JP6903325B2 - レーザ光源装置及び波長変換方法 - Google Patents
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Description
ここに、パルス幅Δt、スペクトル幅Δνは共に半値全幅(FWHM: Full Width Half Maximum )を示す。kはスペクトルの分布関数に依存し、ガウス型の場合は0.441、ハイパボリック関数(sech)型の場合は0.315となる。
図1には、本発明によるレーザ光源装置1の一例となる構成が示されている。レーザ光源装置1は、光源部1Aと、スイッチ機構の一例である光スイッチ部1Bと、固体増幅部1Cと、波長変換部1Dとが光軸Lに沿って配置され、さらに光源部1Aや波長変換部1D等を制御する制御部100を備えている。
そして、[数7]に[数1]、[数2]、[数9]、[数10]、[数11]、[数12]を代入して、P2ωについて解くことで自己加熱が生じる場合の波長変換出力を求めることができる。
加えて、図5(c)で明らかなように5mm長結晶に比べ15mm結晶の方がホルダー温度の変化量が少ないことが分かる。特に、5mm長結晶では266nmパワーに対する温度変化に非線形吸収とみられる高次の変化が生じていることが分かる。つまり、第2波長変換素子70の自己加熱による温度変動が第2波長変換素子70の温度許容範囲(半値幅)に収まるように結晶長が設定されていることが好ましい。
上述した実施形態では、種光源10としてDFBレーザを用い、ゲインスイッチング法を用いて種光を生成する構成を説明したが、種光源10としてモード同期レーザを用いてモード同期法により種光を生成するように構成してもよい。さらにパルス幅が20ピコ秒程度の種光を生成可能な任意の種光源を用いることも可能である。
例えば、図7に示すように、固体増幅器50で増幅されたパルス光が反射ミラーM2、光アイソレータISL2で反射されて次段の固体増幅器53でさらに増幅された後にミラーM20,M30を介して第1波長変換素子60に導かれるように構成してもよい。
1A:光源部
1B:光スイッチ部
1C:固体増幅部
1D:波長変換部
1E:第1波長変換部
1F:第2波長変換部
10:種光源
40:光スイッチ素子
50:固体増幅器
60:第1波長変換素子(LBO結晶)
70:第2波長変換素子(CLBO結晶)
72:調温素子
Claims (8)
- 赤外域のパルス光を種光として出力する種光源と、前記種光を増幅する固体増幅器と、前記固体増幅器から出力される種光を波長変換して深紫外域のパルス光を出力する非線形光学素子と、を備えているレーザ光源装置であって、
前記非線形光学素子は、前記種光を中間波長域のパルス光に波長変換する第1波長変換素子と、前記中間波長域のパルス光を深紫外域のパルス光に変換する第2波長変換素子を備えて構成され、
前記中間波長域のパルス光のスペクトル幅が、前記第2波長変換素子の波長許容幅以下になるように、前記固体増幅器の利得帯域及び増幅率が設定され、
前記第2波長変換素子の自己加熱による温度変動が前記第2波長変換素子の温度許容に収まるように結晶長が設定されているレーザ光源装置。 - 前記種光は、パルス幅が20ピコ秒以下に設定され、
前記固体増幅器は、中心波長に対して利得帯域が0.5〜1.0nmに設定され、少なくとも20dBの増幅率に設定されている請求項1記載のレーザ光源装置。 - 前記種光は、ゲインスイッチング法で得られるパルス光またはモード同期法で得られるパルス光が含まれる請求項1または2記載のレーザ光源装置。
- 前記第2波長変換素子へのパルス光の入射を一時的に停止するスイッチ機構を備えている請求項1から3の何れかに記載のレーザ光源装置。
- 種光源から赤外域のパルス光を種光として出力する種光生成ステップと、前記種光を固体増幅器で増幅する増幅ステップと、増幅された前記種光を第1波長変換素子により中間波長域のパルス光に波長変換する第1波長変換ステップと、中間波長域のパルス光を第2波長変換素子により深紫外域のパルス光に波長変換する第2波長変換ステップと、を備えている波長変換方法であって、
前記増幅ステップは、前記中間波長域のパルス光のスペクトル幅が前記第2波長変換素子の波長許容幅以下になるように、利得帯域及び増幅率が設定された固体増幅器により前記種光が増幅されるように構成され、
前記第2波長変換ステップは、自己加熱による温度変動が温度許容幅に収まるように設定された結晶長の前記第2波長変換素子により前記中間波長域のパルス光が波長変換されるように構成されている波長変換方法。 - 前記種光生成ステップは、前記種光源から20ピコ秒以下のパルス幅のパルス光が生成されるように構成され、
前記増幅ステップは、中心波長に対して利得帯域が0.5〜1.0nmに設定され、少なくとも20dBの増幅率に設定された固体増幅器により増幅されるように構成されている請求項5記載の波長変換方法。 - 前記種光生成ステップは、ゲインスイッチング法またはモード同期法を用いてパルス光を出力するように構成されている請求項5または6記載の波長変換方法。
- 前記第2波長変換ステップで前記第2波長変換素子へのパルス光の入射を一時的に停止するスイッチステップを備えている請求項5から7の何れかに記載の波長変換方法。
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