JPH0567821A

JPH0567821A - 狭帯域レーザ用波長モニタ

Info

Publication number: JPH0567821A
Application number: JP22719491A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sugidachi; 厚志杉立; Hajime Nakatani; 元中谷; Hitoshi Wakata; 仁志若田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、例えば高い波長精度と波長安定
性を要求されるステッパ用エキシマレーザの狭帯域レー
ザの中心波長を高精度で安定して測定できる狭帯レーザ
用波長モニタを得ることを目的とする。【構成】エアーギャップ型のファブリペローエタロン
１は、線膨張率が５×１０^-7以下の材料で構成されたス
ペーサ２で所定ギャップ長に保たれている。このエアー
ギャップ型のファブリペローエタロン１は、不活性ガス
４が封入された気密容器５内に収納されている。エアー
ギャップ型のファブリペローエタロン１の入射側および
出力側には、散乱板１１および色消しフーリエ変換凸レ
ンズ２２が配設されている。リニアイメージセンサ１０
は色消しフーリエ変換凸レンズ２２の焦点距離に位置
し、入射光線６、７のフリンジ９を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば高い波長精度
と波長安定性を要求されるステッパ用エキシマレーザの
狭帯域レーザの中心波長を高精度で安定して測定できる
狭帯域レーザ用波長モニタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は例えば”Wavelength stabiliza
tion and control of pulsed or cw tunable dye laser
s: a simple scheme"(APPLIED OPTICS, Vol.26, No.17,
p.3659-3662, Sep., 1987)に記載された従来の波長安
定化用のモニタ光学系を示す構成図である。図におい
て、１はモニタ用のエアーギャップ型のファブリペロー
エタロン（以下、ＦＰという）、４はＮ₂ガス等の不活
性ガス、５はＦＰ１を収納する気密容器、７は参照光源
に用いる単一モード周波数安定化ＨｅＮｅレーザ（633n
m)の入射光線、９は焦点距離ｆの位置にできるフリンジ
（干渉により生じる縞模様）、１０はリニアイメージセ
ンサ、１１は入射手段としての散乱板、２０はＦＰ１の
スペーサ、２１は多重反射膜、２２は焦点距離ｆの波長
500nmおよび633nmに対する色消しフーリエ変換凸レンズ
（以下、色消しＦＴレンズという）、２３は波長安定化
を図る波長500nm付近の色素レーザの入射光線である。

【０００３】つぎに、上記従来の波長安定化用のモニタ
光学系の動作について説明する。レーザの入射光線７、
２３に含まれる波長成分は散乱板１１に入射し、散乱板
１１により散乱され、それぞれが様々な角度成分を持っ
てＦＰ１に入射する。そこで、ＦＰ１では、特定の角度
成分の波長成分のみを透過する。

【０００４】その特定の角度に出射している各波長成分
は、色消しＦＴレンズ２２により、各波長成分毎に焦点
距離ｆの位置に集光されて、フリンジ９を形成する。こ
こで、色消しＦＴレンズ２２により波長500nm付近の色
素レーザの入射光線２３と波長633nmのＨｅＮｅレーザ
の入射光線７とのフリンジ結像の焦点距離は誤差範囲内
でｆとしてよい。

【０００５】このように、上記従来の波長安定化用のモ
ニタ光学系では、上記原理にしたがって、安定化を図る
色素レーザの入射光線２３と参照光源であるＨｅＮｅレ
ーザの入射光線７との２種のフリンジ９の相対的な位置
関係を安定に保つ、すなわちこの例では２種のフリンジ
９の直径の位置関係を安定に保つことにより、ＨｅＮｅ
レーザの波長を基準として色素レーザの入射光線２３の
波長の安定化を図っている。

【０００６】現在、ステッパ用エキシマレーザでは、ス
ペクトル許容範囲を数ｐｍ以内とすることが要求されて
いる。レーザ波長の広がりが、すでに２〜３ｐｍあるこ
とから、この広がり分を差し引いてレーザの中心波長の
安定性としてはもう１桁下の値が必要となる。これにと
もない、波長モニタ系の観測精度、安定性もサブｐｍで
あることが必要となる。

【０００７】上記従来の波長安定化用のモニタ光学系で
は、１０ｐｍのオーダーの精度確保を目指しているた
め、各構成要素の精度使用が全く異なるが、１０ｐｍオ
ーダーの精度確保でさえ±１℃の温度調節が必要とされ
ている。このサブｐｍオーダーの精度を確保する場合に
は、エタロンの温度歪による波長誤差を考慮すると百分
の数度の温度調節が必要となる。

【０００８】そこで、上記従来の波長安定化用のモニタ
光学系のように、参照光を用いてＦＰ１を介して参照光
と狭帯域レーザの波長とを直接比較する方法が採用され
ているが、ＨｅＮｅレーザを参照光とし、波長248nmの
狭帯域ＫｒＦ波長を較正しようとすると、ＦＴレンズ２
２の色消し性能が不十分なために（紫外線領域では良い
レンズ材料が少なく、完全な色消しレンズができな
い）、両波長に対して焦点距離ｆが異なり、少なくとも
一方の像がぼけて正確なフリンジ９が投影できず、サブ
ｐｍ以下の高精度な計測、制御には十分対応できない。

【０００９】その改善策として、波長248nmの狭帯域Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ波長安定化装置では、参照光源として
254nmと波長の近い低圧Ｈｇランプや248nmの鉄ランプを
用いているが、波長の広がりが数ｐｍ程度あり、やはり
サブｐｍの高精度な計測、制御には十分対応できていな
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の波長安定化用の
モニタ光学系は以上のように、参照光を用いてＦＰ１を
介して参照光と狭帯域レーザの波長とを直接比較してい
るので、色消しＦＴレンズ２２の色消し性能が不十分な
ため、両波長に対して焦点距離が異なり、一方の像がぼ
やけて正確なフリンジ９が投影できず、サブｐｍ以下の
高精度な計測、制御ができないという課題があった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、中心波長の安定性がサブｐｍの
狭帯域レーザ用波長モニタを得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る狭帯域レーザ用波長モニタは、線膨張率が５×１０
^-7以下の材料で構成されたスペーサを有するエアーギャ
ップ型のファブリペローエタロンを気密容器内に収納す
るものである。

【００１３】また、この発明の第２の発明に係る狭帯域
レーザ用波長モニタは、線膨張率が５×１０^-7以下の材
料で構成されたスペーサを有し、狭帯域レーザと参照用
レーザとの２つの波長に対して高反射率を有する反射膜
が施されたエアーギャップ型のファブリペローエタロン
を気密容器内に収納し、狭帯域レーザと参照用レーザと
をエアーギャップ型のファブリペローエタロンに導入す
る入射手段と、エアーギャップ型のファブリペローエタ
ロンを通過した狭帯域レーザと参照用レーザとの少なく
ともそれぞれ１つのフリンジピークを同時に観測できる
範囲内に結像する結像する結像手段とを備えるものであ
る。

【００１４】

【作用】この発明の第１の発明においては、線膨張率が
５×１０^-7以下の材料で構成されたスペーサが、温度変
化に対する許容範囲を広げるように働き、さらにエアー
ギャップ型のファブリペローエタロンを気密容器内に収
納して、屈折率変化をなくすことができるので、エアー
ギャップ型のファブリペローエタロンの観測結果が環境
状態に影響されることがなく、エアーギャップ型のファ
ブリペローエタロンを波長基準として用いることができ
る。

【００１５】さらに、この発明の第２の発明において
は、結像手段により、エアーギャップ型のファブリペロ
ーエタロンを通過した狭帯域レーザと参照用レーザとの
フリンジ像のうちそれぞれ少なくとも１つのフリンジピ
ークを同時に観測できる範囲内に結像する結像できるの
で、サブｐｍ以下の高精度、高安定な観測ができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す狭帯域レー
ザ用波長モニタの構成図であり、図において図１０に示
した従来の波長安定化用のモニタ光学系と同一または相
当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図に
おいて、２はＦＰ１の間隙を確保するスペーサであり、
このスペーサ２は線膨張係数がＦＰ１を構成する均一で
かつ紫外光に対して高透過率を有するバルクの合成石英
の１／１０以下の０．０５×１０^-6程度の低線膨張率材
料、例えばゼロデュアＭ（ＳＣＨＯＴＴ社）を用い、合
成石英とオプティカルコンタクトしてある。このゼロデ
ュアＭは、バルクの合成石英とのオプティカルコンタク
ト時の温度変化に対してヒステリシス特性を示さないこ
とから用いている。３は高反射率を持つ反射膜、６は波
長安定化を図る波長248nmの狭帯域ＫｒＦエキシマレー
ザの入射光線である。

【００１７】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの入射光線６は散乱
板１１に入射し、散乱板１１により散乱された後、様々
な角度成分をもってＦＰ１に入射する。この入射光線６
は、ＦＰ１を特定の角度成分のみが透過し、色消しＦＴ
レンズ２２により、焦点位置に集光され、円形のフリン
ジ９が形成される。このフリンジ９の位置変化をリニア
イメージセンサ１０により検出し、この検出値をもとに
フリンジ９の位置が特定の位置となるように入射光線６
の波長をコントロールする。

【００１８】この時、ＦＰ１の環境状態が変化しなけれ
ば、フリンジ９の位置がいつも同じ位置に現れるように
入射光線６の波長をコントロールすればよい。しかし、
ＦＰ１の環境状態は絶えず変化しているので、同じ位置
にフリンジ９が現れるように入射光線６の波長をコント
ロールした場合には、所定の波長と実際の入射光線６の
波長との間に、つぎの誤差Δλが生じてしまう。 Δλ／λ＝Δｎ／ｎ＋Δｄ／ｄここで、λは波長、ｎはその波長での屈折率、ｄはＦＰ
１のギャップ長であり、簡単のためにＦＰ１等の光学系
の変化はないものとする。

【００１９】屈折率は密度に比例することから、ＦＰ１
が密封容器５に収納されているものとすれば、密度は変
化せず、Δｎ＝０となる。一方、ギャップ長ｄはスペー
サ２の線膨張率をαとすると、Δｄ＝αｄΔＴとなる。
ここで、ΔＴはＦＰ１の環境の温度変化である。このこ
とから、温度変化に対する波長誤差Δλはつぎの式で与
えられる。 Δλ＝αλΔＴ

【００２０】ここで、Δλとして０．５ｐｍが許容でき
るとすると、狭帯域ＫｒＦエキシマレーザ（λ：248nm)
の場合、スペーサ２として合成石英（α：５×１０^-7）
を用いると温度変化の許容範囲が４度、ゼロデュワ
（α：５×１０^-8）を用いると温度変化の許容範囲が４
０度となる。いずれも、実現可能な範囲ではあるが、波
長誤差の許容範囲がさらに狭くなった場合には、ＦＰ１
のスペーサ２は線膨張率の小さな材料を用いることが実
用的な面から望ましい。

【００２１】上記の計算は完全密封として行ったが、現
実にはリークや容器壁面からの脱ガスの影響により多少
密度が変化する。この影響による波長誤差を見積る。容
器中の気体を理想気体とすれば、つぎの式が成立する。 Δｎ／ｎ＝（ｎ−１）（ΔＰ／Ｐ−ΔＴ／Ｔ）ここで、Ｐは圧力、ｎは圧力Ｐでの屈折率である。ｎ−
１は圧力に比例しており、窒素では３×１０^-4×Ｐａｔ
ｍとなり、温度変化が無視できる程度に抑えられている
とすれば、波長誤差はΔλ＝３×１０^-4λΔＰとなる。
波長誤差Δλとして０．５ｐｍが許容できるとすると、
許容できる圧力変化としては６．５×１０^-3ａｔｍとな
る。

【００２２】このように、上記実施例１によれば、スペ
ーサ２を０．０５×１０^-6以下の低線膨張率の材料で構
成し、ＦＰ１を機密容器５に封入しているので、ＦＰ１
の環境温度をある程度の範囲に保つことにより、ＦＰ１
は波長精度が要求された場合でも基準として機能するこ
とができる。この温度範囲は、例えば温度調節されたク
リーンルームで容易に実現でき、また条件の悪い部屋で
も、波長モニタを恒温ボックスに収納したり、断熱材で
覆ったり、あるいは波長モニタの温度を検出して一定温
度に温度コントロールすることにより、容易に実現でき
る。

【００２３】実施例２．図２はこの発明の実施例２を示
す狭帯域レーザ用波長モニタの構成図であり、図におい
て８は結像手段としての１枚または複数枚の非球面反射
鏡である。この実施例２では、参照光源として安定性を
も考慮した実質的な波長の広がりが０．００４ｐｍ程度
であるＨｅＮｅレーザを用いている。

【００２４】上記実施例２では、入射光線６、７を散乱
板１１に入射して、それぞれの波長成分に様々な角度成
分を持たせた後、ＦＰ１でそれぞれの波長成分の特定の
角度成分のみを透過させ、非球面反射鏡８により焦点距
離ｆの位置にそれぞれのフリンジ９を結像させ、リニア
イメージセンサ１０によりフリンジ９の位置を観測して
いる。

【００２５】この時、±０．２〜０．３ｐｍ以下の安定
性を得るためには、参照光源であるＨｅＮｅレーザの入
射光線７の波長は０．００４ｐｍ程度であるが、フリン
ジ９上の入射光線７の波長の広がりは０．１ｐｍ以下で
あればよく、実際には、フリンジ９上の入射光線７の波
長の広がりはＦＰ１の使用に応じた装置関数により決定
される。一方、信頼性の高い波長安定化のためには、リ
ニアイメージセンサ１０は狭帯域ＫｒＦエキシマレーザ
の入射光線６とＨｅＮｅレーザの入射光線７とそれぞれ
のフリンジ９の直径をそれぞれ少なくとも１つずつ観測
できなければならず、ＦＰ１の仕様の制限とフリンジ９
像の拡大率の限界がでてくる。

【００２６】したがって、上記実施例２では、長さ２
５．５ｍｍ（２５μｍ×１０２４素子）のリニアイメー
ジセンサ１０を用い、ＦＰ１のギャップ長と非球面反射
鏡８の焦点距離との組み合わせを適当に選択し、フリン
ジ９像の１素子当たりの波長を０．１ｐｍ程度に調整し
ており、参照光源であるＨｅＮｅレーザの入射光線７の
フリンジ９上での波長の広がり０．１ｐｍと併せて、サ
ブｐｍの精度で狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの波長変化
を測定することができる。

【００２７】ここで、参照光源を用いて波長を較正する
場合、波長モニタに仕様するＦＰ１の自由スペクトル領
域（以下、ＦＳＲという）には、以下に示すような理由
による制限がある。狭帯域ＫｒＦレーザの入射光線６の
波長が様々な要因で変動した際の変動範囲はフリンジ９
で観測できなければならず、その変動範囲を±βｐｍと
すると、ＦＰ１のＦＳＲは248nmに対して少なくとも２
βｐｍ必要となる。これは、ＦＳＲを越える変化があっ
た場合、その変化がβか、β−ＦＳＲかを判別しにくい
からである。

【００２８】一方、このようなＦＳＲを設定すると、波
長の長い参照光源、この場合ＨｅＮｅレーザに対するＦ
ＳＲは（633/248)²×２β〜１３βｐｍとなる。この様
子を図３に示す。入射光線６、７のそれぞれのフリンジ
９の直径をそれぞれ少なくとも１つずつリニアイメージ
センサ１０に投影することが必要であるので、ＨｅＮｅ
レーザによるフリンジ９の測定条件によりＦＳＲを大き
くすることにも限界がある。さらに、図３より明らかで
あるが、参照光源として狭帯域ＫｒＦエキシマレーザよ
り波長の長いものを使用する場合、リニアイメージセン
サ１０上でのフリンジ９を細くするために、狭帯域Ｋｒ
Ｆエキシマレーザと同等以下の波長幅のものを使用する
こと、フィネスが高くなるように高反射率の反射膜３を
もつＦＰ１を使用することが必要となる。

【００２９】また、フリンジ９像の１素子当たりの波長
を０．１ｐｍ程度の拡大率にするには、図３のように、
参照光源によるフリンジ９はリニアイメージセンサ１０
いっぱいに投影するように、ＦＰ１の光軸に対する傾き
角とギャップ間屈折率（ガス密度）の初期調整を行うた
めの手段が必要となる。

【００３０】参照光源と狭帯域レーザとの波長が異なる
場合、色収差により波長の読み取り誤差が発生する。そ
のため、上記実施例２では、反射光学系の非球面反射鏡
８を用いている。反射光学系の最大の特徴として、焦点
距離に波長依存性がないために、焦点距離ｆはその他の
付加機構なしに狭帯域レーザの焦点距離となる。

【００３１】実施例３．上記実施例２では、結像手段と
して反射光学系である非球面反射鏡８を用いるものとし
ているが、図４に示される実施例４では、ＨｅＮｅレー
ザと狭帯域ＫｒＦエキシマレーザとの波長に対してのみ
十分に収差がないように設計製作された拡大結像光学系
である色消しＦＴレンズ１２（屈折光学系）を用し、フ
リンジ９をリニアイメージセンサ１０上に結像しても、
同様の効果を奏する。

【００３２】実施例４．上記実施例３では、結像手段と
して拡大結像光学系である色消しＦＴレンズ１２を用い
るものとしているが、この実施例４では、波長による屈
折率依存性の高い媒質を結像光学系の途中に挿入し、そ
れに合わせて設計したＦＴ単レンズを組み合わせるもの
とし、同様の効果を奏する。

【００３３】実施例５．上記実施例３では、結像手段と
して拡大結像光学系である色消しＦＴレンズ１２を用い
るものとしているが、図５に示される実施例５では、結
像手段としてのＦＴ単レンズ１３と狭帯域ＫｒＦエキシ
マレーザのみに対してＡＲコート（ダイクロイック膜）
を施した平面スプリッタであるビームスプリッタ１６と
を用いるものとしている。この実施例５では、ＦＴ単レ
ンズ１３による狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの入射光線
６とＨｅＮｅレーザの入射光線７とのそれぞれのフリン
ジ９、１４の結像位置が異なるので、ビームスプリッタ
１３によりＨｅＮｅレーザの入射光線７のみを直角方向
にスプリットして、別に用意したリニアイメージセンサ
１５上にフリンジ１４を結像させ、同様の効果を奏す
る。

【００３４】実施例６．上記実施例５では、平面スプリ
ッタであるビームスプリッタ１６を用いＨｅＮｅレーザ
の入射光線７のみを直角方向にスプリットするものとし
ているが、この実施例６では、ビームスプリッタ１６と
してプリズムを用い、直角方向でない特定の角度方向に
スプリットするものとし、同様の効果を奏する。

【００３５】実施例７．上記実施例５では、平面スプリ
ッタであるビームスプリッタ１６を用いＨｅＮｅレーザ
の入射光線７のみを直角方向にスプリットするものとし
ているが、図６に示される実施例７では、ビームスプリ
ッタ１６としてロンボイドプリズムを用い、ビームスプ
リッタ１６を透過する狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの入
射光線６と、スプリットされるＨｅＮｅレーザの入射光
線７との光軸の平行度が変わらないようにし、リニアイ
メージセンサ１０、１５を一体構造とし、フリンジ９、
１４の拡大結像光学系の安定度を高めている。

【００３６】ここで、上記実施例５〜７では、ビームス
プリッタ１６にＡＲコートをコーティングしてＨｅＮｅ
レーザの入射光線７のみをスプリットしているが、コー
ティングを変えて透過光とスプリット光とを逆にしても
同様の効果を奏する。

【００３７】実施例８．上記実施例７では、結像手段と
して拡大結像光学系であるＦＴ単レンズ１３を用い、ビ
ームスプリッタ１６によりリニアイメージセンサ１０、
１５上にフリンジ９、１４を結像するものとしている
が、図７に示される実施例８では、リニアイメージセン
サ１０に駆動装置１７を取り付け、ＦＴ単レンズ１３に
よる狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの入射光線６とＨｅＮ
ｅレーザの入射光線７とのそれぞれのフリンジ９、１４
の異なる結像位置にリニアイメージセンサ１０を移動さ
せるものとし、高精度の観測を実現している。

【００３８】実施例９．図８に示される実施例９では、
ＦＰ１への入射手段（入射光学系）として多数の光ファ
イバを束ねたバンドルファイバ１８を用いるものとし、
散乱板１１を省略することができ、さらに入射側を２つ
に分離したファイバを用いると、入射光線６、７の光軸
を合わせる必要がなくなるという効果が得られる。

【００３９】実施例１０．図９に示される実施例１０で
は、ＦＰ１への入射手段（入射光学系）として凸レンズ
１９を用い、入射光線６、７を様々な角度成分をもつ光
線に変換してＦＰ１に入射するものとし、散乱板１１、
ＦＴ単レンズ１３を省略することができ、入射光学系と
拡大結像光学系とを簡素にできる。また、凸レンズ１９
の代わりに、凹レンズや球面鏡を用いても、同様の効果
を奏する。

【００４０】ここで、上記各実施例の各構成にて、狭帯
域ＫｒＦエキシマレーザの入射光線６の波長の変動範囲
±βｐｍは、最小でも入射光線６の波長広がり程度は必
要で、その値として±２ｐｍとすると、ＦＰ１のギャッ
プ長と結像手段としての拡大結像光学系の焦点距離ｆと
の組み合わせを適当に選択することにより、フリンジ像
をリニアイメージセンサの１素子当たりの波長は０．０
２ｐｍ程度にまで設定することができ、ＨｅＮｅレーザ
の入射光線７の波長の広がり０．００４ｐｍと併せて、
±０．０２ｐｍ程度まで測定することができる。

【００４１】なお、上記各実施例では、気密容器５に不
活性ガス４としてのＮ₂ガスを封入して説明している
が、一般に圧力センサは真空近傍にて使用するものなら
ば通常の圧力センサに比べて２桁程度高精度となるの
で、気密容器５を封じ切りでなく、真空にするとともに
圧力センサを組み込み、かつ排気系の配管をつないで、
高精度に気密状態を管理しても、同様に安定化できる。

【００４２】また、上記各実施例では、不活性ガス４と
してＮ₂ガスを用いて説明しているが、この発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば圧力に対する屈折率
変化の小さいＨ₂ガスでもよい。

【００４３】さらに、上記各実施例では、狭帯域レーザ
としてＫｒＦエキシマレーザ、参照光源としてＨｅＮｅ
レーザを用いて説明しているが、狭帯域レーザとして
は、共振器内に波長選択素子を挿入して波長を変えるこ
とができるレーザならばよく、また参照光源としては、
単一モードＡｒ、Ｋｒ、ＨｅＣｄレーザや、あるいは十
分スペクトル広がりの小さな単一元素の水銀ランプ等で
もよい。

【００４４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４５】この発明の第１の発明に係る狭帯域レーザ
用波長モニタによれば、線膨張率が５×１０^-7以下の材
料で構成されたスペーサを有するエアーギャップ型のフ
ァブリペローエタロンを気密容器内に収納しているの
で、エアーギャップ型のファブリペローエタロンの観測
結果が環境状態に影響されることがなく、エアーギャッ
プ型のファブリペローエタロンを波長基準として用いる
ことができる。

【００４６】また、この発明の第２の発明に係る狭帯域
レーザ用波長モニタによれば、線膨張率が５×１０^-7以
下の材料で構成されたスペーサを有し、狭帯域レーザと
参照用レーザとの２つの波長に対して高反射率の反射膜
が施されたエアーギャップ型のファブリペローエタロン
を気密容器内に収納し、狭帯域レーザと参照用レーザと
をエアーギャップ型のファブリペローエタロンに導入す
る入射手段と、エアーギャップ型のファブリペローエタ
ロンを通過した狭帯域レーザと参照用レーザとの少なく
ともそれぞれ１つのフリンジピークを同時に観測できる
範囲内に結像する結像手段とを備えているので、エアー
ギャップ型のファブリペローエタロンの観測結果が環境
状態に影響されることがなく、エアーギャップ型のファ
ブリペローエタロンを通過した狭帯域レーザと参照用レ
ーザとのフリンジ像のうちそれぞれ少なくとも１つのフ
リンジピークを同時に観測できる範囲内に結像できるの
で、狭帯域レーザの中心波長をサブｐｍ以下の高精度、
高安定な観測ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの構成図である。

【図２】この発明の実施例２を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの構成図である。

【図３】この発明の実施例２におけるエアーギャップ型
のファブリペローエタロンの自由スペクトルを説明する
ための図である。

【図４】この発明の実施例３を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの構成図である。

【図５】この発明の実施例５を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの要部構成図である。

【図６】この発明の実施例７を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの要部構成図である。

【図７】この発明の実施例８を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの要部構成図である。

【図８】この発明の実施例９を示す狭帯域レーザ用波長
モニタの要部構成図である。

【図９】この発明の実施例１０を示す狭帯域レーザ用波
長モニタの構成図である。

【図１０】従来の波長安定化用のモニタ光学系の概略構
成図である。

【符号の説明】

１ファブリペローエタロン２スペーサ３反射膜５気密容器６狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの入射光線７ＨｅＮｅレーザの入射光線８非球面反射鏡（結像手段）１１散乱板（入射手段）１２色消しＦＴレンズ（結像手段）１３ＦＴ単レンズ（結像手段）１８バンドルファイバ（入射手段）１９凸レンズ（入射手段）２２色消しフーリエ変換凸レンズ（結像手段）

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】また、この発明の第２の発明に係る狭帯域
レーザ用波長モニタは、線膨張率が５×１０^-7以下の材
料で構成されたスペーサを有し、狭帯域レーザと参照用
光源との２つの波長に対して高反射率を有する反射膜が
施されたエアーギャップ型のファブリペローエタロンを
気密容器内に収納し、狭帯域レーザと参照用光源とをエ
アーギャップ型のファブリペローエタロンに導入する入
射手段と、エアーギャップ型のファブリペローエタロン
を通過した狭帯域レーザと参照用光源との少なくともそ
れぞれ１つのフリンジピークを同時に観測できる範囲内
に結像する結像する結像手段とを備えるものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】さらに、この発明の第２の発明において
は、結像手段により、エアーギャップ型のファブリペロ
ーエタロンを通過した狭帯域レーザと参照用光源とのフ
リンジ像のうちそれぞれ少なくとも１つのフリンジピー
クを同時に観測できる範囲内に結像することができるの
で、サブｐｍ以下の高精度、高安定な観測ができる。

【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】したがって、上記実施例２では、長さ２
５．６ｍｍ（２５μｍ×１０２４素子）のリニアイメー
ジセンサ１０を用い、ＦＰ１のギャップ長と非球面反射
鏡８の焦点距離との組み合わせを適当に選択し、フリン
ジ９像の１素子当たりの波長を０．１ｐｍ程度に調整し
ており、参照光源であるＨｅＮｅレーザの入射光線７の
フリンジ９上での波長の広がり０．１ｐｍと併せて、サ
ブｐｍの精度で狭帯域ＫｒＦエキシマレーザの波長変化
を測定することができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】ここで、参照光源を用いて波長を較正する
場合、波長モニタに使用するＦＰ１の自由スペクトル領
域（以下、ＦＳＲという）には、以下に示すような理由
による制限がある。狭帯域ＫｒＦレーザの入射光線６の
波長が様々な要因で変動した際の変動範囲はフリンジ９
で観測できなければならず、その変動範囲を±βｐｍと
すると、ＦＰ１のＦＳＲは248nmに対して少なくとも２
βｐｍ必要となる。これは、ＦＳＲを越える変化があっ
た場合、その変化がβか、β−ＦＳＲかを判別しにくい
からである。

【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】実施例３．上記実施例２では、結像手段と
して反射光学系である非球面反射鏡８を用いるものとし
ているが、図４に示される実施例３では、ＨｅＮｅレー
ザと狭帯域ＫｒＦエキシマレーザとの波長に対してのみ
十分に収差がないように設計製作された拡大結像光学系
である色消しＦＴレンズ１２（屈折光学系）を用し、フ
リンジ９をリニアイメージセンサ１０上に結像しても、
同様の効果を奏する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】また、この発明の第２の発明に係る狭帯域
レーザ用波長モニタによれば、線膨張率が５×１０^-7以
下の材料で構成されたスペーサを有し、狭帯域レーザと
参照用光源との２つの波長に対して高反射率の反射膜が
施されたエアーギャップ型のファブリペローエタロンを
気密容器内に収納し、狭帯域レーザと参照用光源とをエ
アーギャップ型のファブリペローエタロンに導入する入
射手段と、エアーギャップ型のファブリペローエタロン
を通過した狭帯域レーザと参照用光源との少なくともそ
れぞれ１つのフリンジピークを同時に観測できる範囲内
に結像する結像する結像手段とを備えているので、エア
ーギャップ型のファブリペローエタロンの観測結果が環
境状態に影響されることがなく、エアーギャップ型のフ
ァブリペローエタロンを通過した狭帯域レーザと参照用
光源とのフリンジ像のうちそれぞれ少なくとも１つのフ
リンジピークを同時に観測できる範囲内に結像できるの
で、狭帯域レーザの中心波長をサブｐｍ以下の高精度、
高安定な観測ができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】狭帯域レーザの中心波長をモニタする狭
帯域レーザ用波長モニタにおいて、気密容器と、前記気
密容器内に収納され、線膨張率が５×１０^-7以下の材料
で構成されたスペーサを有するエアーギャップ型のファ
ブリペローエタロンとを備えたことを特徴とする狭帯域
レーザ用波長モニタ。
【請求項２】狭帯域レーザの中心波長をモニタする狭
帯域レーザ用波長モニタにおいて、参照用レーザと、気
密容器と、前記気密容器内に収納され、線膨張率が５×
１０^-7以下の材料で構成されたスペーサを有し、前記狭
帯域レーザと前記参照用レーザとの２つの波長に対して
高反射率を有する反射膜が施されたエアーギャップ型の
ファブリペローエタロンと、前記狭帯域レーザと前記参
照用レーザとを前記エアーギャップ型のファブリペロー
エタロンに導入する入射手段と、前記エアーギャップ型
のファブリペローエタロンを通過した前記狭帯域レーザ
と前記参照用レーザとの少なくともそれぞれ１つのフリ
ンジピークを同時に観測できる範囲内に結像する結像手
段とを備えたことを特徴とする狭帯域レーザ用波長モニ
タ。