JPH03190178A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

ガスレーザ発振装置

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JPH03190178A
JPH03190178A JP1327295A JP32729589A JPH03190178A JP H03190178 A JPH03190178 A JP H03190178A JP 1327295 A JP1327295 A JP 1327295A JP 32729589 A JP32729589 A JP 32729589A JP H03190178 A JPH03190178 A JP H03190178A
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JP
Japan
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reflecting means
laser
main discharge
airtight container
reflecting
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Pending
Application number
JP1327295A
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English (en)
Inventor
Ken Ishikawa
憲 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/07Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076Folded-path lasers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

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−にの利用分野) 本発明はガスレーザ発振装置に係り、特に高出力の狭帯
域化したレーザ光を得る装置に関する。
(従来の技術) TEACO2レーザやエキシマレーザなど、放電部の断
面積が比較的大きな横励起型ガスレザ発振装置ではレー
ザビームの光学的特性を良好にするために、共振器ミラ
ー間にアパーチャを設け、発振ビームの光学的特性の良
好な部分のみを通過させてレーザ発振することが行われ
ていた。
このようなレーザ発振ではレーザ出力の一部が取り出さ
れるため、レーザ出力は低くなっていた。
このため、レーザ発振部の他にレーザ増幅部を設けて高
出力化を計っていた。
一方、大規模集積回路や、撮像素子等の集積度が益々高
密度化するにつれて、半導体製造プロセスにおけるリソ
グラフィ工程では波長の短い紫外域のレーザ光が利用さ
れつつある。リングラフィ工程で、半導体基板の表面に
塗布されたレジスト面にレーザ光を集光する集光レンズ
は、紫外域のレーザ光をよく透過させる石英から作られ
ているが、一般にこのような石英製の集光レンズは色収
差が十分補正されていないために、レーザ光の波長の狭
帯域化によってレーザ光の単色性を高め、色収差が投影
パターンに現れないようにしている。
狭帯域化されたレーザ光は狭帯域化の過程でのエネルギ
損失のため、元の出力に比べて173〜l/20程度ま
で低下していた。この出力低下を少なくする対策として
、上記のレーザ増幅部を設けることも行われているが、
たとえば「レーザ研究、第17巻第1号」に紹介されて
いる自己増幅方式と呼ばれる方式が知られている。この
方式は第4図に示すように、内部に一対の主放電電極(
1)、(2)を有し、両端に透過窓(3) 、 (4)
を形成したレーザ管(5)と、一方の透過窓(3)側に
、この透過窓(3)の下半分に対向して設けられた第1
のアパーチュア(6)、第1のエタロン(7)、光共振
器の一方をなす高反射ミラー(8)と、他方の透過窓(
4)側に、第1のアパーチュア(6)に同軸的に対向し
て設けられた第2のアパーチュア(9)、第2のエタロ
ン(lO)および所定角度に傾けられ共振器ミラーの他
方をなし角度調整自在になるグレーティング(11)と
、このグレーティング(11)で反射し、上記光共振器
外に出たレーザ光をレーザ管(5)の放電空間にビーム
エキスパンダ(12)を介して折り返す折り返しミラー
(13)とを備えた構成になっている。この構成では、
高反射ミラー(8)とグレーティング(11)間で発振
し狭帯域化され、グレーティング(11)から出力され
たレーザ光(Ll)は折り返しミラ(13)によって再
び放電空間に入って増幅され増幅ビーム(L2)となっ
て透過窓(3)から出力される。
(発明が解決しようとする課題) 上記のレーザ増幅部を設ける前者の技術では装置全体の
構成が大形になる問題があった。また、後者の構成では
放電空間がレーザ発振と増幅作用の空間とに別れ、狭帯
域化されたレーザ光は放電空間を1バスで増幅されるよ
うにしているため、放電空間の利用効率が良くない。そ
のため増幅が不十分となり、出力を十分に増加させるこ
とができなかった。本発明は横励起型のガスレーザ発振
装置において、断面積の小さい高出力のレーザ光を簡単
な構成で得られるガスレーザ発振装置を提供することを
目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 気密容器と、この気密容器内に対向して設けられた主放
電電極と、上記気密容器の一端側に設けられ上記主放電
電極の一方の主放電電極の放電面近傍に沿って光共振軸
に直交する軸上もしくは−1−肥土放電電極のそれぞれ
の上記光共振軸に沿う方向の両エツジ間近傍てレーザ発
振したレーザ光を主放電空間に反射する第1の反射手段
と、上記気密容器の他端側に設けられ上記第1の反射手
段で反射したレーザ光の中心部を通過させるアパチャと
、このアパーチャを通過したレーザ光を上記レーザ発振
した放電空間から離れる光路を形成するように上記主放
電空間に反射する第2の反射手段と、上記一端側に設け
られ上記第2の反射手段とによって他方の主放電電極の
放電面側へ折返し反射する第3の反射手段とを備え、上
記第2、第3の反射手段はどちらか一方の最終段の反射
光をレーザ出力させるように対峙している。放電部の一
部で発振したレーザ光は放電部で折返し増幅される。
(実施例) 以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は本発明の第1の実施例で、(20)は両端に透
過窓(21a) 、 (21b)が気密に取付けられ、
ガスレーザ媒質が所定の圧力で封入されたた気密容器で
、内部には主放電電極を構成する陰極(22)と、陽極
(23)とが対向して設けられている。
これら陰極(22)、陽極(23)は電源(24)に接
続しパルス放電制御されるようになっている。(25)
は気密容器(20)の一端側に設けられ紙面垂直方向を
長手方向とした長方形状の高反射ミラーからなる第1の
反射手段、(26)は気密容器(20)の他端側で第1
の反射手段(25)に対向して設けられ、同じく紙面垂
直方向を長手方向とした長方形状のアバ−チアで、この
アバ−チア(26)を通る光軸は陰極(22)の放電面
に近接している。また、同じく気密容器(20)の他端
側にはアバ−チア(26)を通過したレーザ光を主放電
部側へ反射する高反射ミラーからなり、第1の反射手段
(25)とファブリペロ−レーザ共振器を構成する第2
の反射手段(27)が設けられている。この第2の反射
手段(27)は主放電部の横断面積より大の反射面をも
ったミラーになっている。この第2の反射手段(27)
に対向し、はぼ同面積の反射面をもち、陽極(23)側
方向の端部に、第2図に示すような長方形をしたスリッ
ト状のレーザ光通過部(28)が形成された第3の反射
手段(29)が気密容器(20)の一端側に設けられて
いる。第2、第3の反射手段(27) 、 (29)は
アバ−チア(26)を通過したレーザ光を陽極(23)
の放電面側へ近づける折返し光路を形成するように、第
3の反射手段(29)は角度θだけ傾けられている。
上記の構成において、電源(24)からの高圧パルス電
流の供給で陰極(22)、陽極(23)の間でパルス主
放電が開始され、第1、第2の反射手段(25)、(2
7)によっていち早くレーザ発振が起こる。このレーザ
発振を起こした放電空間以外の放電空間は、第2の反射
手段(27)と多重反射して光共振器を構成する反射体
がないため、放電空間のレーザ増幅利得がが大きくても
ASE (Amp 1 i f i edSponta
neous  Emission)成分で放出されるま
でには時間的に遅れる。その遅れの時間内で上記発振さ
れた立上がりの早いレザ光が回折やガスレーザ媒質の乱
れなどで発振光路から外れ、増幅用レーザ光i 1)と
なる。この増幅用レーザ光(gl)は第2、第3の反射
手段(27) 、 (29)で放電空間を折返し反射し
て増幅され、光通過部(28)から偏平断面の高出力レ
ーザ光(Ll)として出力される。
第3図は本発明の第2の実施例で、第1の反射手段(2
5)の代えて、複数のプリズムを備えたビーム拡大器(
30)および回折格子(31)とで第1の反射手段を構
成したものである。この実施例ではビーム拡大器(30
)および回折格子(31)とで所定の波長に狭帯域化さ
れ、第2の反射手段とでレーザ発振が起こる。この狭帯
域化されたレーザ光は上記実施例と同様に増幅用レーザ
光(g2)が発生し、第2、第3の反射手段(27) 
、 (29)によって増幅され、狭帯域化されたレーザ
光(L2)として出力される。
第4図は本発明の第3の実施例で、上記第1、第2の実
施例ではいずれも主放電電極の一方の主放電電極の放電
面近傍に沿って光共振軸に直交する軸上でレーザ発振す
るようにしたが、この実施例では第4図に示すように主
放電電極、すなわち上記光共振軸に沿う方向の陰極(2
2)の両エツジ(40a) 、 (40b)および陽極
(23)の両エツジ(41a)、(41b)間近傍でレ
ーザ発振するようにし、アパーチャ(26)を上記両実
施例とは直交する方向に配置したものである。したがっ
て、発振されたレーザ光は第4図中の矢印(A)方向に
折り返し増幅されるようになる。
[発明の効果] 以上説明したように、放電空間が十分に利用されること
から、レーザ発振効率が著しく向上し、レーザ出力を向
上することができた。また、レーザ発振を放電部の一部
で起こし、パルス幅も十分大きくでき、その発振波形を
増幅して出力を得るようにしたので、放電パルス波形に
対して出力されたレーザ波形はそれ程短パルス化してい
ない長いパルスとなっている。また、一方を出力ミラー
として構成した光共振器でレーザ出力を取り出す従来の
構成の場合、出力ミラーの透過率を大きくして発振効率
のよい条件で発振させるため、発振立上がりに時間がか
かり、放電の開始からレーザ発振の開始まで時間遅れの
ためパルス幅が狭くなってしまう不都合があったが、本
発明では第1、第2の反射手段(25)、(27)によ
っていち早くレーザ発振が起こるため、その不都合は解
消された。
さらに、上記他の実施例のように、発振スペクトルを保
ったまま発振の立上がりを高速にして発振光のパルス幅
を広くできたので、パルスエネルギが大きくてもピーク
出力を低く保てるので、半導体製造プロセスにおけるリ
ソグラフィ工程における光源として使用しても、パワー
密度が高すぎてレジストを蒸発するなどの不都合を解消
した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す断面図、第2図は
第1図の■−■線における断面図、第3図は本発明の第
2の実施例を示す断面図、第4図は本発明の第3の実施
例を示すだんめんず、第5図は従来例を示す断面図であ
る。 (21)・・・気密容器 (22)・・・陰極 (23)・・・陽極 (25)・・・第1の反射手段 (2B)・・・アパーチャ (27)・・・第2の反射手段 (29)・・・第3の反射手段 (30)・・・ビーム拡大器 (31)・・・回折格子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)気密容器と、この気密容器内に対向して設けられ
    た主放電電極と、上記気密容器の一端側に設けられ上記
    主放電電極の一方の主放電電極の放電面近傍に沿って光
    共振軸に直交する軸上もしくは上記主放電電極のそれぞ
    れの上記光共振軸に沿う方向の両エッジ間近傍でレーザ
    発振したレーザ光を主放電空間に反射する第1の反射手
    段と、上記気密容器の他端側に設けられ上記第1の反射
    手段で反射したレーザ光の中心部を通過させるアパーチ
    ャと、このアパーチャを通過したレーザ光を上記レーザ
    発振した放電空間から離れる光路を形成するように上記
    主放電空間に反射する第2の反射手段と、上記一端側に
    設けられ上記第2の反射手段とによって他方の主放電電
    極の放電面側へ折返し反射する第3の反射手段とを備え
    、上記第2、第3の反射手段はどちらか一方の最終段の
    反射光をレーザ出力させるように対峙していることを特
    徴とするガスレーザ発振装置。
  2. (2)気密容器と、この気密容器内に対向して設けられ
    た主放電電極と、上記気密容器の一端側に設けられ上記
    主放電電極の一方の主放電電極の放電面近傍に沿って光
    共振軸に直交する軸上もしくは上記主放電電極のそれぞ
    れの上記光共振軸に沿う方向の両エッジ間近傍でレーザ
    発振したレーザ光を狭帯域化して主放電空間に反射する
    第1の反射手段と、上記気密容器の他端側に設けられ上
    記第1の反射手段で反射したレーザ光の中心部を通過さ
    せるアパーチャと、このアパーチャを通過したレーザ光
    を上記レーザ発振した放電空間から離れる光路を形成す
    るように上記主放電空間に反射する第2の反射手段と、
    上記一端側に設けられ上記第2の反射手段とによって他
    方の主放電電極の放電面側へ折返し反射する第3の反射
    手段とを備え、上記第2、第3の反射手段はどちらか一
    方の最終段の反射光をレーザ出力させるように対峙して
    いることを特徴とするガスレーザ発振装置。
JP1327295A 1989-12-19 1989-12-19 ガスレーザ発振装置 Pending JPH03190178A (ja)

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JP1327295A JPH03190178A (ja) 1989-12-19 1989-12-19 ガスレーザ発振装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074434A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Mitsubishi Electric Corp レーザ装置およびレーザ加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074434A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Mitsubishi Electric Corp レーザ装置およびレーザ加工装置

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