JPH03150889A - 波長可変型レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は出力されるレーザ光の波長を変えることがで
きる波長可変型レーザ装置に関する。

（従来の技術） 波長可変型レーザ装置としてたとえばＫｒＰエキシマレ
ーザでは、２４８．４ｒｖの波長を中心にして±０．３
ｒｖの範囲の波長のレーザ光を発振させることが可能で
ある。レーザ光の用途によっては発振波長幅を数ｐｍま
で狭くし、かつ発振可能波長域内の特定の波長で発振さ
せることが要求されることがある。このような場合、レ
ーザ装置の光軸内にグレーティング、エタロン、プリズ
ムなどの波長選択素子からなる狭帯域化ユニットを設け
、この狭帯域化ユニットによって波長の狭帯域化や選択
を行うようにしている。

レーザ光を特定の波長で発振させるには波長のフィード
バック制御が必要であり、従来は第２図乃至第４図に示
すように行われていた。

まず、第２図にもとずいて説明する。同図中１はたとえ
ばＫｒＦエキシマレーザなどのレーザ励起部である。こ
のレーザ励起部１の一端側には狭帯域化ユニット２が配
置され、他端側には出力ミラー３が配置されている。上
記狭帯域化ユニット２はたとえばグレーティングとプリ
ズムなどから形成され、上記グレーティングの傾き角度
を制御することによって特定の波長だけを選択できるよ
うになっている。したがって、上記出力ミラー３からは
上記狭帯域化ユニット２でチューニングされた波長のレ
ーザ光りが出力されるようになっている。

上記出力ミラー３から出力されたレーザ光りは４５度の
角度で傾斜して配置された第１のビームスプリッタ４に
よってその一部が波長モニタ５に入Ｑ・ｊされる。この
波長モニタ５はここに入射したレーザ光りの波長を検出
し、その検出信号を制御装置６に人力する。この制御装
置６は上記検出信号に応じた出力を駆動部７に出力し、
それによってこの駆動部７が上記狭帯域化ユニット２の
グレーティングの角度を制御し、出力ミラー３から出力
されるレーザ光りの波長を制御するようになっている。

上記波長モニタ５は通常エタロン、結像レンズ、ライン
センサなどから構成され、上記エタロンと結像レンズと
によってレーザ光りのフリンジパターンを形成し、その
フリンジパターンのラインセンサ上における位置を検出
することで上記レーザ光りの波長を算出するようになっ
ている。この波長モニタ５のエタロンなどは温度や圧力
などの外部環境の影響を受は易い。したがって、波長モ
ニタ５によりレーザ光りの波長を高精度に測定するには
第２図に示されるように波長モニタ５を密閉容器８に収
容するとともに、この密閉容器８の外の 周部ｉ温度が温度調節器９によって温度制御され、それ
によって上記波長モニタ５の温度や圧力を一定に保つよ
うにしている。

そのため、装置全体が大型化するばかりか、密閉容器８
内部の温度が安定するまでにかなりの時間を要するから
、非常に使いずらいということがあった。

第３図は密閉容器８や温度調節器９を用いて波長モニタ
５の温度や圧力を制御するということをせず、第１のビ
ームスプリッタ４と波長モニタ５との間の光路に、図示
しない駆動源によって矢印方向に進退駆動される移動ミ
ラー１１が配置されている。この移動ミラー１１は上記
第１のビームスプリッタ４と逆方向に４５度の角度で傾
斜しており、この反射面１１ａにはたとえば水銀ランプ
や鉄ランプなどの光源１２からの既知の波長の参照光Ｂ
が入射されるようになっている。

このような構成においては、上記移動ミラー１１を第１
のビームスプリッタ４と波長モニタ５との間の光路に進
入させ、光源１２からの参照光Ｂを上記波長モニタ５に
入射させる。上記参照光Ｂの波長は既知であるから、そ
れによって波長モニタ５を校正することができる。波長
モニタ５を校正したのち、移動ミラー１１を後退させ、
出力ミラー３から出力されるレーザ光りを上記波長モニ
タ５に入射させれば、そのレーザ光りの波長を正確に検
出することができる。したがって、その検出信号が制御
装置６に入力されれば、駆動部７を介して狭帯域化ユニ
ット２により、レーザ光りの波長が所定の値に制御され
ることになる。つまり、波長モニタ５が外部環境の影響
を受けても、その影響を光源１２からの参照光Ｂで校正
することができる。

しかしながら、このような構成によると、移動ミラー１
１を駆動させる機構が必要となるから、構成の大型化や
複雑化を招くということがあるばかりか、所定の波長を
出力する光源１２が用意できない場合もある。

第４図は第１のビームスプリッタ４から取出されたレー
ザ光りの一部を吸収セル１３に入射させる。この吸収セ
ル１３は特定の波長の光を吸収するようになっている。

吸収セル１３で吸収されない光は受光素子１４で受光さ
れる。そして、この受光素子１４からの信号が制御装置
６に入力されると、この制御装置６によって駆動部７が
制御されて上記出力ミラー３から所定の波長のレーザ光
Ｌが出力されるようになっている。

したがって、受光素子１３が受光する光量が最小となる
よう狭帯域化ユニット２を制御すれば、出力ミラー３か
ら出力されるレーザ光りの波長を吸収セル１３が吸収す
る波長と同じに設定することができる。

しかしながら、このような構成によると、上記吸収セル
１３が吸収する特定の波長のレーザ光りを確実に出力さ
せることができるものの、その特定波長からずれた波長
のレーザ光りは出力させることができないということが
あり、使用範囲が制限されてしまう。

（発明が解決しようとする課８） このように、従来は出力ミラーから出力されるレーザ光
の波長を簡単な構成で確実に、しかも特定の波長だけに
制限されることなく制御するということができなかった
。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、構成の複雑化を招かず、しかも制御
できる波長に制限を受けることのない波長可変型レーザ
装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、レーザ励起部と、このレーザ励
起部の一端側に配置され上記レーザ励起部で発生される
レーザ光を所定の波長に狭帯域化する狭帯域化ユニット
と、上記レーザ励起部の他端側に配置された出力ミラー
と、この出力ミラーから出力されたレーザ光の一部を取
出しこのレーザ光を特定の波長の光を吸収する吸収セル
と光の波長を検出する波長モニタとに入射させる光学手
段と、上記吸収セルを通過したレーザ光の光量を検出す
る受光素子と、この受光素子による受光量が最小となる
よう上記狭帯域化ユニットを制御するとともに、そのと
きに上記出力ミラーから出力されるレーザ光によって上
記波長モニタを校正し、この校正された波長モニタから
の信号で上記狭帯域化ユニットを制御する制御装置とを
具備する。

このような構成によれば、吸収セルで吸収される既知の
波長のレーザ光で波長モニタを校正することができるか
ら、それによって波長モニタに入射するレーザ光の未知
の波長を正確に検出し、その検出信号にもとずいて出力
ミラーから出力されるレーザ光の波長を制御することが
できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図を参照して説明する
。図中２１は、たとえばＫｒＰエキシマレーザなどの波
長可変型レーザ装置のレーザ励起部である。このレーザ
励起部２１の一端側には狭帯域化ユニット２２が配置さ
れ、他端側には出力ミラー２３が配置されている。上記
狭帯域化ユニット２２はたとえばグレーティングとプリ
ズムなどから形成され、上記グレーティングの傾き角度
を制御することによって特定の波長だけを選択できるよ
うになっている。したがって、上記出力ミラー２３から
は上記狭帯域化ユニット２２でチューニングされた波長
のレーザ光りが出力されるようになっている。

上記出力ミラー２３から出力されたレーザ光りは光路に
対して４５度の角度で傾斜して配置された第１のビーム
スプリッタ２４に入射する。このレーザ光りの一部は上
記第１のビームスプリッタ２４で反射し、残りは透過す
る。第１のビームスプリッタ２４で反射したレーザ光り
は、上記第１のビームスプリッタ２４と平行に配置され
た第２のビームスプリッタ２５に入射し、その一部は透
過し、残りは反射する。

上記第２のビームスプリッタ２５を透過したレーザ光り
は特定の波長の光を吸収する吸収セル２６に入射する。

この吸収セル２６で吸収されなかった光は受光素子２７
に入射する。この受光素子２７は受光量に応じた１５号
を制御装置２８に出力するようになっている。

上記第２のビームスプリッタ２５で反射したレーザ光り
は波長モニタ２つに入射する。この波長モニタ２９は第
２図あるいは第３図に示した波長モニタ５と同様エタロ
ン、結像レンズ、ラインセンサ（詳細は図示せず）など
から形成されていて、エタロンを通過したレーザ光りが
フリンジバターンを形成し、これをラインセンサが読み
取ることでその波長を算出できるようになっている。そ
して、この波長モニタ２９で算出された値、つまり波長
モニタ２９からの検出信号は上記制御装置２８に人力さ
れるようになっている。この制御装置２８は上記狭帯域
化ユニット２２のグレーティングの傾斜角度を制御する
駆動部３１に制御信号を出力するようになっている。

上記構成の波長可変型レーザ装置において、出力ミラー
２３から出力されるレーザ光りの波長の制御は以下のご
とく行われる。すなわち、出力ミラー２３からレーザ光
りが出力されると、そのレーザ光りは第１のビームスプ
リッタ２５によって分けられ、その一部が第２のビーム
スプリッタ２５を透過して吸収セル２６に入射する。こ
の吸収セル２６は特定の波長の光を吸収するから、受光
索子２７が受光する光量が最小となるよう制御袋ｖ！ｔ
２８によって駆動部３１を介して狭帯域化ユニット２２
でレーザ光りの波長を制御すれば、上記出力ミラー２３
から出力されるレーザ光りの波長を知ることができる。

つまり、そのときのレーザ光りの波長は吸収セル２６が
吸収する波長と一致していることになる。

このように、出力ミラー２３から出力されるレーザ光り
の波長を既知の値に設定したならば、第２のビームスプ
リッタ２５で反射して波長モニタ２つに入射する既知の
波長のレーザ光りでこの波長モニタ２９を校正する。つ
まり、既知の波長のレーザ光りを波長モニタ２９に入射
させ、その波長のレーザ光りによって形成されるライン
センサ上におけるフリンジパターンの位置を記憶させれ
ば、上記波長モニタ２９をそのときの外部環境に応じて
補正することができる。

このようにして校正された波長モニタ２９に未知の波長
のレーザ光りが入射すれば、その波長モニタ２９のライ
ンセンサ上に既知の波長のレーザ光りによって形成され
たフリンジパターンと異なる位置にフリンジパターンが
形成されるから、そのフリンジパターンの位置を読み取
ることで未知のレーザ光りの波長を算出することができ
る。したがって、出力ミラー２３から出力されるレーザ
光りの波長を波長モニタ２９で検出しながら、その検出
信号に応じて制御装置２８により駆動部３１を介して狭
帯域化ユニット２２を駆動すれば、出力ミラー２３から
出力されるレーザ光りを所定の波長に設定することがで
きる。つまり、レーザ励起部２１から出力されるレーザ
光りの波長をフィードバック制御することができるから
、波長モニタ２９が外部環境の影響を受けても、それを
校正してレーザ光りを所望する波長に高精度に設定する
ことができる。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、吸収セルによって波長が
特定されたレーザ光で波長モニタを校正し、その校正さ
れた波長モニタからの信号で制御装置を介して狭帯域化
ユニットを制御するようにした。したがって、従来のよ
うに密閉容器や温度調節器を用いたり、移動ミラーや光
源を用いたすせずにすむから、装置を大型化させずにす
み、しかも発振されるレーザ光の波長を任意に設定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザ装置の構成図
、第２図乃至第４図はそれぞれ従来のレーザ装置を示す
構成図である。 ２１・・・レーザ励起部、２２・・・狭帯域化ユニット
、２３・・・出力ミラー　２４・・・第１のビームスプ
リッタ（光学手段）、２５・・・第２のビームスプリッ
タ（光学手段）、２６・・・吸収セル、２７・・・受光
素子、２８・・・制御装置、２９・・・波長モニタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に配置され
   上記レーザ励起部で発生されるレーザ光を所定の波長に
   狭帯域化する狭帯域化ユニットと、上記レーザ励起部の
   他端側に配置された出力ミラーと、この出力ミラーから
   出力されたレーザ光の一部を取出しこのレーザ光を特定
   の波長の光を吸収する吸収セルと光の波長を検出する波
   長モニタとに入射させる光学手段と、上記吸収セルを通
   過したレーザ光の光量を検出する受光素子と、この受光
   素子による受光量が最小となるよう上記狭帯域化ユニッ
   トを制御するとともに、そのときに上記出力ミラーから
   出力されるレーザ光によって上記波長モニタを校正し、
   この校正された波長モニタからの信号で上記狭帯域化ユ
   ニットを制御する制御装置とを具備したことを特徴とす
   る波長可変型レーザ装置。