発生されたシード光Lsの一部を各々時間的に切り出して出射する。光変調器15〜17として、例えば、電気光学変調器(EOM)が用いられる。光変調器15〜17は、制御装置8により各レーザ光源11〜13と同期制御され、レーザ光源が発生したパルス幅1〜20[nsec]のシード光Lsからパルス幅0.3〜1[nsec]程度の光パルスを切り出し、切り出されたパルスシード光Lp(Lp1,Lp2,Lp3)がレーザ光発生部10から出射される。 The optical modulators 15, 16, and 17 respectively cut out a part of the seed light Ls generated by the first, second, and third series laser light sources and emit it. For example, electro-optic modulators (EOM) are used as the optical modulators 15 to 17. The optical modulators 15 to 17 are synchronously controlled with the laser light sources 11 to 13 by the control device 8, and the pulse widths 0.3 to 1 [nsec] from the seed light Ls having the pulse widths 1 to 20 [nsec] generated by the laser light sources. ], And the extracted pulse seed light Lp (Lp 1 , Lp 2 , Lp 3 ) is emitted from the laser light generator 10.

光増幅部20は、系列ごとに設けられたファイバー光増幅器21,22,23を主体として構成され、レーザ光発生部10から出射されたパルスシード光Lp(Lp1,Lp2,Lp3)を、波長変換部30の構成や求められる高調波出力に応じて各ファイバー光増幅器で増幅する。波長1.5[μm]帯の赤外光を増幅するファイバー光増幅器21〜23として、例えば、半導体レーザ励起のエルビウム(Er)・ドープ・ファイバー光増幅器(EDFA)やラマン・レーザ励起のEDFAが用いられる。ファイバー光増幅器21〜23により増幅された光(以下、便宜的に「パルス光」という)La(La1,La2,La3)は、光増幅部20から出射され波長変換部30に入射される。 The optical amplifying unit 20 is mainly composed of fiber optical amplifiers 21, 22 and 23 provided for each series, and receives pulse seed light Lp (Lp 1 , Lp 2 , Lp 3 ) emitted from the laser light generating unit 10. Amplification is performed by each fiber optical amplifier in accordance with the configuration of the wavelength converter 30 and the required harmonic output. Examples of fiber optical amplifiers 21 to 23 that amplify infrared light having a wavelength of 1.5 [μm] band include erbium (Er) -doped fiber optical amplifier (EDFA) pumped by semiconductor laser and EDFA pumped by Raman laser. Used. Light (hereinafter referred to as “pulse light” for convenience) La (La 1 , La 2 , La 3 ) amplified by the fiber optical amplifiers 21 to 23 is emitted from the optical amplification unit 20 and is incident on the wavelength conversion unit 30. The

波長変換部30は、光増幅部20から入射するパルス光Laを、光源装置1の仕様に応じた波長に変換して出力する。ここで、本発明の光源装置1は、波長変換部30に、直交方向にウォークオフを生じる二つの非線形光学結晶が直列に配置される構成を含むものであればよく、波長変換部30に入射するパルス光La(La1,La2,La3)の波長や波長変換部30から出射される出力光の波長、当該波長に変換するための波長変換部30の具体的な構成(波長変換光学素子の組み合わせや配置等)は、既に公知の種々の形態に適用することができる。 The wavelength conversion unit 30 converts the pulsed light La incident from the optical amplification unit 20 into a wavelength corresponding to the specification of the light source device 1 and outputs the converted wavelength. Here, the light source device 1 of the present invention only needs to include a configuration in which two nonlinear optical crystals that cause a walk-off in the orthogonal direction are arranged in series in the wavelength conversion unit 30, and enter the wavelength conversion unit 30. The wavelength of the pulsed light La (La 1 , La 2 , La 3 ) to be output, the wavelength of the output light emitted from the wavelength conversion unit 30, and the specific configuration of the wavelength conversion unit 30 for converting into the wavelength (wavelength conversion optics) The combination and arrangement of the elements can be applied to various known forms.

本実施形態では、波長λ=1.544[μm]の基本波を、8倍波に相当する波長λ=193[nm]の紫外波に変換する構成を代表例として図2に例示し、この構成について説明する。なお、図2において、光路上に楕円形で示す図形はコリメータレンズや集光レンズであり、個々の説明を省略する。また、P偏光を矢印で、S偏光を○中に点のある印で示し、基本波をω、そのn倍波をnωで示す。   In this embodiment, a configuration for converting a fundamental wave having a wavelength λ = 1.544 [μm] into an ultraviolet wave having a wavelength λ = 193 [nm] corresponding to an eighth harmonic is illustrated in FIG. 2 as a representative example. The configuration will be described. In FIG. 2, the ellipse on the optical path is a collimator lens or a condensing lens, and the description thereof is omitted. Further, P-polarized light is indicated by an arrow, S-polarized light is indicated by a dot in the circle, a fundamental wave is indicated by ω, and an n-fold wave thereof is indicated by nω.

波長変換部30は、6つの波長変換光学素子31〜36を主体として構成される。第1系列のファイバー光増幅器21により増幅され波長変換部30に入射した周波数ω(基本波)のパルス光La1は、この系列に設けられた波長変換光学素子によりω→2ω→3ω→5ωの順に波長変換される。第2系列のファイバー光増幅器22により増幅され波長変換部30に入射した周波数ωのパルス光La2は、この系列に設けられた波長変換光学素子によりω→2ωに波長変換される。そして、第1系列の5倍波と第2系列の2倍波の和周波発生により7倍波7ωが発生され、この7倍波と第3系列のファイバー光増幅器23により増幅された周波数ωのパルス光La3の和周波発生により8倍波8ωが生成される。 The wavelength conversion unit 30 is mainly composed of six wavelength conversion optical elements 31 to 36. The pulsed light La 1 having the frequency ω (fundamental wave) that has been amplified by the first series of fiber optical amplifiers 21 and entered the wavelength conversion section 30 is changed to ω → 2ω → 3ω → 5ω by the wavelength conversion optical element provided in this series. Wavelength conversion is performed in order. The pulsed light La 2 having the frequency ω that is amplified by the second-series fiber optical amplifier 22 and incident on the wavelength conversion unit 30 is wavelength-converted from ω → 2ω by the wavelength conversion optical element provided in this series. Then, a 7th harmonic wave 7ω is generated by the sum frequency generation of the 5th harmonic wave of the 1st series and the 2nd harmonic wave of the 2nd series, and the 7th harmonic wave and the frequency ω amplified by the fiber optical amplifier 23 of the 3rd series are generated. The eighth harmonic wave 8ω is generated by the sum frequency generation of the pulsed light La 3 .

第1系列では、ファイバー光増幅器21から出射したP偏光の基本波(パルス光)La1が波長変換光学素子31に集光入射され、P偏光の2倍波(2ω)が発生される。発生した2倍波と波長変換光学素子31を透過した基本波は、波長変換光学素子32に集光入射し、和周波発生によりS偏光の3倍波(3ω)が発生される。2倍波発生用の波長変換光学素子31としてPPLN結晶、3倍波発生用の波長変換光学素子32としてLBO結晶が例示されるが、波長変換光学素子31として、PPKTP結晶、PPSLT結晶、LBO結晶等を用いることもできる。 In the first series, a P-polarized fundamental wave (pulsed light) La 1 emitted from the fiber optical amplifier 21 is condensed and incident on the wavelength conversion optical element 31, and a P-polarized double wave (2ω) is generated. The generated second harmonic wave and the fundamental wave transmitted through the wavelength conversion optical element 31 are condensed and incident on the wavelength conversion optical element 32, and a third harmonic wave (3ω) of S-polarized light is generated by sum frequency generation. Examples of the wavelength conversion optical element 31 for generating the second harmonic wave include a PPLN crystal and an LBO crystal as the wavelength conversion optical element 32 for generating the third harmonic wave. The wavelength conversion optical element 31 includes a PPKTP crystal, a PPSLT crystal, and an LBO crystal. Etc. can also be used.

波長変換光学素子32により発生されたS偏光の3倍波と、波長変換光学素子32を透過したP偏光の基本波および2倍波は、2波長波長板41を透過させて2倍波だけをS偏光に変換する。ともにS偏光になった2倍波および3倍波は、波長変換光学素子33に集光入射させ、和周波発生によりP偏光の5倍波(5ω)を発生させる。5倍波発生用の波長変換光学素子33として、例えばLBO結晶が用いられるが、BBO結晶、CBO結晶を用いることもできる。波長変換光学素子33から出射された5倍波はシリンドリカルレンズ42v,42hにより整形し、ダイクロイックミラー43に入射させる。   The S-polarized third harmonic wave generated by the wavelength conversion optical element 32 and the P-polarized fundamental wave and the second harmonic wave transmitted through the wavelength conversion optical element 32 are transmitted through the two-wavelength wavelength plate 41 and only the second harmonic wave is transmitted. Convert to S-polarized light. The second harmonic and the third harmonic, both of which are S-polarized light, are collected and incident on the wavelength conversion optical element 33, and the fifth harmonic (5ω) of the P-polarized light is generated by sum frequency generation. As the wavelength converting optical element 33 for generating the fifth harmonic wave, for example, an LBO crystal is used, but a BBO crystal or a CBO crystal can also be used. The fifth harmonic wave emitted from the wavelength conversion optical element 33 is shaped by the cylindrical lenses 42v and 42h and is incident on the dichroic mirror 43.

第2系列では、ファイバー光増幅器22から出射したP偏光の基本波(パルス光)La2が波長変換光学素子34に集光入射され、P偏光の2倍波(2ω)を発生される。波長変換光学素子34により発生された2倍波は、ダイクロイックミラー44に入射させる。2倍波発生用の波長変換光学素子34は、波長変換光学素子31と同様の結晶が用いられる。 In the second series, the P-polarized fundamental wave (pulse light) La 2 emitted from the fiber optical amplifier 22 is condensed and incident on the wavelength conversion optical element 34 to generate a P-polarized double wave (2ω). The second harmonic generated by the wavelength conversion optical element 34 is incident on the dichroic mirror 44. The wavelength conversion optical element 34 for generating the second harmonic wave uses the same crystal as the wavelength conversion optical element 31.

第3系列では、ファイバー光増幅器23から出射した基本波(パルス光)La3をS偏光で波長変換部30に入射させ、波長変換することなくダイクロイックミラー44に入射させる。 In the third series, the fundamental wave (pulse light) La 3 emitted from the fiber optical amplifier 23 is incident on the wavelength conversion unit 30 as S-polarized light, and is incident on the dichroic mirror 44 without wavelength conversion.

ダイクロイックミラー44は、基本波の波長帯域の光を透過し、2倍波の波長帯域の光を反射するように構成されており、ダイクロイックミラー44を透過したS偏光の基本波と、ダイクロイックミラー44で反射されたP偏光の2倍波とが同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー43に入射する。ダイクロイックミラー43は、基本波および2倍波の波長帯域の光を透過し、5倍波の波長帯域の光を反射するように構成されており、ダイクロイックミラー43を透過したS偏光の基本波およびP偏光の2倍波と、ダイクロイックミラー43で反射されたP偏光の5倍波とが同軸に重ね合わされて波長変換光学素子35に入射する。   The dichroic mirror 44 is configured to transmit light in the fundamental wavelength band and reflect light in the second harmonic wavelength band. The S-polarized fundamental wave transmitted through the dichroic mirror 44 and the dichroic mirror 44. The second harmonic wave of the P-polarized light reflected by the laser beam is superimposed on the same axis and enters the dichroic mirror 43. The dichroic mirror 43 is configured to transmit light in the fundamental and second harmonic wavelength bands and reflect light in the fifth harmonic wavelength band. The dichroic mirror 43 transmits the fundamental wave of S-polarized light transmitted through the dichroic mirror 43 and The P-polarized second harmonic wave and the P-polarized fifth harmonic wave reflected by the dichroic mirror 43 are coaxially superimposed and incident on the wavelength conversion optical element 35.

波長変換光学素子35では、P偏光の2倍波(2ω)とP偏光の5倍波(5ω)による和周波発生が行われ、7倍波(7ω)が発生される。7倍波発生用の波長変換光学素子35として、例えば、CLBO結晶(CsLiB610結晶)が、タイプIの角度位相整合(CPM:Critical Phase Matching)で用いられる。 In the wavelength conversion optical element 35, sum frequency generation is performed by P-polarized second harmonic (2ω) and P-polarized fifth harmonic (5ω), and seventh harmonic (7ω) is generated. For example, a CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 crystal) is used for type I angular phase matching (CPM) as the wavelength conversion optical element 35 for generating the seventh harmonic wave.

波長変換光学素子35により発生されたS偏光の7倍波(7ω)と、波長変換光学素子35を透過したS偏光の基本波(ω)は、近接配置された波長変換光学素子36に入射し、和周波発生によりP偏光の8倍波(8ω)が発生される。8倍波発生用の波長変換光学素子36として、例えば、上記同様にCLBO結晶が、タイプIの角度位相整合で用いられる。   The 7th harmonic wave (7ω) of the S-polarized light generated by the wavelength conversion optical element 35 and the fundamental wave (ω) of the S-polarized light transmitted through the wavelength conversion optical element 35 are incident on the wavelength conversion optical element 36 disposed in proximity. The 8th harmonic wave (8ω) of the P-polarized light is generated by the sum frequency generation. As the wavelength conversion optical element 36 for generating the eighth harmonic wave, for example, a CLBO crystal is used in the type I angular phase matching as described above.

このようにして、光増幅部20から出力された波長1.544[μm]の基本波レーザ光が波長変換部30において順次波長変換され、波長変換部30から波長193[nm]の紫外光Lvが出射される。   In this manner, the fundamental laser beam having a wavelength of 1.544 [μm] output from the optical amplifier 20 is sequentially wavelength-converted by the wavelength converter 30, and the ultraviolet light Lv having a wavelength of 193 [nm] is output from the wavelength converter 30. Is emitted.

以上のように構成される光源装置1にあって、制御装置8に、波長変換光学素子35における位相整合状態、及び波長変換光学素子36における位相整合状態の少なくともいずれかを変化させ、位相不整合量に応じてビームポインティングを変化させることにより、波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を変化させるビーム制御装置80が備えられている。以下では、まず上記作用を実現するための原理から説明する。   In the light source device 1 configured as described above, the control device 8 is caused to change at least one of the phase matching state in the wavelength conversion optical element 35 and the phase matching state in the wavelength conversion optical element 36 to thereby achieve phase mismatch. A beam control device 80 is provided that changes the beam path of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion unit 30 by changing the beam pointing according to the amount. Hereinafter, the principle for realizing the above-described operation will be described first.

いま、波長変換部30に入射する基本波の周波数を変化させたとき、7倍波発生用の非線形光学結晶(波長変換光学素子)35での位相不整合量の変化Δk7、8倍波発生用の非線形光学結晶(波長変換光学素子)36での位相不整合量の変化Δk8は、下記(1)式で与えられる。なお、非線形光学結晶35,36のウォークオフの方向は、それぞれ紙面に垂直、水平方向である。

Figure 0005397773
Now, when the frequency of the fundamental wave incident on the wavelength conversion unit 30 is changed, the change Δk 7 in the amount of phase mismatch in the nonlinear optical crystal (wavelength conversion optical element) 35 for generating the seventh harmonic wave, and the eighth harmonic wave generation. The change Δk 8 in the amount of phase mismatch in the non-linear optical crystal (wavelength conversion optical element) 36 is given by the following equation (1). Note that the directions of the walk-off of the nonlinear optical crystals 35 and 36 are respectively perpendicular and horizontal to the paper surface.
Figure 0005397773

ここで、位相不整合量の変化は、本来的には、d(Δki)のように表わされるが、本明細書においては、記載表現簡略化のため、Δkiと表記する。なお、(1)式中のαiiは結晶材料の持つ分散から決まり、例えばα2は、結晶の屈折率nを用いて以下のように求められる。

Figure 0005397773
Here, the change in the amount of phase mismatch is inherently expressed as d (Δk i ), but in this specification, it is expressed as Δk i for the purpose of simplifying the description. In the equation (1), α i and β i are determined from the dispersion of the crystal material. For example, α 2 is obtained as follows using the refractive index n of the crystal.
Figure 0005397773

dfiはi倍波(i次高調波)の周波数シフトであり、7倍波及び8倍波では次式の関係がある。

Figure 0005397773
df i is the frequency shift of the i-th harmonic (i-th harmonic), and the seventh and eighth harmonics have the following relationship.
Figure 0005397773

上記(1),(3)式より、

Figure 0005397773
From the above formulas (1) and (3),
Figure 0005397773

ビームポインティングの変化Δθ及び位相不整合量の変化Δkは、以下に示す数値計算の結果からわかる通り、概ね比例関係にある。

Figure 0005397773
The change Δθ in beam pointing and the change Δk in the amount of phase mismatch are generally in a proportional relationship, as can be seen from the results of numerical calculations shown below.
Figure 0005397773

(5)式から、位相不整合量をΔk7変化させることにより、非線形光学結晶35から出射する7倍波のビームポインティングを垂直方向にΔθ7変化させることができ、位相不整合量をΔk8変化させることにより、非線形光学結晶36から出射する8倍波のビームポインティングを水平方向にΔθ8変化させることができることが分かる。また(4)式から、位相不整合量をΔk7変化させる手段として、2倍波及び5倍波の少なくともいずれかについて周波数(波長)を変化させればよく、位相不整合量をΔk8変化させる手段として、基本波、2倍波及び5倍波の少なくともいずれかの周波数(波長)を変化させればよいことが分かる。 From the equation (5), by changing the phase mismatch amount by Δk 7 , the beam pointing of the seventh harmonic wave emitted from the nonlinear optical crystal 35 can be changed by Δθ 7 in the vertical direction, and the phase mismatch amount can be changed by Δk 8. It can be seen that the beam pointing of the eighth harmonic wave emitted from the nonlinear optical crystal 36 can be changed by Δθ 8 in the horizontal direction by changing. Further, from equation (4), as a means for changing the phase mismatch amount by Δk 7 , it is only necessary to change the frequency (wavelength) for at least one of the second harmonic and the fifth harmonic, and the phase mismatch amount is changed by Δk 8. It can be seen that it is only necessary to change the frequency (wavelength) of at least one of the fundamental wave, the second harmonic wave, and the fifth harmonic wave as a means for performing this.

ここでは、簡単のため、第1系列のレーザ光源11から出射する基本波の波長を一定とし、7倍波発生用の非線形光学結晶35に入射する5倍波の波長を一定(df5=0)とする。 Here, for simplicity, the wavelength of the fundamental wave emitted from the first series of laser light sources 11 is constant, and the wavelength of the fifth harmonic wave incident on the nonlinear optical crystal 35 for generating the seventh harmonic wave is constant (df 5 = 0). ).

この場合、例えば、垂直方向にΔθのポインティング変化のみを発生させたいときには、(4)式より、第2系列の2倍波にdf2を与え、水平方向についてdk8=0になるように第3系列の基本波でdfを調整すれば良い。一方、水平方向にΔθ8のポインティング変化のみを発生させたいときには、第3系列の基本波についてdf1を与えれば良い。以上から、第3系列のdf1、と第2系列のdfを適宜に与えることで、任意のΔθ7、Δθ8の組み合わせを発生させることができ、これにより波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を、この出射光の光軸に直交する平面内の任意方向に変化させることができる。 In this case, for example, when it is desired to generate only a pointing change of Δθ 7 in the vertical direction, df 2 is given to the second harmonic of the second series from equation (4) so that dk 8 = 0 in the horizontal direction. What is necessary is just to adjust df 1 with the fundamental wave of the 3rd series. On the other hand, when it is desired to generate only a pointing change of Δθ 8 in the horizontal direction, df 1 may be given to the third series of fundamental waves. From the above, it is possible to generate an arbitrary combination of Δθ 7 and Δθ 8 by appropriately giving the third series df 1 and the second series df 2 , and the light is emitted from the wavelength conversion unit 30. The outgoing optical path of the ultraviolet light Lv can be changed in an arbitrary direction within a plane orthogonal to the optical axis of the outgoing light.

なお、ここでは、3つのレーザ光源11,12,13を使用しているが、(4)式から明らかなように、7倍波発生に用いる5倍波と2倍波をレーザ光源11の基本波から発生させ、8倍波発生に用いる基本波をレーザ光源13から発生させるようにしても良い。このような構成によれば、基本波(シード光)を発生するレーザ光源の数は2つで良く、光源装置1の構成を簡明化することができる。   Here, three laser light sources 11, 12, and 13 are used, but as is apparent from the equation (4), the fundamental of the laser light source 11 is the fifth harmonic and the second harmonic used for the seventh harmonic generation. The laser light source 13 may generate a fundamental wave that is generated from a wave and is used to generate an eighth harmonic wave. According to such a configuration, the number of laser light sources that generate the fundamental wave (seed light) may be two, and the configuration of the light source device 1 can be simplified.

次に、ビームポインティングと位相不整合の関係について具体的に説明する。図3及び図4に、高調波(異常光)のポインティングシフトΔθと位相不整合量Δkの関係を表す数値計算の結果を示す。この計算は、ビームの回折効果、ウォークオフ、入射基本波の枯渇などを含む一般的なものである。なお、計算方法の詳細については、例えば、[Smith and Bowers, Phase distortions in sum- and difference-frequency mixing in crystals, JOSA B, Vol.12, No.1, p.49-,(1995)]に開示されている。   Next, the relationship between beam pointing and phase mismatch will be specifically described. 3 and 4 show the results of numerical calculation representing the relationship between the pointing shift Δθ of harmonics (abnormal light) and the phase mismatch amount Δk. This calculation is general, including beam diffraction effects, walk-off, incident fundamental depletion, and the like. For details of the calculation method, see, for example, [Smith and Bowers, Phase distortions in sum- and difference-frequency mixing in crystals, JOSA B, Vol.12, No.1, p.49-, (1995)]. It is disclosed.

図3は、波長変換光学素子35としてCLBO結晶を用い、2倍波と5倍波の和周波発生により7倍波を発生させる場合の、高調波出力及びビームポインティングの位相不整合に対する依存性を示し、図4は、波長変換光学素子36としてCLBO結晶を用い、基本波と7倍波の和周波発生により8倍波を発生させる場合の、高調波出力及びビームポインティングの位相不整合に対する依存性を示したグラフである。   FIG. 3 shows the dependence of the harmonic output and beam pointing on the phase mismatch when a CLBO crystal is used as the wavelength conversion optical element 35 and the seventh harmonic is generated by the sum frequency generation of the second harmonic and the fifth harmonic. FIG. 4 shows the dependence of the harmonic output and beam pointing on the phase mismatch when a CLBO crystal is used as the wavelength conversion optical element 36 and an eighth harmonic is generated by the sum frequency generation of the fundamental wave and the seventh harmonic. It is the graph which showed.

両図において、横軸は位相不整合量Δk[rad/cm=cm-1]、縦軸は、位相不整合量Δk=0のときの高調波出力を1として規格化した規格化出力:Normalized efficiency、及びビームポインティング:Pointing[mrad]である。計算にあたり、入射波のビーム直径は200[μm]程度、結晶長はいずれも10[mm]とし、7倍波発生用のCLBO結晶のウォークオフ角は約10[mrad]、8倍波発生用のCLBO結晶のウォークオフ角は約38[mrad]とした。 In both figures, the horizontal axis is the phase mismatch amount Δk [rad / cm = cm −1 ], and the vertical axis is the normalized output that is normalized with the harmonic output when the phase mismatch amount Δk = 0 as 1. Efficiency and beam pointing: Pointing [mrad]. In the calculation, the beam diameter of the incident wave is about 200 [μm], the crystal length is 10 [mm], and the CLBO crystal for 7th harmonic generation has a walk-off angle of about 10 [mrad] for 8th harmonic generation. The walk-off angle of the CLBO crystal was about 38 [mrad].

図示するように、位相不整合Δkを与えると、高調波(7倍波、8倍波)の規格化出力が変化するとともに、ビームポインティングも変化する。これらの変化は、規格化出力がΔk=0を最大として正負方向ともなだらかに低下するのに対し、ビームポインティングはΔkの変化に伴い一次的に線形変化する。   As shown in the figure, when the phase mismatch Δk is given, the normalized output of the harmonics (seventh harmonic and eighth harmonic) changes, and the beam pointing also changes. These changes are such that the normalized output gradually decreases in both positive and negative directions with Δk = 0 as the maximum, whereas beam pointing changes linearly linearly as Δk changes.

この変化は、図3中に付記するように、CLBO結晶による7倍波発生において、ポインティングと位相不整合の関係は、Δθ7/Δk7≒0.12[mrad・cm]であることがわかる。また、図4中に付記するように、CLBO結晶による8倍波発生において、ポインティングと位相不整合の関係は、Δθ8/Δk8≒0.07[mrad・cm]であることがわかる。 As shown in FIG. 3, this change indicates that the relationship between pointing and phase mismatch is Δθ 7 / Δk 7 ≈0.12 [mrad · cm] in the seventh harmonic generation by the CLBO crystal. . As can be seen from FIG. 4, in the generation of the eighth harmonic wave by the CLBO crystal, the relationship between the pointing and the phase mismatch is Δθ 8 / Δk 8 ≈0.07 [mrad · cm].

一方、Δk=1[cm-1]を発生させるのに必要な波長シフトについては、CLBO結晶を用いた7倍波発生(2ω+5ω→7ω)のプロセスでは、2倍波(2ω)の波長変化Δλ2=0.041[nm]が、Δk7=1[cm-1]に対応する。これを2倍波のもととなる基本波の波長変化に換算すると、基本波(ω)での波長変化Δλ1=0.082[nm]である。また、CLBO結晶を用いた8倍波発生(ω+7ω→8ω)のプロセスでは、基本波(ω)の波長変化Δλ1=0.086[nm]が、Δk8=1[cm-1]に対応する。 On the other hand, regarding the wavelength shift necessary to generate Δk = 1 [cm −1 ], in the process of the 7th harmonic generation (2ω + 5ω → 7ω) using the CLBO crystal, the wavelength change Δλ of the 2nd harmonic (2ω). 2 = 0.041 [nm] corresponds to Δk 7 = 1 [cm −1 ]. When this is converted into the wavelength change of the fundamental wave that is the basis of the second harmonic wave, the wavelength change Δλ 1 = 0.082 [nm] at the fundamental wave (ω). In addition, in the process of the eighth harmonic generation (ω + 7ω → 8ω) using the CLBO crystal, the wavelength change Δλ 1 = 0.086 [nm] of the fundamental wave (ω) corresponds to Δk 8 = 1 [cm −1 ]. To do.

まとめると、7倍波,8倍波ともに、Δk=1[cm-1]を与えることで100[μrad]程度のポインティングシフトを発生させることができ、Δk=1[cm-1]を発生させるには、基本波の波長λ1を約0.08[nm]変化させれば良いことが分かる。 In summary, by giving Δk = 1 [cm −1 ] for both the 7th and 8th harmonics, a pointing shift of about 100 [μrad] can be generated, and Δk = 1 [cm −1 ] is generated. It can be seen that the wavelength λ 1 of the fundamental wave may be changed by about 0.08 [nm].

レーザ光源11〜13として用いるDFB半導体レーザの発振波長は、駆動電流Iを変化させると、これに伴ってわずかに変化する。この駆動電流Iの変化に対する発振波長λの変化の度合いは、DFB半導体レーザの型式等により異なるが、一般的に、Δλ/ΔI=0.015[nm/mA]程度である。従って、0.08[nm]程度の波長シフトを発生させるには、レーザ光源12,13の駆動電流を5[mA]程度変化させれば良い。なお、シード光発生時におけるDFB半導体レーザの駆動電流Iは、通常ではI=100[mA]程度であり、この程度の駆動電流変化は十分かつ高速で制御可能である。   When the drive current I is changed, the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser used as the laser light sources 11 to 13 slightly changes. The degree of change of the oscillation wavelength λ with respect to the change of the drive current I varies depending on the model of the DFB semiconductor laser, but is generally about Δλ / ΔI = 0.015 [nm / mA]. Therefore, in order to generate a wavelength shift of about 0.08 [nm], the drive currents of the laser light sources 12 and 13 may be changed by about 5 [mA]. Note that the drive current I of the DFB semiconductor laser when the seed light is generated is normally about I = 100 [mA], and such a change in the drive current can be controlled sufficiently and at high speed.

また、図3及び図4から、位相不整合量Δkを−1〜+1[cm-1]まで変化させ、これにより−100〜+100[μrad]の範囲でポインティングシフトを発生させたとしても、高調波出力は、Δk=0の最適位相整合状態に対して90%以上を確保でき、かつ、位相不整合Δkが−1[cm-1]のときと1[cm-1]のときとで、ほぼ同じ出力を得ることができる。従って、レーザ光源12,13の駆動電流を制御し、波長変換部30に入射する基本波の波長を制御することにより、波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を高速で任意方向に調整可能であることが理解される。 3 and 4, even if the phase mismatch amount Δk is changed from −1 to +1 [cm −1 ] and thereby a pointing shift is generated in the range of −100 to +100 [μrad], the harmonics are increased. The wave output can ensure 90% or more with respect to the optimal phase matching state of Δk = 0, and when the phase mismatch Δk is −1 [cm −1 ] and 1 [cm −1 ], Almost the same output can be obtained. Therefore, by controlling the drive current of the laser light sources 12 and 13 and controlling the wavelength of the fundamental wave incident on the wavelength conversion unit 30, the emission path of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion unit 30 can be arbitrarily set at high speed. It is understood that the direction is adjustable.

このように、波長変換部30に入射する基本波の波長を変化させて位相不整合Δkを変化させる手法によれば、短波長の高調波領域と比較して、取り扱いが容易な基本波領域を利用して簡明な構成で上記効果を有する光源装置を提供することができる。   Thus, according to the method of changing the phase mismatch Δk by changing the wavelength of the fundamental wave incident on the wavelength conversion unit 30, the fundamental wave region that is easy to handle is compared with the harmonic region of the short wavelength. A light source device having the above effects can be provided with a simple configuration.

次に、波長変換部30に入射する基本波の波長を変化させる具体的な手法について説明する。本構成形態では、レーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lpの波長を変化させることにより、波長変換部30に入射するパルス光Laの波長を変化させる二つの構成形態を例示する。第1構成形態のレーザ光発生部10の概要構成を図5に示す。なお、図5では、3系統からなるレーザ光発生部10のうち、代表例として第3系統のみを示している。   Next, a specific method for changing the wavelength of the fundamental wave incident on the wavelength conversion unit 30 will be described. In this configuration mode, two configuration modes are illustrated in which the wavelength of the pulsed light La incident on the wavelength conversion unit 30 is changed by changing the wavelength of the pulse seed light Lp emitted from the laser beam generation unit 10. A schematic configuration of the laser beam generator 10 of the first configuration mode is shown in FIG. In FIG. 5, only the third system is shown as a representative example of the three laser beam generation units 10.

レーザ光発生部10は、DFB半導体レーザからなりパルス状のシード光Ls(Ls3)を発生するレーザ光源13と、レーザ光源13により発生されたシード光Lsの一部を切り出して出射させる光変調器15とを備え、制御装置8に設けられたビーム制御装置80が、光変調器15による光パルスの切り出しタイミングを変化させることにより、レーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lp(Lp3)の波長を変化させるように構成される。そのため、光変調器15は、DFB半導体レーザ13の発振周波数よりも高速でオン/オフ動作可能な光学素子が用いられ、例えば、電気光学変調器(EOM)が用いられる。光変調器15は、制御装置8に設けられたビーム制御装置80によりレーザ光源(DFB半導体レーザ)13と同期制御される。 The laser beam generator 10 is a DFB semiconductor laser and generates a pulsed seed beam Ls (Ls 3 ), and a light modulation that cuts out and emits a part of the seed beam Ls generated by the laser beam source 13. The beam control device 80 provided in the control device 8 changes the timing of extraction of the optical pulse by the optical modulator 15 to change the pulse seed light Lp (Lp 3) emitted from the laser light generator 10. ) To change the wavelength. Therefore, the optical modulator 15 is an optical element that can be turned on / off faster than the oscillation frequency of the DFB semiconductor laser 13, and for example, an electro-optic modulator (EOM) is used. The optical modulator 15 is synchronously controlled with the laser light source (DFB semiconductor laser) 13 by a beam control device 80 provided in the control device 8.

ビーム制御装置80は、各部の作動を同期制御するための基準となるクロック81、クロック81を基準として所定間隔でトリガパルスを発生するトリガパルス発生器82、トリガパルス発生器82から入力されるトリガパルスに基づいて、DFB半導体レーザ(レーザ光源)13を駆動するレーザ駆動信号S13を生成するレーザ駆動信号生成部83、トリガパルス発生器82から入力されるトリガパルスを所定範囲で遅延させるトリガパルス遅延部84、トリガパルス遅延部84を介して入力されるトリガパルスに基づいて光変調器15を駆動するパルス変調信号S15を生成するパルス変調信号生成部85などから構成される。   The beam controller 80 includes a clock 81 serving as a reference for synchronously controlling the operation of each unit, a trigger pulse generator 82 that generates a trigger pulse at a predetermined interval based on the clock 81, and a trigger input from the trigger pulse generator 82 A trigger pulse delay that delays a trigger pulse input from a trigger pulse generator 82 within a predetermined range based on the pulse, a laser drive signal generator 83 that generates a laser drive signal S13 that drives a DFB semiconductor laser (laser light source) 13 Unit 84, a pulse modulation signal generation unit 85 that generates a pulse modulation signal S15 that drives the optical modulator 15 based on the trigger pulse input via the trigger pulse delay unit 84, and the like.

レーザ駆動信号生成部83は、トリガパルス発生器82から入力されるトリガパルスに応答してDFB半導体レーザ13を駆動するレーザ駆動信号S13を生成し、DFB半導体レーザ13に出力してパルス発振させる。レーザ駆動信号S13は、繰り返し周波数が数百[kHz]〜数[MHz]程度、パルス幅1〜20[nsec]程度のパルス信号である。パルス変調信号生成部85は、トリガパルス遅延部84を介してトリガパルス発生器82から入力されるトリガパルスに応答し、光変調器15を駆動するパルス変調信号S15を生成して光変調器15に出力する。パルス変調信号S15は、パルス幅がレーザ駆動信号S13よりも狭く、立ち上がりがレーザ駆動信号よりも所定時間遅延して出力される。   The laser drive signal generator 83 generates a laser drive signal S13 for driving the DFB semiconductor laser 13 in response to the trigger pulse input from the trigger pulse generator 82, and outputs the laser drive signal S13 to the DFB semiconductor laser 13 for pulse oscillation. The laser drive signal S13 is a pulse signal having a repetition frequency of about several hundred [kHz] to several [MHz] and a pulse width of about 1 to 20 [nsec]. The pulse modulation signal generator 85 generates a pulse modulation signal S15 for driving the optical modulator 15 in response to the trigger pulse input from the trigger pulse generator 82 via the trigger pulse delay unit 84 to generate the optical modulator 15. Output to. The pulse modulation signal S15 has a pulse width narrower than that of the laser drive signal S13 and is output with a rising time delayed by a predetermined time from the laser drive signal.

図6は、レーザ駆動信号S13により発生されるシード光Lsの光パルスと、パルス変調信号S15による光変調器15の透過率Tとの関係を例示したものである。この実施例においては、繰り返し周波数1[MHz]、パルス幅10[nsec]で、強度変調をかけたレーザ駆動信号S13をDFB半導体レーザ13に出力し、図のようなレーザ駆動信号に比例したパルス波形のシード光Lsを発生させ、パルス幅が1[nsec]程度のパルス変調信号S15を光変調器15に出力し、図のように透過率Tを変化させてシード光Lsの一部を切り出す場合を例示する。なお、図6の縦軸は、シード光Lsに関しては光強度、光変調器15に関しては透過率を示し、パルス発振されるシード光Lsのひとつの光パルスについて各波形を示している。   FIG. 6 illustrates the relationship between the optical pulse of the seed light Ls generated by the laser drive signal S13 and the transmittance T of the optical modulator 15 by the pulse modulation signal S15. In this embodiment, an intensity-modulated laser drive signal S13 is output to the DFB semiconductor laser 13 at a repetition frequency of 1 [MHz] and a pulse width of 10 [nsec], and a pulse proportional to the laser drive signal as shown in the figure. A waveform seed light Ls is generated, a pulse modulation signal S15 having a pulse width of about 1 [nsec] is output to the optical modulator 15, and a part of the seed light Ls is cut out by changing the transmittance T as shown in the figure. The case is illustrated. The vertical axis in FIG. 6 indicates the light intensity with respect to the seed light Ls and the transmittance with respect to the optical modulator 15, and indicates each waveform for one optical pulse of the seed light Ls that is pulse-oscillated.

ここで、DFB半導体レーザ13は温度制御されており、本実施形態において発振波長はλ1=1.544[μm]を基準とした狭帯域化された光である。一方、既述したように、DFB半導体レーザ13は、駆動電流が変化すると発振波長がわずかに変化し、そのレートはΔλ/ΔI=0.015[nm/mA]程度である。そのため、DFB半導体レーザ13の駆動電流を5[mA]程度変化させれば、発振波長λ1を0.08[nm]程度シフトさせることができ、8倍波発生用の非線形光学結晶36でΔk8=1[cm-1]を与えることができる。 Here, the temperature of the DFB semiconductor laser 13 is controlled, and in this embodiment, the oscillation wavelength is light with a narrow band based on λ 1 = 1.544 [μm]. On the other hand, as described above, the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser 13 slightly changes when the drive current changes, and the rate is about Δλ / ΔI = 0.015 [nm / mA]. Therefore, if the drive current of the DFB semiconductor laser 13 is changed by about 5 [mA], the oscillation wavelength λ 1 can be shifted by about 0.08 [nm]. 8 = 1 [cm −1 ] can be given.

第1構成形態のレーザ光発生部では、駆動電流I=100[mA]に対して、例えば±10%程度範囲で強度変調をかけたレーザ駆動信号S13によりDFB半導体レーザ13をパルス発振させ、トリガパルス遅延部84によりレーザ駆動信号S13に対するパルス変調信号S15の遅延時間、すなわち光パルスの切り出しタイミングを変化させることによりレーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lpの波長を変化させる。   In the laser beam generator of the first configuration, the DFB semiconductor laser 13 is pulse-oscillated by a laser drive signal S13 that is intensity-modulated in a range of about ± 10% with respect to the drive current I = 100 [mA], for example. The pulse delay unit 84 changes the wavelength of the pulse seed light Lp emitted from the laser beam generation unit 10 by changing the delay time of the pulse modulation signal S15 with respect to the laser drive signal S13, that is, the extraction timing of the optical pulse.

具体的には、駆動電流I=100[mA]で発振波長が1.544[μm](Δk8=0)となるようにDFB半導体レーザ13の温度を調整しておき、駆動電流Iが110から90[mA]に減少する傾斜パルス形状のレーザ駆動信号S13によりDFB半導体レーザ13を駆動する。そして、トリガパルス遅延部84により光パルスの切り出しタイミングを変化させ、例えば駆動電流I=95[mA]の部分の光パルスを切り出して、レーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lpの波長を変化させる。 Specifically, the temperature of the DFB semiconductor laser 13 is adjusted so that the drive current I = 100 [mA] and the oscillation wavelength is 1.544 [μm] (Δk 8 = 0). The DFB semiconductor laser 13 is driven by a laser drive signal S13 having an inclined pulse shape that decreases from 90 to 90 [mA]. Then, the trigger pulse delay unit 84 changes the cut-out timing of the optical pulse, for example, cuts out the optical pulse in the portion of the drive current I = 95 [mA], and sets the wavelength of the pulse seed light Lp emitted from the laser beam generator 10. Change.

第2構成形態のレーザ光発生部では、中心的な駆動電流I=100[mA]に対し、駆動電流を直接制御する。すなわち、駆動電流I=100[mA]で発振波長が1.544[μm](Δk8=0)となるようにDFB半導体レーザ13の温度を調整しておき、オン時の駆動電流が一定(フラットトップ)の矩形パルス形状のレーザ駆動信号S13によりDFB半導体レーザ13を駆動する。そして、オン時の駆動電流Iを、例えば90〜110[mA]の範囲で直接制御することにより、レーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lpの波長を変化させる。 In the laser beam generator of the second configuration form, the drive current is directly controlled with respect to the central drive current I = 100 [mA]. That is, the temperature of the DFB semiconductor laser 13 is adjusted so that the oscillation current is 1.544 [μm] (Δk 8 = 0) at the drive current I = 100 [mA], and the drive current at the time of ON is constant ( The DFB semiconductor laser 13 is driven by a laser drive signal S13 having a flat top rectangular pulse shape. Then, the wavelength of the pulse seed light Lp emitted from the laser light generation unit 10 is changed by directly controlling the driving current I at the time of on, for example, in the range of 90 to 110 [mA].

以上は、DFB半導体レーザの駆動電流(励起強度)を変化させ、これにより発振波長を変化させる構成を説明したが、DFB半導体レーザの発振波長を直接変化させるように構成してもよい。例えば、レーザ光源12,13として、[μsec]〜[nsec]オーダーで高速に波長チューニング可能なDFB半導体レーザを用い、ビーム制御装置80が、DFB半導体レーザの発振波長を直接制御するように構成することができる。   In the above, the configuration in which the drive current (excitation intensity) of the DFB semiconductor laser is changed and the oscillation wavelength is changed by this is described. However, the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser may be directly changed. For example, as the laser light sources 12 and 13, DFB semiconductor lasers that can be tuned at high speed in the order of [μsec] to [nsec] are used, and the beam control device 80 is configured to directly control the oscillation wavelength of the DFB semiconductor lasers. be able to.

このような高速の波長チューニング可能なDFB半導体レーザとして、2つのDFB部と、その間に設けられた位相シフト部とを有し、位相シフト部に注入する電流を制御することにより発振波長を調整可能とした電流制御波長可変DFB半導体レーザが例示される。このような構成(第3構成形態)によれば、位相シフト部への注入電流を制御することでDFB半導体レーザの発振波長を直接、高速に制御することができる。   As such a high-speed wavelength-tunable DFB semiconductor laser, it has two DFB sections and a phase shift section provided between them, and the oscillation wavelength can be adjusted by controlling the current injected into the phase shift section. The current control wavelength tunable DFB semiconductor laser is exemplified. According to such a configuration (third configuration form), the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser can be directly controlled at high speed by controlling the injection current to the phase shift unit.

以上説明したような構成によれば、数百[kHz]〜数[MHz]程度でパルス発振するDFB半導体レーザ(レーザ光源)の光パルス1パルス単位、すなわち[μsec]〜[nsec]オーダーで光源装置1から出射される紫外光Lvの出射光路を変化させることができる。   According to the configuration described above, the light source is in units of one pulse of a DFB semiconductor laser (laser light source) that oscillates at several hundred [kHz] to several [MHz], that is, in the order of [μsec] to [nsec]. The emission optical path of the ultraviolet light Lv emitted from the apparatus 1 can be changed.

次に、波長変換部30から出射される紫外光のビームポインティングを一定化させる光源装置の構成について図1を参照しながら説明する。この光源装置1は、波長変換部30の出力光軸上に設けられ、波長変換光学素子36から出射された紫外光Lvの一部を取り出す光学素子51と、取り出された紫外光Lvの光軸直交方向の位置を検出するビーム位置検出器55とからなるポインティング検出部50をさらに備えて構成され、ビーム制御装置80が、ビーム位置検出器55により検出された紫外光Lvの光軸直交方向の位置に応じて、レーザ光発生部10から出射するパルスシード光Lp(既述した実施形態においてLp2,Lp3)の波長を変化させ、波長変換部30から出射される紫外光の出射光路を一定化させる。 Next, the configuration of the light source device that makes the beam pointing of the ultraviolet light emitted from the wavelength conversion unit 30 constant will be described with reference to FIG. The light source device 1 is provided on the output optical axis of the wavelength conversion unit 30, an optical element 51 that extracts a part of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion optical element 36, and the optical axis of the extracted ultraviolet light Lv. A pointing detection unit 50 including a beam position detector 55 for detecting a position in the orthogonal direction is further provided, and the beam control device 80 is arranged in the direction orthogonal to the optical axis of the ultraviolet light Lv detected by the beam position detector 55. Depending on the position, the wavelength of the pulse seed light Lp (Lp 2 , Lp 3 in the above-described embodiment) emitted from the laser light generator 10 is changed, and the emission optical path of the ultraviolet light emitted from the wavelength converter 30 Is made constant.

光学素子51は、例えば部分反射鏡が用いられ、波長変換光学素子36から出射された紫外光Lvの0.1〜1%程度を反射して、ビーム位置検出器55に入射させる。ビーム位置検出器55は、入射された紫外光ビームの水平方向及び垂直方向の位置を検出し、水平方向及び垂直方向の検出信号(ビーム位置検出信号という)をビーム制御装置80に出力する。レーザ光のビーム位置を高速・高精度に検出する位置検出器は種々のものがあるが、例えば4分割されたフォトダイオードからなる位置検出器が例示される。   For example, a partial reflection mirror is used as the optical element 51, and reflects about 0.1 to 1% of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion optical element 36 so as to enter the beam position detector 55. The beam position detector 55 detects the horizontal and vertical positions of the incident ultraviolet light beam and outputs horizontal and vertical detection signals (referred to as beam position detection signals) to the beam controller 80. There are various types of position detectors that detect the beam position of the laser light with high speed and high accuracy. For example, a position detector composed of four divided photodiodes is exemplified.

ビーム制御装置80は、ビーム位置検出器55から入力されるビーム位置検出信号に基づいて、波長変換光学素子36から出射された紫外光Lvのポインティング変化を算出し、これを補正するようにパルスシード光Lpの波長を変化させて、波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を一定化させる。   The beam controller 80 calculates a pointing change of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion optical element 36 based on the beam position detection signal input from the beam position detector 55, and corrects the pulse seed so as to correct it. By changing the wavelength of the light Lp, the emission optical path of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength conversion unit 30 is made constant.

例えば、ビーム位置検出器55から入力される位置検出信号により、出力ビームのポインティングが水平方向に100[μrad]変動したと判断されるとき、ビーム制御装置80は、DFB半導体レーザ13の駆動電流を5[mA]程度変化させて出力ビームに逆方向に100[μrad]のポインティングシフトを発生させ、波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を一定化させる。同様に、位置検出信号から算出される出力ビームのポインティングが垂直方向に50[μrad]変動したと判断されるとき、ビーム制御装置80は、DFB半導体レーザ12の駆動電流を2.5[mA]程度変化させて逆方向に50[μrad]のポインティングシフトを発生させ、波長変換部30から出射される紫外光Lvの出射光路を一定化させる。   For example, when it is determined by the position detection signal input from the beam position detector 55 that the pointing of the output beam has fluctuated by 100 [μrad] in the horizontal direction, the beam controller 80 determines the drive current of the DFB semiconductor laser 13. By changing about 5 [mA], a pointing shift of 100 [μrad] is generated in the opposite direction to the output beam, and the outgoing optical path of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength converter 30 is made constant. Similarly, when it is determined that the pointing of the output beam calculated from the position detection signal fluctuates by 50 [μrad] in the vertical direction, the beam control device 80 sets the drive current of the DFB semiconductor laser 12 to 2.5 [mA]. By changing the degree, a pointing shift of 50 [μrad] is generated in the reverse direction, and the emission optical path of the ultraviolet light Lv emitted from the wavelength converter 30 is made constant.

このような構成によれば、波長変換光学素子36から出射される紫外光のポインティング変動が高速でフィードバック制御され、出力光の出射光路が一定化されるため、ポインティングの安定性が高い光源装置を提供することができる。   According to such a configuration, the pointing fluctuation of the ultraviolet light emitted from the wavelength conversion optical element 36 is feedback-controlled at high speed, and the output light path of the output light is made constant, so that the light source device having high pointing stability Can be provided.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、レーザ光発生部から出射される基本波の波長をλ=1.544[μm]とし、8倍波であるλ=193[nm]の紫外光を発生させる場合について例示したが、本発明は、波長変換部30に、直交方向にウォークオフを生じる二つの非線形光学結晶が直列に配置される構成を含むものであればよく、波長変換部に入射するパルス光Laの波長や波長変換部30から出射される出力光の波長、当該波長に変換するための波長変換部30の具体的な構成等は、適宜に構成し同様の効果を得ることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the embodiment, the case where the wavelength of the fundamental wave emitted from the laser light generation unit is λ = 1.544 [μm] and ultraviolet light of λ = 193 [nm] that is an eighth harmonic is generated is illustrated. However, the present invention is not limited as long as the wavelength converter 30 includes a configuration in which two nonlinear optical crystals that cause a walk-off in the orthogonal direction are arranged in series. The wavelength of the pulsed light La incident on the wavelength converter Further, the wavelength of the output light emitted from the wavelength conversion unit 30, the specific configuration of the wavelength conversion unit 30 for converting to the wavelength, and the like can be appropriately configured to obtain the same effect.

I 第3レーザ出力部
II 第1レーザ出力部
III 第2レーザ出力部
1 光源装置
8 制御装置
10 レーザ光発生部
11,12,13 レーザ光源
15,16,17 光変調器
20 光増幅部
21,22,23 ファイバー光増幅器
30 波長変換部(第1波長変換部、第2波長変換部)
31〜36 波長変換光学素子(35:第1非線形光学結晶、36:第2非線形光学結晶)
50 ポインティング検出部
51 ビーム位置検出器
80 ビーム制御装置
I Third laser output section
II First laser output section
III Second laser output unit 1 Light source device 8 Control device 10 Laser light generation unit 11, 12, 13 Laser light source 15, 16, 17 Optical modulator 20 Optical amplification unit 21, 22, 23 Fiber optical amplifier 30 Wavelength conversion unit (first 1 wavelength conversion unit, 2nd wavelength conversion unit)
31-36 Wavelength conversion optical element (35: first nonlinear optical crystal, 36: second nonlinear optical crystal)
50 Pointing detector 51 Beam position detector 80 Beam control device

Claims (4)

各々レーザ光を出射する第1レーザ出力部及び第2レーザ出力部と、
第1非線形光学結晶が第1の角度方向にウォークオフを生じる配置の角度位相整合で用いられ、前記第1レーザ出力部から出射されたレーザ光及び前記第2レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくとも一方のレーザ光が入射して波長変換される第1波長変換部と、
第2非線形光学結晶が前記第1の角度方向と直交する角度方向にウォークオフを生じる配置の角度位相整合で用いられ、前記第1波長変換部から出射されたレーザ光及び他方のレーザ光が入射して波長変換される第2波長変換部と、
前記第1レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長及び前記第2レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長の少なくともいずれかを変化させることにより、前記第1、第2非線形光学結晶における位相不整合量を変化させ、位相不整合量に応じてビームポインティングを変化させることにより、前記第2波長変換部から出射されるレーザ光の出射光路を変化させるビーム制御装置とを備えたことを特徴とする光源装置。
A first laser output unit and a second laser output unit for emitting laser beams,
A laser beam emitted from the first laser output unit and a laser beam emitted from the second laser output unit are used for angular phase matching in which the first nonlinear optical crystal is arranged to cause a walk-off in the first angular direction. A first wavelength conversion unit that receives and converts at least one of the laser beams;
The second nonlinear optical crystal is used for angular phase matching in which a walk-off occurs in an angular direction orthogonal to the first angular direction, and the laser beam emitted from the first wavelength conversion unit and the other laser beam are incident A second wavelength conversion unit for wavelength conversion,
The phase in the first and second nonlinear optical crystals is changed by changing at least one of the wavelength of the laser beam emitted from the first laser output unit and the wavelength of the laser beam emitted from the second laser output unit. A beam control device that changes an emission optical path of the laser light emitted from the second wavelength conversion unit by changing the mismatch amount and changing the beam pointing according to the phase mismatch amount. A light source device.
前記第1及び第2レーザ出力部の少なくともいずれかは、パルス発振するレーザ光源と、前記レーザ光源により発生されたパルス状のレーザ光の一部を切り出して出射させる光変調器とを備え、
前記ビーム制御装置が、前記光変調器による切り出しタイミングを変化させることにより、出射されるレーザ光の波長を変化させるように構成したことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
At least one of the first and second laser output units includes a pulsed laser light source, and an optical modulator that cuts out and emits a part of the pulsed laser light generated by the laser light source,
2. The light source device according to claim 1 , wherein the beam control device is configured to change a wavelength of emitted laser light by changing a cut-out timing by the optical modulator. 3.
レーザ光を出射する第3レーザ出力部をさらに備えるとともに、前記第1、第2、第3レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくともいずれかが前記第1波長変換部に入射され、
前記第1波長変換部から出射されたレーザ光及び前記第1、第2、第3レーザ出力部から出射されたレーザ光の少なくとも他のいずれかが前記第2波長変換部に入射され、
前記ビーム制御装置は、前記第1、第2、第3レーザ出力部から出射されるレーザ光の波長の少なくともいずれか二つを変化させることにより、前記第1、第2非線形光学結晶における位相不整合量を変化させ、前記第2波長変換部から出射されるレーザ光の出射光路を光軸に直交する任意方向に調整可能に構成したことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
A third laser output unit that emits laser light is further provided, and at least one of the laser beams emitted from the first, second, and third laser output units is incident on the first wavelength conversion unit,
At least one of the laser light emitted from the first wavelength conversion unit and the laser light emitted from the first, second, and third laser output units is incident on the second wavelength conversion unit,
The beam control device changes the phase error in the first and second nonlinear optical crystals by changing at least two of the wavelengths of the laser beams emitted from the first, second, and third laser output units. 2. The light source device according to claim 1, wherein a matching amount is changed, and an emission optical path of laser light emitted from the second wavelength conversion unit is adjustable in an arbitrary direction orthogonal to the optical axis.
前記第2波長変換部から出射されたレーザ光の光軸直交方向の位置を検出するビーム位置検出器を備え、
前記ビーム制御装置が、前記ビーム位置検出器により検出されたレーザ光の光軸直交方向位置に基づいてレーザ光の出射光路を調整するように構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光源装置。
A beam position detector for detecting the position of the laser beam emitted from the second wavelength conversion unit in the direction perpendicular to the optical axis;
The beam control device, of claims 1 to 3, characterized by being configured to adjust the emission light path of the laser beam on the basis of the direction perpendicular to the optical axis position of the laser light detected by the beam position detector The light source device according to any one of the above.
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