JPH05291674A

JPH05291674A - 狭帯域化光学素子

Info

Publication number: JPH05291674A
Application number: JP8394192A
Authority: JP
Inventors: Shungo Tsuboi; 俊吾坪井; Yoshifumi Matsushita; 嘉文松下; Tadao Minagawa; 忠郎皆川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】広域のレーザ光を効率よく狭帯域化できる狭
帯域化光学素子を提供することを目的とする。【構成】プリズム４１及びグレーティング５を用いて
広帯域レーザ光を狭帯域化する狭帯域化光学素子におい
て、プリズム４１を石英より屈折率の高いサファイアに
より形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置用の光
源として用いられる狭帯域化光学素子に関し、特にプリ
ズム及びグレーティングを用いてエキシマレーザ光のレ
ーザ光を狭帯域化する狭帯域化光学素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザ光を狭帯域化する従来の
技術としては、例えば、ビームエキスパンダーとグレー
ティングを用いたもの（Can. J. Phys. 63, 214(198
5)）、プリズムからなるビームエキスパンダーとグレー
ティングを用いたもの（Appl. Phys. B 51, 91(199
1)）、及びエシェルと称されるタイプのグレーティング
を用いたもの（Appl. Phys. Lett. 1063(1987)）があ
る。

【０００３】そこで、Appl. Phys. B 51, 91(1991)に記
載されたプリズムからなるビームエキスパンダーとグレ
ーティングを用いたエキシマレーザ装置の狭帯域化光学
素子ついて、図８〜図１０を参照しながら説明する。図
８において、１はエキシマレーザの媒質になるガスが封
入された放電チャンバー、２、２は放電チャンバー１の
両端に取り付けられた一対のビーム取り出し窓、３は一
方の取り出し窓２に対向させて設けられた部分反射鏡、
４、４、４は放電チャンバー３内での放電によって発生
する紫外の強いエキシマレーザ光（以下、単に「レーザ
光」と称す）のビームを順次拡大するように配列された
プリズムビームエキスパンダー（以下、単に「プリズ
ム」と称す）、５はレーザ光の波長を選択するグレーテ
ィング、６はグレーティング５の傾き具合を変えてレー
ザ光の波長を変えるマイクロメータ、７はコントローラ
である。そして、プリズム４は、２４８ｎｍのレーザ光
に対する屈折率が１．５０８の石英によって形成されて
いる。

【０００４】次に、動作について説明する。放電チャン
バー１内で放電を行なうと、放電チャンバー１内でレー
ザ光が発生して取り出し窓２、２から部分反射鏡３及び
プリズム４に向けて放射される。この際、レーザ光は、
部分反射鏡３とグレーティング５を備えた光共振器中を
往復する間にその強度が強まると共にその波長が選択さ
れ、しかも３個のプリズム４によってグレーティング５
の波長の選択能力が高められる。また、一方では分光器
（図示せず）によってレーザ光の波長が測定され、この
測定結果に基づいてコントローラ７がマイクロメータ６
に対してグレーティング５の傾き角を指示してグレーテ
ィング５をその指示された傾き角に調節する。

【０００５】而して、図９は上記プリズム４におけるレ
ーザ光の光路を示す図で、この図ではレーザ光のプリズ
ム４に対する入射角θ₁が７０°の場合を示している。
従って、入射光８がプリズム４に対して入射角７０°、
入射光幅８Ａで入射すると、出射光９が出射光幅９Ａ、
出射角θ₂でプリズム４から出射する。この出射角θ
₂は、スネルの式から３８．５°になる。従って、１個
のプリズム４によるレーザ光の拡大率Ｍ（９Ａ／８Ａ）
が２．２８８になる。このことは入射光８を１０ｍｍの
入射幅８Ａで入射すれば、２２．８８ｍｍの出射幅９Ａ
の出射光９になることを意味している。また、一般に、
紫外域で利用されるガラス材としては合成石英が多く用
いられ、この合成石英の屈折率の場合には上述のように
入射角７０°で、２．２８８のビーム拡大率になる。

【０００６】また、従来の狭帯域化光学素子では、図１
０に示すように上記プリズム４にレーザ光が入射すれ
ば、この入射光８から図１０に示すプリズム４に入射す
るＰ偏光成分８１と入射面から反射するＳ偏光成分８２
とに別れ、Ｓ偏光成分８２がそのまま外部へ放散して失
われてレーザ光の強度が低下してレーザ光を有効に利用
できなくなるため、その入射面に誘電体薄膜からなる反
射防止膜４Ａを設け、Ｓ偏光成分８２としての反射を極
力防止することによってレーザ光の放散を防止してレー
ザ光を効率的に利用するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す従来のエキシマレーザ装置の狭帯域化光学素子で
は、レーザ光の波長幅４.３ｐｍが得られているが、ス
テッパによる１６ＭＤＲＡＭから６４ＭＤＲＡＭへと微
細加工が必要になるに従って、ステッパに対する光学的
仕様のより狭帯域化が益々進み３ｐｍ以下の波長幅が要
求されるようになってきており、エキシマレーザ装置に
用いられる従来の狭帯域化光学素子ではそのビーム拡大
率が小さくてこのような要求を満足することができない
という課題があった。

【０００８】また、従来の上記狭帯域化光学素子では、
反射防止膜４Ａによってレーザ光の反射防止効果を完全
に持たせることが困難で、特にＳ偏光成分８２の反射率
を零にすることができず、図１０に示すように複数のプ
リズム４をレーザ光が往復する間にＳ偏光成分８２が逓
減してその殆どが失われ、レーザ光として発振するまで
にレーザ光は殆どＰ偏光成分８１のみになり、最終的に
はレーザー光の利用効率が５０％を超えることがなく、
レーザ光を有効に利用することができないという課題が
あった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、広域のレーザ光を効率よく狭帯域化できる
狭帯域化光学素子、及びプリズムビームエキスパンダー
で反射される反射光成分を有効に生かしてレーザ光の利
用効率を上げることができる狭帯域化光学素子を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の狭帯
域化光学素子は、プリズムビームエキスパンダーを石英
より屈折率の高い高屈折率物質により形成したものであ
る。

【００１１】また、請求項２の狭帯域化光学素子は、請
求項１における高屈折率物質がサファイアからなるもの
である。

【００１２】また、請求項３の狭帯域化光学素子は、プ
リズムビームエキスパンダー及びグレーティングを用い
て広帯域レーザ光を狭帯域化する狭帯域化光学素子にお
いて、上記プリズムビームエキスパンダーへの入射光か
らの反射光の光軸に対して反射鏡を垂直に設けたもので
ある。

【００１３】また、請求項４の狭帯域化光学素子は、プ
リズムビームエキスパンダーの内部へ入射した光が入射
面以外の他の二面に対して垂直入射するように上記プリ
ズムビームエキスパンダーを形成し且つ上記他の二面の
うちグレーティングに対向しない面に反射膜を設けたも
のである。

【００１４】また、請求項５の狭帯域化光学素子は、プ
リズムビームエキスパンダーの内部へ入射した光が入射
面以外の他の二面に対して垂直入射するように上記プリ
ズムビームエキスパンダーを形成し且つ上記他の二面の
うちグレーティングに対向しない面に対向させて反射鏡
を平行に設けたものである。

【００１５】

【作用】請求項１の発明によれば、高屈折率物質からな
るプリズムビームエキスパンダーにレーザ光が斜方入射
すると、このレーザ光はプリズムビームエキスパンダー
内で大きく屈折してビーム拡大率を大きくすることがで
きる。

【００１６】また、請求項２の発明によれば、サファイ
アからなるプリズムビームエキスパンダーにレーザ光が
斜方入射すると、このレーザ光はプリズムビームエキス
パンダー内で大きく屈折してビーム拡大率を大きくする
ことができる。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、レーザ光
をプリズムビームエキスパンダーへ斜方入射すると、こ
の入射光成分をプリズムビームエキスパンダー内部へ入
射させてグレーティングに対向する面に垂直に直進させ
る一方、反射光成分を反射鏡へ直進させた後反射鏡で垂
直反射されて元の光路へ戻すことができる。

【００１８】また、請求項４の発明によれば、レーザ光
をプリズムビームエキスパンダーへ斜方入射すると、こ
の入射光成分をプリズムビームエキスパンダー内部へ入
射させてグレーティングに対向する面に垂直に直進させ
る一方、反射光成分を反射鏡へ直進させた後反射鏡で垂
直反射されて元の光路へ戻すと共にプリズムビームエキ
スパンダーの内部へ入射した反射光成分をプリズムビー
ムエキスパンダーの残りの面へ直進させ、この入射光を
反射膜によって垂直させて元の光路へ戻し、反射光を放
散させることなくグレーティングに向けてレーザ光を出
射することができる。

【００１９】また、請求項５の発明によれば、レーザ光
をプリズムビームエキスパンダーへ斜方入射すると、こ
の入射光成分をプリズムビームエキスパンダー内部へ入
射させてグレーティングに対向する面に垂直に直進させ
る一方、反射光成分を反射鏡へ直進させた後反射鏡で垂
直反射されて元の光路へ戻すと共に、プリズムビームエ
キスパンダーの内部へ入射した反射光成分をプリズムビ
ームエキスパンダーの残りの面へ直進させ、この入射光
を残りの面で垂直に透過させた後、この透過光を反射鏡
によって垂直反射させて元の光路へ戻し、反射光を放散
させることなくグレーティングに向けてレーザ光を出射
することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図１〜図５に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。尚、図１は本発明の狭帯域化光学素子
の一実施例を示す図で、プリズムビームエキスパンダー
の狭帯域化機能の原理を説明する説明図、図２は本発明
の狭帯域化光学素子の他の実施例を示す図で、入射光及
び反射光の光路を示す側面図、図３は図２に示す狭帯域
化光学素子の特定波長域におけるプリズムビームエキス
パンダーの垂直入射の場合の反射率を示すグラフ、図４
は図２に示す狭帯域化光学素子の特定波長域におけるプ
リズムビームエキスパンダーの７０°斜方入射のＳ偏光
成分とＰ偏光成分の反射率を示すグラフ、図５は図２に
示すプリズムビームエキスパンダーでの７０°斜方入射
におけるＳ偏光成分とＰ偏光成分との光路を示す側面
図、図６は本発明の狭帯域化光学素子の更に他の実施例
を示す側面図、図７は本発明の狭帯域化光学素子の更に
他の実施例を示す側面図である。

【００２１】実施例１．本実施例の狭帯域化光学素子
は、図１に示すように、プリズムビームエキスパンダー
(以下、プリズムと略称する)４１が直角三角形を呈する
側面形状に形成され、且つその材質が石英よりも屈折率
の高い高屈折率物質、具体的にはサファイアによって形
成されている。そして、上記プリズム４１は、例えば、
レーザ光の入射光８がプリズム４１の傾斜面に対して、
入射幅８Ａで７０°の入射角θ₁を持って入射し、グレ
ーティング（図示せず）に対向する面、即ち反射防止膜
４１Ａの形成された面に対して垂直入射して出射幅９Ａ
のようにビームが拡大された状態で空気層へ出射するよ
うに共振器内に配置されている。尚、その他は従来の狭
帯域化光学素子と同様にグレーティング等を備えて構成
されている。尚、上記プリズム４１のうち、レーザ光が
入射する面及び出射光９が出射する面に、反射防止膜を
それぞれ形成して反射光の放散を抑制するようにしても
よい。

【００２２】而して、上記プリズム４１を形成するサフ
ァイアは屈折率がｎ＝１.７２（λ＝２４８ｎｍ）であ
り、空気の屈折率がｎ₀=１であるから、上述のようにレ
ーザ光が入射角がθ₁＝７０°で斜方入射すれば、スネ
ルの式から入射面における屈折角がθ₂＝３３.１にな
る。従って、１個のプリズム４１におけるビーム拡大率
Ｍ（９Ａ／８Ａ）が約２.４４９になる。このプリズム
４１をｎ個用いる場合には全プリズムによるビーム拡大
率はＭ＝（２．４４９）ⁿとなる。一方、プリズム４１
が石英からなる従来の場合には、そのビーム拡大率が
２.２８８であるから、サファイアを用いた本実施例に
おける３個のプリズム４１は、従来の１.０７倍のビー
ム拡大率になる。

【００２３】従って、本実施例によれば、サファイアの
プリズム４１によってグレーティングへの入射面積を広
くすることができ、レーザ光を効率良く狭帯域化するこ
とができ、広域のレーザ光を効率好く狭帯域化して波長
幅３ｐｍ以下を実現することができる。

【００２４】尚、入射角が６０°、６５°、７５°の場
合には、合成石英及びサファイアのビーム拡大率を上述
のように計算すれば、それぞれのビーム拡大率は下記表
１に示すようになる。下記表１によれば入射角が９０°
に近い程ビーム拡大率が大きくなり、ビーム拡大率比
（石英プリズムとサファイアプリズムとの拡大率の比）
は大きくなるが、入射角は反射率との関係から入射角を
むやみに大きくしない方がよいことは言うまでもない。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例２．本実施例の狭帯域化光学素子
は、プリズム４２が合成石英によって形成されている
が、入射光８のうちプリズム４２からの反射光８２の光
路には、図２に示すように、その光軸に対して反射鏡１
０が垂直に設けられ、反射光が反射鏡１０に対して垂直
入射するようにしてある。また、上記プリズム４２のう
ち、レーザ光が入射する面及び出射光９が出射する面
に、反射防止膜４２Ａ、４２Ｂをそれぞれ設けて反射光
の放散を抑制するようにしてある。その他は図８に示す
狭帯域化光学素子と同様に構成されている。従って、本
実施例では、レーザ光がプリズムへ斜方入射すると、こ
の入射光８のＰ偏光成分８１はプリズム４２内部へ入射
してグレーティング５に対向する反射膜４２Ｂの形成さ
れた面に直交するように直進する一方、Ｓ偏光成分８２
は反射鏡１０へ直進した後この反射鏡１０で反射されて
元の光路へ戻る。つまり、本実施例によれば、Ｓ偏光成
分８２の光軸に直交する反射鏡１０を設けることによっ
てＳ偏光成分８２を反射鏡１０によってレーザ光軸に戻
してレーザ光をより有効に利用することができる。

【００２７】次いで、中心波長２４８ｎｍのレーザ光に
対する上記プリズム４２の光学特性について図３、図４
を参照しながら説明する。図３に示す垂直入射の場合の
反射率は０.００６％、図４に示す７０°斜方入射の場
合のＰ偏光成分８１の反射率は０．０１％、Ｓ偏光成分
８２の反射率は６３．１％になる。プリズム４２の頂角
を３８°とすれば、７０°の斜方入射の場合、スネルの
式、即ち下記の数１に従って屈折角θ₂を求めると、屈
折角θ₂＝３８°になり、またプリズム４２の頂角を３
８°にしたこと、及びプリズム４２が直角三角形である
ことから出射側の入射角は９０°になり、レーザ光の出
射光８１は空気層に対して垂直入射してプリズム４２か
ら出射していく。また、グレーティング５は出射光９が
７５°の入射角になるように設定されている。

【数１】ｎ₁／ｎ₂＝Sinθ₂／Sinθ₁ 但し、空気の屈折率ｎ₁＝１.０、合成石英の屈折率ｎ₂
＝１.５０８、入射角θ₁＝７０°である。

【００２８】従って、入射光８のＰ偏光成分８１、即
ち、初期の無偏光状態の光の全成分１．０に対するＰ偏
光成分０．５はプリズム４２内に入射し、残りのＳ偏光
成分０．５のうち６３％が反射してＳ偏光成分８２の
０．３１５が反射光軸１０へ、Ｓ偏光成分８１の０．１
８５がレーザ光軸に沿ってプリズム４２の内部へ入射す
る。また、０．３１５のＳ偏光反射成分は、反射鏡１０
によって反射されて元の光路に戻り、プリズム４２の面
に到達して反射成分０．３１５の６３％（０．１９８）
と、入射成分０．３１５の３７％（０．１１７）に別れ
る。この入射成分０．１１７は光路８２Ａの方向へ進
み、図５に示すように放散して消滅してしまう。このよ
うにしてレーザ光が共振器内を４回往復する場合を考え
ると、従来に比べて０．５のＳ偏光成分８２のうち８
％、即ちレーザ光全体の０．０４％を有効に利用するこ
とができる。

【００２９】実施例３．本実施例の狭帯域化光学素子で
は、図６に示すように、プリズム４３の内部へ入射した
レーザ光が入射面以外の他の二面に対して垂直入射する
形状を呈し、且つ上記他の二面のうち上記グレーティン
グ５に対向しない面に反射膜４３Ｃを設けた以外は実施
例２と同様に構成されている。即ち、上記プリズム４３
は、出射光９が反射防止膜４３Ｂの形成された面から９
０°で空気層へ入射し、またＳ偏光成分８２の反射鏡１
０からの反射光のプリズム４３への入射光８２Ａが反射
防止膜４３Ｃに対して９０°で入射し、プリズム４３か
ら垂直反射されるように形成されている。

【００３０】即ち、中心波長２４８ｎｍのレーザ光に対
する上記プリズム４３は実施例３と同様に合成石英で形
成されていることから、実施例３におけるプリズム４２
の図３、図４にそれぞれ示す光学特性を有している。従
って、上述のように垂直入射の場合の反射率は０．００
６％、７０°の斜方入射の場合のＰ偏光成分８１の反射
率は０．０１％、Ｓ偏光成分８２の反射率は６３．１％
になる。プリズムの頂角を３８°とすれば、斜方入射の
場合、スネルの上記数１に従って屈折角θ₂を求める
と、屈折角θ₂＝３８°になり、またプリズム４３の頂
角を３８°にしたことから、レーザ光の出射光９は空気
層に対して垂直入射してプリズム４３から出射してい
く。また、グレーティング５は出射光９が７５°の入射
角になるように設定されている。

【００３１】而して、上記プリズム４３の反射防止膜４
３Ａへの入射光８のうちＰ偏光成分８１は、反射防止膜
４３Ａを施した面からプリズム４３内へ入射してプリズ
ム４３を透過して反射防止膜４３Ｃを施した面から垂直
に出射する。この出射光９はグレーティング５で反射さ
れて出射光９とは逆の光路をたどって再度プリズム４を
透過する。一方、Ｓ偏光成分８２は、図６に示すよう
に、その６３％が反射防止膜４３Ａで反射されて反射鏡
１０に垂直入射した後、反射鏡１０で反射されて一部が
元の光路に戻り、残りの部分がプリズム４３内を光軸８
２Ａに従って高反射膜４３Ｃへ垂直入射した後、この反
射膜４３Ｃで垂直反射されて元の光路へ戻り、共振器内
を４回往復する間にＰ偏光成分８１と共に出射し、レー
ザ光の略１００％が利用され、図５に示すようにＳ偏光
成分８２を放散させることがない。

【００３２】実施例４．本実施例の狭帯域化光学素子
は、図７に示すように、実施例４における反射膜４３Ｃ
に代えて、反射鏡１１をグレーティング５とは対向しな
いプリズム４３の面に平行に設けた以外は上記実施例４
と同様に構成されている。従って、本実施例では、入射
光８のうちＰ偏光成分は実施例４と同様の入反射を行な
う。一方、Ｓ偏光成分は、反射鏡１０で実施例４と同様
に反射されてプリズム４３内に進入した成分は光軸８２
Ａに従ってプリズム４３を透過して空気層を経由して反
射鏡４２Ｄに垂直入射した後、この反射鏡１１で垂直反
射されて元の光路をたどってプリズム４３を透過して元
の光路へ戻り、実施例４と同様の効果を期することがで
きる。更に、本実施例によれば、実施例４のようにプリ
ズム４３の表面に高反射膜４２Ｃを直接設ける構造では
ないため、加熱処理によるプリズム４３の熱的変形を防
止するとができ、面精度に優れたプリズム４３を得るこ
とができる。

【００３３】尚、本発明は、上記各実施例に何等制限さ
れるものではないことはいうまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したよう請求項１及び２の本発
明によれば、プリズムビームエキスパンダーにレーザ光
が斜方入射すると、レーザ光はプリズムビームエキスパ
ンダー内で大きく屈折してビーム拡大率が大きくなるよ
うになっているので、レーザ光を効率よく狭帯化して波
長幅を狭めることができる効果がある。

【００３５】また、請求項３の発明によれば、プリズム
ビームエキスパンダーへの入射光からの反射光の光軸に
対して反射光を垂直に設けたことにより、プリズムで反
射される反射光成分を有効に生かされ、レーザ光の利用
効率を上げることができる効果がある。

【００３６】また、請求項４の発明によれば、プリズム
ビームエキスパンダーの内部に入射したレーザ光が入射
面以外の他の二面に対して垂直入射するようにプリズム
ビームエキスパンダーを形成し、かつ他の二面のうちグ
レーティングに対向しない面に反射膜を設けたことによ
り、プリズムビームエキスパンダーで反射される反射光
成分を略１００％生かしてレーザ光の利用効率を格段に
上げることができる効果がある。

【００３７】また、請求項５の発明によれば、プリズム
で反射される反射光成分を略１００％生かしてレーザ光
の利用効率を格段に上げることができると共に、プリズ
ムビームエキスパンダーに反射膜を直接設けるようにな
っていないため、加熱処理によるプリズムビームエキス
パンダーの熱的変形を防止することができ、プリズムビ
ームエキスパンダーの面精度を向上させることができる
効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の狭帯域化光学素子の一実施例を示す図
で、プリズムの狭帯域化機能の原理を説明する説明図で
ある。

【図２】本発明の狭帯域化光学素子の他の実施例を示す
図で、入射光及び反射光の光路を示す側面図である。

【図３】図２に示す狭帯域化光学素子の特定波長域にお
けるプリズムの垂直入射の場合の反射率を示すグラフで
ある。

【図４】図２に示す狭帯域化光学素子の特定波長域にお
けるプリズムの７０°斜方入射のＳ偏光成分とＰ偏光成
分の反射率を示すグラフである。

【図５】図２に示すプリズムでの７０°斜方入射におけ
るＳ偏光成分とＰ偏光成分の光路を示す側面図である。

【図６】本発明の狭帯域化光学素子の更に他の実施例を
示す側面図である。

【図７】本発明の狭帯域化光学素子の更に他の実施例を
示す側面図である。

【図８】従来の狭帯域化光学素子を用いたエキシマレー
ザ装置の要部を示す構成図である。

【図９】図８に示す狭帯域化光学素子のプリズムの狭帯
域化機能の原理を説明する説明図である。

【図１０】図８に示すプリズムでの７０°斜方入射にお
けるＳ偏光成分とＰ偏光成分の光路を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

５グレーティング８入射光９出射光１０反射鏡１１反射鏡４１プリズムビームエキスパンダー４２プリズムビームエキスパンダー４３プリズムビームエキスパンダー４３Ｃ反射膜

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】また、請求項４の発明によれば、レーザ光
をプリズムビームエキスパンダーへ斜方入射すると、こ
の入射光成分をプリズムビームエキスパンダー内部へ入
射させてグレーティングに対向する面に垂直に直進させ
る一方、反射光成分を反射鏡へ直進させた後反射鏡で垂
直反射されて元の光路へ戻すと共にプリズムビームエキ
スパンダーの内部へ入射した反射光成分をプリズムビー
ムエキスパンダーの残りの面へ直進させ、この入射光を
反射膜によって垂直反射させて元の光路へ戻し、反射光
を放散させることなくグレーティングに向けてレーザ光
を出射することができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】また、請求項５の発明によれば、レーザ光
をプリズムビームエキスパンダーへ斜方入射すると、こ
の入射光成分をプリズムビームエキスパンダー内部へ入
射させてグレーティングに対向する面に垂直に直進させ
る一方、反射光成分を反射鏡へ直進させた後反射鏡で垂
直反射させて元の光路へ戻すと共に、プリズムビームエ
キスパンダーの内部へ入射した反射光成分をプリズムビ
ームエキスパンダーの残りの面へ直進させ、この入射光
を残りの面で垂直に透過させた後、この透過光を反射鏡
によって垂直反射させて元の光路へ戻し、反射光を放散
させることなくグレーティングに向けてレーザ光を出射
することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】

【表１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】実施例２．本実施例の狭帯域化光学素子
は、プリズム４２が合成石英によって形成されている
が、入射光８のうちプリズム４２からの反射光８２の光
路には、図２に示すように、その光軸に対して反射鏡１
０が垂直に設けられ、反射光が反射鏡１０に対して垂直
入射するようにしてある。また、上記プリズム４２のう
ち、レーザ光が入射する面及び出射光９が出射する面
に、反射防止膜４２Ａ、４２Ｂをそれぞれ設けて反射光
の放散を抑制するようにしてある。その他は図８に示す
狭帯域化光学素子と同様に構成されている。従って、本
実施例では、レーザ光がプリズムへ斜方入射すると、こ
の入射光８のＰ偏光成分８１はプリズム４２内部へ入射
してグレーティング５に対向する反射防止膜４２Ｂの形
成された面に直交するように直進する一方、Ｓ偏光成分
８２は反射鏡１０へ直進した後この反射鏡１０で反射さ
れて元の光路へ戻る。つまり、本実施例によれば、Ｓ偏
光成分８２の光軸に直交する反射鏡１０を設けることに
よってＳ偏光成分８２を反射鏡１０によってレーザ光軸
に戻してレーザ光をより有効に利用することができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】実施例３．本実施例の狭帯域化光学素子で
は、図６に示すように、プリズム４３の内部へ入射した
レーザ光が入射面以外の他の二面に対して垂直入射する
形状を呈し、且つ上記他の二面のうち上記グレーティン
グ５に対向しない面に高反射膜４３Ｃを設けた以外は実
施例２と同様に構成されている。即ち、上記プリズム４
３は、出射光９が反射防止膜４３Ｂの形成された面から
９０°で空気層へ入射し、またＳ偏光成分８２の反射鏡
１０からの反射光のプリズム４３への入射光８２Ａが高
反射膜４３Ｃに対して９０°で入射し、プリズム４３か
ら垂直反射されるように形成されている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】而して、上記プリズム４３の反射防止膜４
３Ａへの入射光８のうちＰ偏光成分８１は、反射防止膜
４３Ａを施した面からプリズム４３内へ入射してプリズ
ム４３を透過して高反射膜４３Ｃを施した面から垂直に
出射する。この出射光９はグレーティング５で反射され
て出射光９とは逆の光路をたどって再度プリズム４を透
過する。一方、Ｓ偏光成分８２は、図６に示すように、
その６３％が反射防止膜４３Ａで反射されて反射鏡１０
に垂直入射した後、反射鏡１０で反射されて一部が元の
光路に戻り、残りの部分がプリズム４３内を光軸８２Ａ
に従って高反射膜４３Ｃへ垂直入射した後、この反射膜
４３Ｃで垂直反射されて元の光路へ戻り、共振器内を４
回往復する間にＰ偏光成分８１と共に出射し、レーザ光
の略１００％が利用され、図５に示すようにＳ偏光成分
８２を放散させることがない。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】実施例４．本実施例の狭帯域化光学素子
は、図７に示すように、実施例３における反射膜４３Ｃ
に代えて、反射鏡１１をグレーティング５とは対向しな
いプリズム４３の面に平行に設けた以外は上記実施例３
と同様に構成されている。従って、本実施例では、入射
光８のうちＰ偏光成分は実施例３と同様の入反射を行な
う。一方、Ｓ偏光成分は、反射鏡１０で実施例３と同様
に反射されてプリズム４３内に進入した成分は光軸８２
Ａに従ってプリズム４３を透過して空気層を経由して反
射鏡４２Ｄに垂直入射した後、この反射鏡１１で垂直反
射されて元の光路をたどってプリズム４３を透過して元
の光路へ戻り、実施例３と同様の効果を期することがで
きる。更に、本実施例によれば、実施例３のようにプリ
ズム４３の表面に高反射膜４３Ｃを直接設ける構造では
ないため、加熱処理によるプリズム４３の熱的変形を防
止するとができ、面精度に優れたプリズム４３を得るこ
とができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】５グレーティング８入射光９出射光１０反射鏡１１反射鏡４１プリズムビームエキスパンダー４２プリズムビームエキスパンダー４３プリズムビームエキスパンダー４３Ｃ高反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリズムビームエキスパンダー及びグレ
ーティングを用いて広帯域レーザ光を狭帯域化する狭帯
域化光学素子において、上記プリズムビームエキスパン
ダーを石英より屈折率の高い高屈折率物質により形成し
たことを特徴とする狭帯域化光学素子。
【請求項２】高屈折率物質がサファイアであることを
特徴とする請求項１に記載の狭帯域化光学素子。
【請求項３】プリズムビームエキスパンダー及びグレ
ーティングを用いて広帯域レーザ光を狭帯域化する狭帯
域化光学素子において、上記プリズムビームエキスパン
ダーへの入射光からの反射光の光軸に対して反射鏡を垂
直に設けたことを特徴とする狭帯域化光学素子。
【請求項４】プリズムビームエキスパンダーの内部へ
入射した光が入射面以外の他の二面に対して垂直入射す
るように上記プリズムビームエキスパンダーを形成し且
つ上記他の二面のうち上記グレーティングに対向しない
面に反射膜を設けたことを特徴とする請求項３に記載の
狭帯域化光学素子。
【請求項５】プリズムビームエキスパンダーの内部へ
入射した光が入射面以外の他の二面に対して垂直入射す
るように上記プリズムビームエキスパンダーを形成し且
つ上記他の二面のうち上記グレーティングに対向しない
面に対向させて反射鏡を平行に設けたことを特徴とする
請求項３に記載の狭帯域化光学素子。