JPH0382183A - レーザ共振器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、露光用エキシマレーザ装置に応用さ
れて好適な、レーザ発振周波数帯域の狭帯化機能を備え
たレーザ共振器に関する。

［従来の技術］ コヒーレンシイの高い単色光の光源として種々の用途が
開発され、また、それぞれの用途に応じてより好ましい
出力が得られるように種々の改善が行なわれているレー
ザ装置であるが、いくつかの場合には出力レーザ光の単
色性をさらに高めることが必要とされる。例えば、半導
体露光装置の露光用光源として注目されている放電型エ
キシマレーザ装置では、出力レーザ光の単色性が元来余
り高くないことと、装置光学系のレンズに対する焦点管
理の厳しい制限とから、エタロン等の狭帯化素子をレー
ザ共振器中に挿入して、レーザ発振周波数帯域の狭帯化
、すなわち単色性の向上が図られる。

第５図は、このエタロンをレーザ共振器中に抽入した従
来の放電型エキシマレーザ装置の一例の概略な構成を示
す、レーザガスの放電による励起領域１をはさんで、全
反射ミラー３とレーザ出力ミラー２とが平行に対向して
レーザ共振器を構成し、励起領域１で発生した光を増幅
共振させてレーザ出力ミラー２からその一部をレーザ出
力光として外部に取出す。

一方、このレーザ共振器中に挿入されたエタロン４は、
誘電体薄膜層等で形成されたハーフ尖う−面を片面に有
する高透明度なガラス板を２枚、そのハーフミラ−面を
内側にして所定の間隔で平行に対向させたもので、とび
とびの比較的狭い周波数範囲でだけ高透過率を有し、そ
れ以外の周波数範囲の光を反射して、レーザ共振に係る
レーザ光の周波数を透過可能な周波数範囲内に規制する
波長選択素子である。すなわち、エタロン４の片方のガ
ラス板側からの入射光が、２枚のガラス板の平行対向面
間で反射を繰返しながら他方のガラス板側に透過する際
、対向面間の光路上の光は相互に干渉し合うから、対向
面間の光路長で定在波を形成できるとびとびの狭い波長
範囲の光だけが選択的に透過可能となり、この波長範囲
は、対向面間の光路長を精密に制御して調整することが
可能である０例えばエタロン４の２枚のガラス板間に設
けたピエゾ素子への印加電圧により直接に対向面間隔を
、またエタロン４取付は部分に設けた角度調整機構によ
りレーザ光軸に対するエタロン４の挿入角度の傾きを変
化させて、このレーザ共振器のレーザ発振に係るレーザ
光の周波数帯域を望ましい中心値を持った周波数範囲に
狭帯化することが可能である。また、この狭帯化の幅（
選択度）はハーフミラ−面の反射率を調整して適当に設
定することができる。すなわち、反射率を上げることに
より選択度を高く、また下げることにより選択度を低く
設定できる。

第５図のエタロン４と同様Ｃ、レーザ共振器中に挿入さ
れて同様な発振周波数の狭帯化を行なうものとしては、
１枚の高透明度なガラス板の両面にハーフミラ−面を形
成してガラス板内で入射光の繰返し反射と相互干渉とを
行わせるソリッド型エタロンがあるが、この場合は対向
面間隔の調整は不可能である。

［発明が解決しようとする課題］ 平行に配置された全反射ミラーとハーフミラ−からなる
レーザ共振器においては、ミラー間の平行度はきわめて
厳密に調整される。また、エタロンを備えたレーザ共振
器においては、エタロンの対向平行面間隔とレーザ光軸
への挿入角度とがレーザ共振周波数に直接関与し、これ
らの小さなずれに対してもレーザ共振周波数は大きな影
響を受けるから、レーザ共振器中に設けられたエタロン
固定機構や角度調整機構は精密で高価なものとなる。ま
た、エタロンの調整と固定は、全反射ミラーやハーフミ
ラ−の調整とは独立に多大な手間をかけて行なわれるが
、レーザ発振器の運転に伴うエタロンの温度変化や振動
による位置ずれのために起こるレーザ発振周波数のずれ
は依然として発生し、そのたびに煩雑な再調整を必要と
した。

本発明は、係るレーザ共振器の構造を簡略化してコスト
削減を図るとともに、組立てや調整を容易とした実用性
の高い狭帯化レーザ共振器を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーザ共振器は、励起領域をはさんで対向
する全反射ミラーとレーザ出力ミラーとからなるレーザ
共振器において、 出力ミラーとしてエタロンを使用したものである。

［作用］ 本発明に係るレーザ共振器では、励起領域で発生した光
を、対向する全反射ミラーとレーザ出力ミラーとの間で
往復させ、増幅させてレーザ共振状態とし、このレーザ
共振に係る光の一部をレーザ出力ミラーからレーザ出力
として外部に取り出す。また、本発明に係るレーザ共振
器のレーザ出力ミラーは、対向するハーフミラ−面から
なるエタロンであるから、全反射ミラーに対シてレーザ
光を反射してレーザ共振を行なわせると同時に、レーザ
共振に係るレーザ光の周波数を規制（波長選択〉して、
レーザ発振周波数帯域の狭帯化を行う。

［発明の実施例］ 本発明の実施例に係るレーザ共振器を図面を参照して説
明する。以下の各実施例は、いずれも従来例で述べた放
電型エキシマレーザ装置において独立にレーザ共振器中
に設けられていたエタロンを排除し、エタロン自身を全
反射ミラーと対向させてレーザ共振器を形成したもので
ある。このエタロンの対向するハーフミラ−面は、レー
ザ出力ミラーとしても機能するように反射率を調整する
必要があるが、それぞれを特に等しい反射率とする必要
はない。また、レーザ共振器においてレーザ出力ミラー
は、全反射ミラー面と平行に対向する必要があるから、
エタロンはレーザ光軸に垂直に固定され、従来のような
挿入角度の調整は不可能である。従って、レーザ発振周
波数の調整はエタロン４の２枚のガラス板間に設けられ
た間隔調整機構（ピエゾ素子等）で行なうが、エタロン
製作時に厳密に対向間隔を調整し固定してこれを再調整
不要とすることも可能である。

第１図は、本発明の第１実施例に係るレーザ共振器の概
略な構成を示す。レーザガスの放電による励起領域１を
はさんで全反射ミラー３とレーザ出力ミラー５ａが平行
に対向してレーザ共振器を形成し、励起領域１中で発生
した光を増幅共振させるとともに、レーザ出力ミラー５
ａからその一部をレーザ出力光として外部に取出す。こ
のレーザ出力ミラー５ａには、片側の面にハーフミラ−
面を形成したガラス板を２枚、ハーフミラ−面を内側に
してわずかな距離を隔てて平行に対向させた、いわゆる
エアギャップエタロンが採用されている。

このハーフミラ−面は、合成石英の基板に誘電体多層膜
を蒸着して形成され、反対側の基板面には表面反射を低
減してレーザ共振器中の寄生発振を防ぐＡＲコートがな
されている。

第２図は、本発明の第２実施例に係るレーザ共振器の概
略な構成を示す、レーザガスの放電による励起領域１を
はさんで全反射ミラー３とレーザ出力ミラー５ｂが対向
してレーザ共振器を形成し励起領域１中で発生した光を
増幅共振させるとともに、レーザ出力ミラー５ｂからそ
の一部をレーザ出力光として外部に取出す。このレーザ
出力ミラー５ｂには、１枚のガラス板の両面にハーフミ
ラ−面を形成した、いわゆるソリッド型エタロンが採用
されていて、第１実施例よりもさらに構成が簡略化され
ている。

第３図は、本発明の第３実施例に係るレーザ共振器の概
略な構成を示す、レーザガスの放電による励起領域１を
はさんで全反射よラー３とレーザ出力ミラー５ｃが対向
してレーザ共振器を形成し励起領域ｉ中で発生した光を
増幅共振させるとともに、レーザ出力ミラー５ｃからそ
の一部をレーザ出力光として外部に取出す。このレーザ
出力ミラー５ｃには、直列に２枚組合わせた波長選択幅
の異なるソリッドエタロンが採用されている。第３実施
例では、それぞれの周波数選択領域の共通部分でのみレ
ーザ発振が可能であるから、それぞれのソリッドエタロ
ンのハーフミラ−面の反射率を低くしてフィネスを低く
しても、第２実施例より周波数選択幅の狭い効率的な狭
帯化が行なわれる。

第４図は、本発明の第４実施例に係るレーザ共振器の概
略な構成を示す、レーザガスの放電による励起領域１を
はさんで全反射ミラー３とレーザ出力ミラー５ｄが対向
してレーザ共振器を形成し励起領域１中で発生した光を
増幅共振させるとともに、レーザ出力ミラー５ｄからそ
の一部をレーザ出力光として外部に取出す、このレーザ
出力ミラー５ｄには、両面にハーフミラ−面を有するソ
リッドエタロン５ｄａと片面にハーフよラー面を有する
ガラス板とを平行に対向させてエアギャップエタロンを
形成したものを採用し、それぞれのハーフミラ−面の反
射率と、ソリッドエタロン厚さと、エアギャップ幅とを
変化させてレーザ発振周波数選択帯域の調整を行なう。

例えば、エアギャップエタロン部分で選択帯域の粗調整
を、ソリッドエタロン５ｄａで微調整を行えば、広い発
振可能スペクトル域を有する励起領域１からでも比較的
容易に、その１７１００程度の狭い幅の発振周波数領域
を得ることが可能である。

従って、広い周波数帯域で高い共振利得を有するレーザ
共振器において発振周波数の狭帯化を行なう場合には、
第３、第４実施例に係るレーザ共振器が、第１、第２実
施例のものよりも、さらに効果的である。

［発明の効果］ 本発明に係るレーザ共振器は、エタロンにレーザ出力ミ
ラーの機能を兼用させたので、レーザ共振器中における
レーザ光の透過する部品点数が減り、全体構成の小型化
が可能となるとともに、し−ザ光の損失が減小した分レ
ーザ出力は向上し安定化される。また、独立したエタロ
ン固定機構は不要となり、全反射ミラーとレーザ出力ミ
ラーとの平行度調整により自動的Ｃエタロン角度も調整
されるから、共振器全体の組立てや調整が簡略化される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１実施例のレーザ共振器の概略
な構成を示す模式図である。 第２図は本発明に係る第２実施例のレーザ共振器の概略
な構成を示す模式図である。 第３図は本発明に係る第３実施例のレーザ共振器の概略
な構成を示す模式図である。 第４図は本発明に係る第４実施例のレーザ共振器の概略
な構成を示す模式図である。 第５図は従来例として述べたレーザ共振器の概略な構成
を示す模式図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・励起領域　　　　　３・・・全反射ミラー５・
・・レーザ出力ミラー ｂ 第２ 図 第３ 図 Ｎ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 励起領域をはさんで対向する、全反射ミラーとレーザ出
   力ミラーとからなるレーザ共振器において、 前記出力ミラーとしてエタロンを使用したことを特徴と
   するレーザ共振器。