JPH06310794A - Output stabilizing method for ultraviolet laser light and ultraviolet laser light generator - Google Patents

Output stabilizing method for ultraviolet laser light and ultraviolet laser light generator

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JPH06310794A
JPH06310794A JP5101309A JP10130993A JPH06310794A JP H06310794 A JPH06310794 A JP H06310794A JP 5101309 A JP5101309 A JP 5101309A JP 10130993 A JP10130993 A JP 10130993A JP H06310794 A JPH06310794 A JP H06310794A
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crystal
harmonic
laser light
optical crystal
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Daiji Nishizawa
代治 西澤
Takeshi Udagawa
毅 宇田川
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Abstract

PURPOSE:To sustain generation of high output ultraviolet laser light for a long time by controlling the temperature to a level higher by a specific range than the temperature at which a nonlinear optical crystal achieves phase matching of 90 deg.. CONSTITUTION:A crystal temperature controller 30 operates the heater in a crystal temperature conditioner 14 and controls the temperature of a nonlinear optical crystal 5 generating the fourth higher harmonic to a set level based on a crystal temperature set signal 29 from a crystal temperature setter 28 and a crystal temperature detection signal 27 from a crystal temperature detector 26. When laser light is inputted to the optical crystal 5 upon phase matching of 90 deg. to generate ultraviolet laser light, temperature of the optical crystal 5 is controlled to a level higher by a range of 0.1-5.0 deg.C than the temperature at which 90 deg. phase matching is achieved. This constitution allows long time continuous generation of practically high output ultraviolet laser light in the range of 70-80% of maximum output (when 90 deg. phase matching is achieved).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は紫外レーザ光の出力安定
化方法及び紫外レーザ光発生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet laser light output stabilizing method and an ultraviolet laser light generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の紫外レーザ光発生装置の一
例を示すもので、1はYAGレーザ発振器であり、該Y
AGレーザ発振器1は波長1064nmのレーザ光(Y
AGレーザ基本波)を発振するようになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a conventional ultraviolet laser light generator, in which 1 is a YAG laser oscillator.
The AG laser oscillator 1 uses a laser beam (Y
It is designed to oscillate an AG laser fundamental wave).

【0003】2はYAGレーザ第2高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第2高調波発生器2は、前記のYA
Gレーザ発振器1により発振されるYAGレーザ基本波
から、 1/λ2=1/λ1+1/λ1…(1) (λ1:基本波の波長、λ2:第2高調波の波長)の関係
(第2高調波発生)によって、波長532nmのレーザ
光(YAGレーザ第2高調波)を発生させる第2高調波
発生用非線形光学結晶3を有している。
Reference numeral 2 is a YAG laser second harmonic generator, and the YAG laser second harmonic generator 2 is the above-mentioned YA.
From the YAG laser fundamental wave oscillated by the G laser oscillator 1, 1 / λ 2 = 1 / λ 1 + 1 / λ 1 (1) (λ 1 is the wavelength of the fundamental wave, λ 2 is the wavelength of the second harmonic) The second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 for generating a laser beam (YAG laser second harmonic) having a wavelength of 532 nm by the above relationship (second harmonic generation).

【0004】4はYAGレーザ第4高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第4高調波発生器4は、前記のYA
Gレーザ第2高調波発生器2により発生するYAGレー
ザ第2高調波から、 1/λ4=1/λ2+1/λ2…(2) (λ2:第2高調波の波長、λ4:第4高調波の波長)の
関係(第4高調波発生)によって、波長266nmの紫
外レーザ光(YAGレーザ第4高調波)を発生させる第
4高調波発生用非線形光学結晶5を有している。
Reference numeral 4 is a YAG laser fourth harmonic generator, and the YAG laser fourth harmonic generator 4 is the YA
From the YAG laser second harmonic generated by the G laser second harmonic generator 2, 1 / λ 4 = 1 / λ 2 + 1 / λ 2 (2) (λ 2 : wavelength of the second harmonic, λ 4 : The fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 for generating the ultraviolet laser light (YAG laser fourth harmonic) having a wavelength of 266 nm by the relationship (fourth harmonic wavelength) (fourth harmonic generation). There is.

【0005】6はプリズムであり、該プリズム6は、前
記の第4高調波発生用非線形光学結晶5により発生する
YAGレーザ第4高調波と、第4高調波発生用非線形光
学結晶5により変換されずに残るYAGレーザ第2高調
波と、前記の第2高調波発生用非線形光学結晶3により
変換されずに残り且つ第4高調波発生用非線形光学結晶
5を透過するYAGレーザ基本波とを分離するようにな
っている。
Reference numeral 6 is a prism, and the prism 6 is converted by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 described above. The YAG laser second harmonic that remains without separation and the YAG laser fundamental wave that remains unconverted by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 and that passes through the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 are separated. It is supposed to do.

【0006】上記の第4高調波発生用非線形光学結晶5
には、BBO(β−BaB24)結晶や重水置換率95
%以上あるいは重水置換率99%以上のD−KDP(K
2PO4:Dは重水素)結晶などが用いられている。
Nonlinear optical crystal 5 for generating the above fourth harmonic
Include BBO (β-BaB 2 O 4 ) crystals and a heavy water substitution rate of 95.
% Or more or heavy water substitution rate 99% or more of D-KDP (K
D 2 PO 4 : D is deuterium) crystal or the like is used.

【0007】上述した紫外レーザ光発生装置により紫外
レーザを発生させる際には、予め、第2高調波発生用非
線形光学結晶3、並びに第4高調波発生用非線形光学結
晶5を所定の温度に昇温させたうえ結晶の傾きを変えて
結晶角度(結晶の光学軸と入射レーザー光のなす角度)
を調整しておく。
When an ultraviolet laser is generated by the above-described ultraviolet laser light generator, the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 and the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 are heated to a predetermined temperature in advance. Crystallization angle (angle between the optical axis of the crystal and the incident laser beam) by changing the tilt of the crystal after heating
Is adjusted.

【0008】次いで、YAGレーザ発振器1により波長
1064nmのYAGレーザ基本波を発振させると、該
YAGレーザ基本波は、YAGレーザ第2高調波発生器
2の第2高調波発生用非線形光学結晶3に入射し、該第
2高調波発生用非線形光学結晶3において前記の式
(1)の関係(第2高調波発生)により波長532nm
のYAGレーザ第2高調波が発生する。
Next, when the YAG laser oscillator 1 oscillates a YAG laser fundamental wave having a wavelength of 1064 nm, the YAG laser fundamental wave is transmitted to the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 of the YAG laser second harmonic generator 2. When incident, the wavelength of 532 nm is generated in the nonlinear optical crystal for second harmonic generation 3 by the relationship (second harmonic generation) of the above equation (1).
The second harmonic of the YAG laser is generated.

【0009】第2高調波発生用非線形光学結晶3により
発生したYAGレーザ第2高調波は、YAGレーザ第4
高調波発生器4の第4高調波発生用非線形光学結晶5に
入射し、該第4高調波発生用結晶4において前記の式
(2)の関係(第4高調波発生)により波長266nm
のYAGレーザ第4高調波が発生する。
The second harmonic of the YAG laser generated by the nonlinear optical crystal 3 for generating the second harmonic is the fourth harmonic of the YAG laser.
A wavelength of 266 nm is incident on the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 of the harmonic generator 4 and the fourth harmonic generation crystal 4 has a wavelength of 266 nm due to the relation (4th harmonic generation) of the above equation (2).
The fourth harmonic of the YAG laser is generated.

【0010】更に、第4高調波発生用非線形光学結晶5
により発生したYAGレーザ第4高調波と、第4高調波
発生用非線形光学結晶5により変換されずに残るYAG
レーザ第2高調波と、前記の第2高調波発生用非線形光
学結晶3により変換されずに残り且つ第4高調波発生用
非線形光学結晶5を透過するYAGレーザ基本波とは、
それぞれプリズム6により分離される。
Furthermore, a nonlinear optical crystal 5 for generating a fourth harmonic wave
YAG laser fourth harmonic generated by the YAG laser and the YAG remaining without being converted by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5.
The laser second harmonic and the YAG laser fundamental wave that remains without being converted by the second harmonic generating nonlinear optical crystal 3 and that passes through the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5 are:
Each is separated by the prism 6.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにして波長266nmのYAGレーザ第4高調波を
発生させる際に、第4高調波発生用非線形光学結晶5の
角度調整を行うことにより位相整合を達成させて実用的
な高い出力値のYAGレーザ第4高調波を得ようとした
場合、下記のような問題が生じる。
However, when the YAG laser fourth harmonic of the wavelength of 266 nm is generated as described above, the phase adjustment is performed by adjusting the angle of the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5. In order to achieve the above and obtain a practically high output value YAG laser fourth harmonic, the following problems occur.

【0012】(1)波長変換素子である第4高調波発生
用非線形光学結晶5自体が発生したYAGレーザ第4高
調波を非線形的に吸収し、該第4高調波発生用非線形光
学結晶5のビームパスにおいて激烈な発熱により温度が
上昇するセルフヒーティング現象が発生する。
(1) The nonlinear optical crystal 5 for generating a fourth harmonic, which is a wavelength conversion element, absorbs the fourth harmonic of the YAG laser nonlinearly, and the nonlinear optical crystal 5 for generating a fourth harmonic generates In the beam path, a self-heating phenomenon occurs in which the temperature rises due to intense heat generation.

【0013】(2)上記の激しいセルフヒーティング現
象が発生すると、第4高調波発生用非線形光学結晶5の
位相整合条件、すなわち屈折率n=n(λ,T,θ)
(λ:波長、T:結晶温度、θ:結晶の光学軸と入射レ
ーザ光のなす角度)の整合条件が温度的に破壊されてし
まい、従って第4高調波発生用非線形光学結晶5により
発生するYAGレーザ第4高調波の出力が急速に低下し
てしまう。
(2) When the above-mentioned intense self-heating phenomenon occurs, the phase matching condition of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5, that is, the refractive index n = n (λ, T, θ)
The matching condition of (λ: wavelength, T: crystal temperature, θ: angle formed by the optical axis of the crystal and the incident laser beam) is thermally destroyed, and therefore is generated by the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5. The output of the fourth harmonic of the YAG laser will drop rapidly.

【0014】(3)このため、YAGレーザ第4高調波
の発生にあたって、予め第4高調波発生用非線形光学結
晶5の結晶温度や結晶角度(結晶の光学軸と入射レーザ
光のなす角度)を適切な状態にしておいても、セルフヒ
ーティング現象の発生により該第4高調波発生用非線形
光学結晶5の位相整合状態を長くとも数分程度しか保持
することができず、よって、実用的な高い出力のYAG
レーザ第4高調波を長時間継続的に発生させることがで
きない。
(3) Therefore, when the YAG laser fourth harmonic is generated, the crystal temperature and the crystal angle (the angle between the optical axis of the crystal and the incident laser beam) of the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic are previously set. Even in an appropriate state, the phase-matching state of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 can be maintained for only a few minutes at the longest due to the occurrence of the self-heating phenomenon. High output YAG
The laser fourth harmonic cannot be continuously generated for a long time.

【0015】(4)このような問題は、上述した第4高
調波発生用非線形光学5によりYAGレーザ第4高調波
を発生させる場合だけではなく、非線形光学結晶を用い
る波長変換により波長が約300nm以下の紫外レーザ
光を発生させる場合の全てにおいて起こる。
(4) Such a problem is not limited to the case where the YAG laser fourth harmonic is generated by the above-described fourth harmonic generation nonlinear optics 5, and the wavelength is about 300 nm due to the wavelength conversion using the nonlinear optical crystal. It occurs in all cases of generating the following ultraviolet laser light.

【0016】[0016]

【研究結果に基づく知見】上記の問題を解決するために
発明者は、非線形光学結晶の結晶温度と結晶角度とに対
するレーザ光の出力値の関係について種々の実験を行っ
た結果、下記のような知見を得るに至った。
[Knowledge Based on Research Results] In order to solve the above problems, the inventor conducted various experiments on the relationship between the laser light output value with respect to the crystal temperature and the crystal angle of the nonlinear optical crystal. We have come to the knowledge.

【0017】(1)非線形光学結晶(重水置換率90%
のD−KDP結晶)に対し励起光(YAGレーザ第2高
調波)を入射させて紫外レーザ光(YAGレーザ第4高
調波)を発生させるのに際し、位相整合条件即ち屈折率
の整合条件を満足する温度に非線形光学結晶を昇温制御
させると、図2に一点鎖線で示すように、非線形光学結
晶により発生する紫外レーザ光の出力と結晶の光学軸と
入射レーザ光のなす角度θとの関係を表わす紫外レーザ
光出力の結晶角度依存曲線は、紫外レーザ光出力が最大
となる角度(位相整合角)が、90゜を中心にして2つ
あるダブルピーク型を呈する。
(1) Nonlinear optical crystal (heavy water substitution rate 90%
When the excitation light (YAG laser second harmonic) is incident on the D-KDP crystal of (1) to generate ultraviolet laser light (YAG laser fourth harmonic), the phase matching condition, that is, the refractive index matching condition is satisfied. When the temperature of the non-linear optical crystal is controlled to reach the temperature, the relationship between the output of the ultraviolet laser light generated by the non-linear optical crystal, the optical axis of the crystal, and the angle θ formed by the incident laser light, as shown by the dashed line in FIG. The crystal angle dependence curve of the output of the ultraviolet laser light, which represents, has a double peak type in which there are two angles (phase matching angles) at which the output of the ultraviolet laser light becomes maximum (centering 90 °).

【0018】(2)上記(1)項の状態から非線形光学
結晶の温度を徐々に昇温させると、位相整合角(位相整
合を達成する結晶角度)はそれぞれ90゜に近付き、結
晶角度依存曲線は、図2に破線で示すように、位相整合
角が90゜となるシングルピーク型を呈し、90゜位相
整合が達成される。
(2) When the temperature of the nonlinear optical crystal is gradually raised from the state of the above item (1), the phase matching angles (crystal angles for achieving phase matching) approach 90 °, respectively, and the crystal angle dependence curve 2 exhibits a single peak type having a phase matching angle of 90 °, as shown by a broken line in FIG. 2, and 90 ° phase matching is achieved.

【0019】(3)90゜位相整合を達成した状態から
結晶温度を0.1℃刻みで更に徐々に上昇させてゆく
と、紫外レーザ光出力は、結晶温度の上昇に対応して徐
々に低下してゆき、図2に実線で示すように、90゜位
相整合達成時の70〜80%程度の値を呈するようにな
る。
(3) When the crystal temperature is gradually increased in steps of 0.1 ° C. from the state where the 90 ° phase matching is achieved, the ultraviolet laser light output is gradually decreased corresponding to the increase of the crystal temperature. Then, as shown by the solid line in FIG. 2, the value becomes about 70 to 80% when the 90 ° phase matching is achieved.

【0020】(4)このとき90゜位相整合温度を超え
ていることに伴う位相整合条件即ち屈折率整合条件の温
度に対する一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)によ
って結晶内の温度勾配がならされる効果が発現し、90
゜位相整合達成時の最大出力の70〜80%程度の値で
はあるものの、実用的な高い出力の紫外レーザ光を長時
間継続的に発生し得ることになる。
(4) At this time, a kind of saturation effect on the temperature of the phase matching condition, that is, the refractive index matching condition accompanying the 90 ° phase matching temperature being exceeded, and the temperature gradient in the crystal due to the heating temperature control (heating control). The effect of being smoothed out appears, 90
Although the value is about 70 to 80% of the maximum output when the phase matching is achieved, it is possible to continuously generate a practically high output ultraviolet laser light for a long time.

【0021】[0021]

【本発明の目的】本発明は長時間継続的に実用的な高い
出力の紫外レーザ光を発生させることを目的としてい
る。
An object of the present invention is to continuously generate a practical high-power ultraviolet laser light for a long time.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の紫外レーザ光の出力安定化方法において
は、90゜位相整合を達成し得る非線形光学結晶に対し
入力レーザ光を入射させて紫外レーザ光を発生させる際
に、非線形光学結晶を、該非線形光学結晶が90゜位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度に昇温制御する。
In order to achieve the above object, in the ultraviolet laser light output stabilizing method of the present invention, an input laser light is made incident on a nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching. When the ultraviolet laser light is generated, the temperature of the nonlinear optical crystal is controlled to a temperature slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. To do.

【0023】また、本発明の紫外レーザ光発生装置にお
いては、入力レーザ光を発生する入力レーザ光発生装置
と、90゜位相整合を達成し得られ且つ前記の入力レー
ザ光発生装置より発生される入力レーザ光から紫外レー
ザ光を発生させ得る非線形光学結晶と、非線形光学結晶
を該非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する温度よ
りも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い
温度になるように昇温制御し得る温度調節装置とを備え
ている。
Further, in the ultraviolet laser light generator of the present invention, it is possible to achieve 90 ° phase matching with the input laser light generator which generates the input laser light, and it is generated by the above-mentioned input laser light generator. A non-linear optical crystal capable of generating an ultraviolet laser beam from an input laser beam and a non-linear optical crystal slightly within a range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. above the temperature at which the non-linear optical crystal achieves 90 ° phase matching. And a temperature control device capable of controlling the temperature rise to a high temperature.

【0024】更に、本発明の紫外レーザ光発生装置にお
いては、YAGレーザ基本波を発振するYAGレーザ発
振器と、該YAGレーザ発振器より発振されるYAGレ
ーザ基本波からYAGレーザ第2高調波を発生させる第
2高調波発生用非線形光学結晶と、90゜位相整合を達
成し得られ且つ前記の第2高調波発生用非線形光学結晶
により発生するYAGレーザ第2高調波からYAGレー
ザ第4高調波を発生させ得る第4高調波発生用非線形光
学結晶と、第4高調波発生用非線形光学結晶を該第4高
調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する
温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずか
に高い温度になるように昇温制御し得る温度調節装置と
を備えている。
Further, in the ultraviolet laser light generator of the present invention, a YAG laser oscillator that oscillates a YAG laser fundamental wave, and a YAG laser second harmonic is generated from the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator. A YAG laser fourth harmonic is generated from a YAG laser second harmonic that can achieve 90 ° phase matching with the second harmonic generating nonlinear optical crystal and is generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal. A non-linear optical crystal for generating a fourth harmonic and a non-linear optical crystal for generating a fourth harmonic that are 0.1 ° C. to 5 ° C. below the temperature at which the fourth non-linear optical crystal for generating a harmonic achieves 90 ° phase matching. The temperature control device is capable of controlling the temperature rise to a slightly higher temperature within the range of 0.0 ° C.

【0025】[0025]

【作用】本発明の請求項1に記載した紫外レーザ光の出
力安定化方法では、90゜位相整合可能な紫外レーザ光
発生用非線形光学結晶に対し入力レーザ光を入射させ、
90゜位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80
%程度の値の紫外レーザ光出力が得られるように該非線
形光学結晶を、90゜位相整合を達成する温度よりも
0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度
に昇温制御する。これによって、90゜位相整合達成時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の実用的な高い
出力の紫外レーザ光を長時間継続的に発生させる。
In the ultraviolet laser light output stabilizing method according to the first aspect of the present invention, the input laser light is made incident on the nonlinear optical crystal for generating ultraviolet laser light capable of 90 ° phase matching,
70 to 80 when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved)
%, The nonlinear optical crystal is heated to a temperature slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. Control. As a result, a practically high output UV laser beam of about 70 to 80% when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved) is continuously generated for a long time.

【0026】本発明の請求項2に記載した紫外レーザ光
発生装置においては、入力レーザ光発生装置より発生さ
れる入力レーザ光を90゜位相整合可能な紫外レーザ光
発生用の非線形光学結晶に入射させ、該非線形光学結晶
を、温度調節装置によって非線形光学結晶が90゜位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度になるように昇温制御させ
て、長時間継続的に実用的な高い出力の紫外レーザ光を
発生させる。
In the ultraviolet laser light generator according to the second aspect of the present invention, the input laser light generated by the input laser light generator is incident on the nonlinear optical crystal for ultraviolet laser light generation capable of 90 ° phase matching. Then, the temperature of the nonlinear optical crystal is controlled to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching by a temperature controller within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. Thus, a practical high-power ultraviolet laser beam is continuously generated for a long time.

【0027】本発明の請求項3に記載した紫外レーザ光
発生装置においては、YAGレーザ発振器より発振され
るYAGレーザ基本波を第2高調波発生用非線形光学結
晶によってYAGレーザ第2高調波に変換し、更に該Y
AGレーザ第2高調波を90°位相整合可能な第4高調
波発生用非線形光学結晶に入射させ、該第4高調波発生
用非線形光学結晶(の結晶温度)を、温度調節装置によ
って第4高調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合
を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内にお
けるわずかに高い温度になるように昇温制御させて、長
時間継続的に実用的な高い出力のYAGレーザ第4高調
波を発生させる。
In the ultraviolet laser light generator according to claim 3 of the present invention, the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator is converted into the YAG laser second harmonic wave by the second harmonic generation nonlinear optical crystal. And the Y
The second harmonic of the AG laser is made incident on a nonlinear optical crystal for generating a fourth harmonic capable of 90 ° phase matching, and (the crystal temperature of) the nonlinear optical crystal for generating a fourth harmonic is adjusted to a fourth harmonic by a temperature adjusting device. The temperature is controlled so that the nonlinear optical crystal for wave generation has a temperature slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C, and is continuously used for a long time. The fourth harmonic of a high output YAG laser is generated.

【0028】[0028]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明の紫外レーザ光発生装置の一
実施例を示すもので、7はQスイッチパルスYAGレー
ザ発振器であり、該QスイッチパルスYAGレーザ発振
器7は非線形波長変換に適した尖頭出力の高い波長10
64nmのレーザ光(YAGレーザ基本波)を発振する
ようになっている。
FIG. 1 shows one embodiment of the ultraviolet laser light generator of the present invention. Reference numeral 7 is a Q switch pulse YAG laser oscillator, and the Q switch pulse YAG laser oscillator 7 is a peak suitable for nonlinear wavelength conversion. High head output wavelength 10
It oscillates a laser beam of 64 nm (YAG laser fundamental wave).

【0030】8はYAGレーザ第2高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第2高調波発生器8は、YAGレー
ザ発振器7により発振されるYAGレーザ基本波から前
記の式(1)の関係(第2高調波発生)によって、波長
532nmのレーザ光(YAGレーザ第2高調波)を発
生させる第2高調波発生用非線形光学結晶3と、該第2
高調波発生用非線形光学結晶3を昇温させるヒータを備
えた結晶温調器9とを有している。
Reference numeral 8 is a YAG laser second harmonic generator, and the YAG laser second harmonic generator 8 is derived from the relation (1) from the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator 7. A second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 for generating laser light (YAG laser second harmonic) having a wavelength of 532 nm by the second harmonic generation);
It has a crystal temperature controller 9 having a heater for heating the nonlinear optical crystal 3 for harmonic generation.

【0031】上述したQスイッチパルスYAGレーザ発
振器7と第2高調波発生用非線形光学結晶3とにより、
YAGレーザ第2高調波(入力レーザ光)を発生する入
力レーザ光発生装置を構成している。
By the Q switch pulse YAG laser oscillator 7 and the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 described above,
An input laser light generator that generates a YAG laser second harmonic (input laser light) is configured.

【0032】10はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー10は、前記の第2高調波発生用非
線形光学結晶3により発生するYAGレーザ第2高調波
を反射し且つ第2高調波発生用非線形光学結晶3により
変換されずに残るYAGレーザ基本波を透過させるよう
になっている。
Reference numeral 10 is a dichroic mirror. The dichroic mirror 10 reflects the YAG laser second harmonic generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 and generates the second harmonic generation nonlinear optical crystal. 3, the YAG laser fundamental wave that remains unconverted is transmitted.

【0033】11はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー11は、前記のダイクロイックミラー10を透過
するYAGレーザ基本波を遮断するようになっている。
Reference numeral 11 is a beam damper, and the beam damper 11 blocks the YAG laser fundamental wave that passes through the dichroic mirror 10.

【0034】12はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー12は、前記のダイクロイックミラ
ー10により反射するYAGレーザ第2高調波を後述す
るYAGレーザ第4高調波発生器13の方向へ反射する
ようになっている。
Reference numeral 12 is a dichroic mirror. The dichroic mirror 12 reflects the YAG laser second harmonic reflected by the dichroic mirror 10 toward a YAG laser fourth harmonic generator 13 described later. ing.

【0035】18はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー18は、前記のダイクロイックミラー10により
反射されてしまい且つダイクロイックミラー12を透過
する微量のYAGレーザ基本波を遮断するようになって
いる。
Reference numeral 18 is a beam damper, and the beam damper 18 blocks a slight amount of the YAG laser fundamental wave which is reflected by the dichroic mirror 10 and which passes through the dichroic mirror 12.

【0036】13はYAGレーザ第4高調波発生器であ
り、該YAGレーザ第4高調波発生器13は、ダイクロ
イックミラー12により反射されるYAGレーザ第2高
調波から、前記の式(2)の関係(第4高調波発生)に
よって、波長266nmの紫外レーザ光(YAGレーザ
第4高調波)を発生させる第4高調波発生用非線形光学
結晶5と、該第4高調波発生用非線形光学結晶5を昇温
させるヒータを備えた結晶温調器14とを有している。
Reference numeral 13 is a YAG laser fourth harmonic generator, and the YAG laser fourth harmonic generator 13 calculates from the YAG laser second harmonic reflected by the dichroic mirror 12 the above formula (2). The fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 that generates the ultraviolet laser light (YAG laser fourth harmonic) having a wavelength of 266 nm by the relationship (fourth harmonic generation), and the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 And a crystal temperature controller 14 having a heater for raising the temperature.

【0037】上記の第4高調波発生用非線形光学結晶5
には、90°Yカット(結晶の光学軸と入・出射端面が
平行となるようなカット)の重水置換率90%のD−K
DP(KD2PO4)結晶を用いている。
Nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic mentioned above
D-K with 90% Y cut (cut so that the optical axis of the crystal is parallel to the input / output end faces) with a heavy water substitution rate of 90%
DP (KD 2 PO 4 ) crystal is used.

【0038】15はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー15は、前記の第4高調波発生用非
線形光学結晶5により発生するYAGレーザ第4高調波
を反射し且つ第4高調波発生用非線形光学結晶5により
変換されずに残るYAGレーザ第2高調波を透過させる
ようになっている。
Reference numeral 15 is a dichroic mirror. The dichroic mirror 15 reflects the fourth harmonic of the YAG laser generated by the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic, and the nonlinear optical crystal for generating the fourth harmonic. The second harmonic wave of the YAG laser, which is left unconverted by 5, is transmitted.

【0039】16はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー16は、前記のダイクロイックミラー15を透過
するYAGレーザ第2高調波を遮断するようになってい
る。
Reference numeral 16 is a beam damper, and the beam damper 16 blocks the second harmonic of the YAG laser transmitted through the dichroic mirror 15.

【0040】17はダイクロイックミラーであり、該ダ
イクロイックミラー17は、前記のダイクロイックミラ
ー15により反射するYAGレーザ第4高調波を他の方
向へ反射するようになっている。
A dichroic mirror 17 reflects the YAG laser fourth harmonic reflected by the dichroic mirror 15 in another direction.

【0041】19はビームダンパーであり、該ビームダ
ンパー19は、前記のダイクロイックミラー15により
反射されてしまい且つダイクロイックミラー17を透過
する微量のYAGレーザ第2高調波を遮断するようにな
っている。
Reference numeral 19 denotes a beam damper, and the beam damper 19 blocks a slight amount of the second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 and transmitted through the dichroic mirror 17.

【0042】20は結晶温度検出器であり、該結晶温度
検出器20は、前記の第2高調波発生用非線形光学結晶
3の結晶温度を検出して結晶温度検出信号21を出力す
るようになっている。
Reference numeral 20 is a crystal temperature detector, and the crystal temperature detector 20 detects the crystal temperature of the nonlinear optical crystal 3 for generating the second harmonic and outputs a crystal temperature detection signal 21. ing.

【0043】22は結晶温度設定器であり、該結晶温度
設定器22は手動操作により設定された値に基づき結晶
温度設定信号23を出力するようになっている。
Reference numeral 22 is a crystal temperature setting device, and the crystal temperature setting device 22 outputs a crystal temperature setting signal 23 based on a value set by manual operation.

【0044】24は結晶温度制御器であり、該結晶温度
制御器24は、前記の結晶温度設定器22より出力され
る結晶温度設定信号23と結晶温度検出器20より出力
される結晶温度検出信号21とに基づき、結晶温調器9
に対し第2高調波発生用非線形光学結晶3の結晶温度が
結晶温度設定器22の設定値に対応するように結晶温調
器9のヒータを作動させる結晶温度調節信号25を出力
するようになっている。
Reference numeral 24 is a crystal temperature controller. The crystal temperature controller 24 outputs the crystal temperature setting signal 23 output from the crystal temperature setting device 22 and the crystal temperature detection signal output from the crystal temperature detector 20. 21 and crystal temperature controller 9
On the other hand, the crystal temperature adjusting signal 25 for operating the heater of the crystal temperature adjuster 9 is output so that the crystal temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 corresponds to the set value of the crystal temperature setting device 22. ing.

【0045】26は結晶温度検出器であり、該結晶温度
検出器26は、前記の第4高調波発生用非線形光学結晶
5の結晶温度を検出して結晶温度検出信号27を出力す
るようになっている。
A crystal temperature detector 26 detects the crystal temperature of the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic and outputs a crystal temperature detection signal 27. ing.

【0046】28は結晶温度設定器であり、該結晶温度
設定器28は手動操作により設定された値に基づき結晶
温度設定信号29を出力するようになっている。
Reference numeral 28 is a crystal temperature setting device, and the crystal temperature setting device 28 outputs a crystal temperature setting signal 29 based on a value set by manual operation.

【0047】30は結晶温度制御器であり、該結晶温度
制御器30は、前記の結晶温度設定器28より出力され
る結晶温度設定信号29と結晶温度検出器26より出力
される結晶温度検出信号27とに基づき、結晶温調器1
4に対し第4高調波発生用非線形光学結晶5の結晶温度
が結晶温度設定器28の設定値に対応するように結晶温
調器14のヒータを作動させる結晶温度調節信号31を
出力するようになっている。
Reference numeral 30 is a crystal temperature controller. The crystal temperature controller 30 outputs a crystal temperature setting signal 29 output from the crystal temperature setting device 28 and a crystal temperature detection signal output from a crystal temperature detecting device 26. 27 and crystal temperature controller 1
4, the crystal temperature adjusting signal 31 for operating the heater of the crystal temperature adjuster 14 is output so that the crystal temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 corresponds to the set value of the crystal temperature setting device 28. Has become.

【0048】前記の結晶温調器14と、結晶温度検出器
26と、結晶温度設定器28と、結晶温度制御器30と
により、第4高調波発生用非線形光学結晶5を該第4高
調波発生用非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成す
る温度よりも、0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわ
ずかに高い温度に昇温制御し得る温度調節装置を構成し
ている。
By the crystal temperature controller 14, the crystal temperature detector 26, the crystal temperature setting device 28, and the crystal temperature controller 30, the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic wave is moved to the fourth harmonic wave. The temperature adjusting device is capable of controlling the temperature to a slightly higher temperature within the range of 0.1 ° C. to 5.0 ° C. than the temperature at which the generating nonlinear optical crystal 5 achieves 90 ° phase matching.

【0049】以下、図1に示す紫外レーザ光発生装置の
作動を説明する。
The operation of the ultraviolet laser light generator shown in FIG. 1 will be described below.

【0050】紫外レーザ光(YAGレーザ第4高調波)
を発生させる際には、予め、第2高調波発生用非線形光
学結晶3の結晶角度を所定の角度に、また第4高調波発
生用非線形光学結晶5の結晶角度(結晶の光学軸と入射
レーザ光のなす角度)を90゜に設定し、更に、結晶温
度設定器22により第2高調波発生用非線形光学結晶3
の結晶温度を所定温度に、また結晶温度設定器28によ
り第4高調波発生用非線形光学結晶5の温度を、該第4
高調波用非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成する
温度よりも少し低い値に設定しておく。
Ultraviolet laser light (YAG laser fourth harmonic)
When generating, the crystal angle of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 is set to a predetermined angle, and the crystal angle of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 (optical axis of the crystal and incident laser The angle formed by the light) is set to 90 °, and the crystal temperature setter 22 is used to generate the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3
Of the non-linear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic by the crystal temperature setting device 28.
The temperature is set to a value slightly lower than the temperature at which the nonlinear optical crystal for harmonics 5 achieves 90 ° phase matching.

【0051】結晶温度制御器24は、前記の結晶温度設
定器22より出力される結晶温度設定信号23と結晶温
度検出器20より出力される結晶温度検出信号21とに
基づき、結晶温調器9に対し第2高調波発生用非線形光
学結晶3の結晶温度が結晶温度設定器22の設定値に対
応するように結晶温調器9を作動させる結晶温度調節信
号25を出力し、結晶温調器9により第2高調波発生用
非線形光学結晶3の温度が所定温度に保持される。
The crystal temperature controller 24 is based on the crystal temperature setting signal 23 output from the crystal temperature setting device 22 and the crystal temperature detection signal 21 output from the crystal temperature detector 20, and the crystal temperature controller 9 On the other hand, a crystal temperature adjusting signal 25 for operating the crystal temperature adjuster 9 is output so that the crystal temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 corresponds to the set value of the crystal temperature setter 22, and the crystal temperature adjuster is output. 9 keeps the temperature of the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 at a predetermined temperature.

【0052】結晶温度制御器30は、前記の結晶温度設
定器28より出力される結晶温度設定信号29と結晶温
度検出器26より出力される結晶温度検出信号27とに
基づき、結晶温調器14に対し第4高調波発生用非線形
光学結晶5の結晶温度が結晶温度設定器28の設定値に
対応するように結晶温調器14を作動させる結晶温度調
節信号31を出力し、結晶温調器14により第4高調波
発生用非線形光学結晶5の温度は、該第4高調波発生用
非線形光学結晶5が90゜位相整合を達成する温度より
も少し低い値になるように昇温制御される。
The crystal temperature controller 30 is based on the crystal temperature setting signal 29 output from the crystal temperature setting device 28 and the crystal temperature detection signal 27 output from the crystal temperature detector 26, and the crystal temperature controller 14 is controlled. On the other hand, the crystal temperature adjusting signal 31 for operating the crystal temperature adjuster 14 is output so that the crystal temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 corresponds to the set value of the crystal temperature setter 28, and the crystal temperature adjuster is output. The temperature of the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 is controlled by 14 so that the temperature is slightly lower than the temperature at which the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5 achieves 90 ° phase matching. .

【0053】第2高調波発生用非線形光学結晶3の温度
が所定温度に、また、第4高調波発生用非線形光学結晶
5の温度が、該第4高調波用非線形光学結晶5が90゜
位相整合を達成する温度よりも少し低い温度に昇温制御
された後、QスイッチパルスYAGレーザ発振器7によ
り波長1064nmのYAGレーザ基本波を発振させる
と、該YAGレーザ基本波は、YAGレーザ第2高調波
発生器8の第2高調波発生用非線形光学結晶3に入射
し、該第2高調波発生用非線形光学結晶3において前記
の式(1)の関係(第2高調波発生)により波長532
nmのYAGレーザ第2高調波が発生する。
The temperature of the non-linear optical crystal 3 for generating the second harmonic is a predetermined temperature, and the temperature of the non-linear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic is 90 ° in phase with the non-linear optical crystal 5 for the fourth harmonic. When the Q switch pulse YAG laser oscillator 7 oscillates a YAG laser fundamental wave having a wavelength of 1064 nm after the temperature is controlled to be slightly lower than the temperature at which the matching is achieved, the YAG laser fundamental wave becomes the YAG laser second harmonic The second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 of the wave generator 8 is incident, and the wavelength 532 is generated in the second harmonic generation nonlinear optical crystal 3 due to the relationship of the formula (1) (second harmonic generation).
The YAG laser second harmonic of nm is generated.

【0054】第2高調波発生用非線形光学結晶3により
発生したYAGレーザ第2高調波と第2高調波発生用非
線形光学結晶3により変換されずに残ったYAGレーザ
基本波はダイクロイックミラー10に入射する。
YAG Laser Generated by Second Harmonic Wave Generation Nonlinear Optical Crystal 3 The second harmonic wave and the YAG laser fundamental wave remaining unconverted by the second harmonic wave generation nonlinear optical crystal 3 are incident on the dichroic mirror 10. To do.

【0055】YAGレーザ第2高調波はダイクロイック
ミラー10により反射し、また、YAGレーザ基本波は
ダイクロイックミラー10を透過した後、ビームダンパ
ー11により遮断される。
The second harmonic of the YAG laser is reflected by the dichroic mirror 10, and the YAG laser fundamental wave is transmitted through the dichroic mirror 10 and then blocked by the beam damper 11.

【0056】ダイクロイックミラー10により反射され
るYAGレーザ第2高調波は、ダイクロイックミラー1
2により更にYAGレーザ第4高周波発生器13の方向
へ反射され、また、前記のダイクロイックミラー10に
より反射されてしまい且つダイクロイックミラー12を
透過する微量のYAGレーザ基本波は、ビームダンパー
18により遮断される。
The second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 10 is the dichroic mirror 1.
The beam damper 18 cuts off a small amount of the YAG laser fundamental wave which is further reflected by the YAG laser fourth high-frequency generator 13 by 2 and is reflected by the dichroic mirror 10 and transmitted through the dichroic mirror 12. It

【0057】ダイクロイックミラー12により反射され
るYAGレーザ第2高調波は、YAGレーザ第4高調波
発生器13の第4高調波発生用非線形光学結晶5に入射
し、該第4高調波発生用非線形光学結晶5において前記
の式(2)の関係(第4高調波発生)により波長266
nmのYAGレーザ第4高調波(紫外レーザ光)が発生
する。
The YAG laser second harmonic reflected by the dichroic mirror 12 enters the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5 of the YAG laser fourth harmonic generator 13, and the fourth harmonic generating nonlinear In the optical crystal 5, a wavelength of 266 is obtained by the relation (formation of the fourth harmonic) of the equation (2).
YAG laser fourth harmonic (ultraviolet laser light) of nm is generated.

【0058】そしてこの波長266nmのYAGレーザ
第4高調波(紫外レーザ光)が発生している状態で、第
4高調波発生用非線形光学結晶5を、90°位相整合時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の値の第4高調
波出力(紫外レーザ光出力)となるように、90°位相
整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内
におけるわずかに高い温度に更に昇温制御する。
While the YAG laser fourth harmonic (ultraviolet laser light) having a wavelength of 266 nm is being generated, the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5 is 90 ° phase-matched (when maximum output is achieved). To a value of 70 to 80% of the fourth harmonic output (ultraviolet laser light output), which is slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. The temperature is further controlled to a high temperature.

【0059】第4高調波発生用非線形光学結晶5により
発生したYAGレーザ第4高調波と第4高調波発生用非
線形光学結晶5により変換されずに残ったYAGレーザ
第2高調波はダイクロイックミラー15に入射する。
The YAG laser fourth harmonic generated by the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5 and the YAG laser second harmonic remaining unconverted by the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal 5 are dichroic mirrors 15. Incident on.

【0060】YAGレーザ第4高調波はダイクロイック
ミラー15により反射され、また、YAGレーザ第2高
調波はダイクロイックミラー15を透過した後、ビーム
ダンパー16により遮断される。
The fourth harmonic of the YAG laser is reflected by the dichroic mirror 15, and the second harmonic of the YAG laser passes through the dichroic mirror 15 and is blocked by the beam damper 16.

【0061】ダイクロイックミラー15により反射され
るYAGレーザ第4高調波は、ダイクロイックミラー1
7により更に他の方向へ反射され、このダイクロイック
ミラー17により反射されるYAGレーザ第4高調波が
紫外レーザ光として出力される。
The fourth harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 is the dichroic mirror 1.
The YAG laser fourth harmonic that is reflected in another direction by 7 and is reflected by the dichroic mirror 17 is output as an ultraviolet laser beam.

【0062】また、前記のダイクロイックミラー15に
より反射されてしまい且つダイクロイックミラー17を
透過する微量のYAGレーザ第2高調波は、ビームダン
パー19により遮断される。
A slight amount of the second harmonic of the YAG laser reflected by the dichroic mirror 15 and transmitted through the dichroic mirror 17 is blocked by the beam damper 19.

【0063】上述した紫外レーザ光発生装置では、YA
Gレーザ第4高調波発生において90゜位相整合を達成
し得る非線形光学結晶5を用い、90゜位相整合達成時
(最大出力達成時)の70〜80%程度の紫外レーザ光
出力が得られるように該第4高調波発生用非線形光学結
晶5の温度を、90゜位相整合を達成する温度よりも
0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度
に昇温制御している。
In the ultraviolet laser light generator described above, YA
Using the non-linear optical crystal 5 capable of achieving 90 ° phase matching in G laser fourth harmonic generation, it is possible to obtain an ultraviolet laser light output of about 70 to 80% when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved). Further, the temperature of the nonlinear optical crystal 5 for generating the fourth harmonic is controlled to be slightly higher than the temperature at which 90 ° phase matching is achieved within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. .

【0064】このとき90℃位相整合温度を超えている
ことに伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温度に対
する飽和効果と加熱温調によって結晶内の温度勾配がな
らされる効果が発現し、90°位相整合達成時(最大出
力達成時)の70〜80%の値の実用的な高い出力の紫
外レーザ光を長時間継続的に発生させることができる。
At this time, a saturation effect with respect to the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) accompanying the temperature exceeding the 90 ° C. phase matching temperature and an effect of smoothing the temperature gradient in the crystal by heating temperature control are expressed, It is possible to continuously generate a practically high output UV laser beam having a value of 70 to 80% when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved).

【0065】また、本実施例においては、紫外レーザ光
(YAGレーザ第4高調波)を発生させるための非線形
光学結晶(第4高調波発生用非線形光学結晶5)として
重水置換率90%のD−KDP(KD2PO4:Dは重水
素)結晶を用いたが、発生させる紫外レーザ光の波長に
よっては、90゜位相整合を達成し得る下記の各非線形
光学結晶を用いることもできる。
Further, in this embodiment, as the nonlinear optical crystal (the fourth harmonic generation nonlinear optical crystal 5) for generating the ultraviolet laser beam (the fourth harmonic of the YAG laser), D having a heavy water substitution rate of 90% was used. -KDP (KD 2 PO 4: D is deuterium) was used crystal, depending on the wavelength of the ultraviolet laser beam to be generated, it is also possible to use a respective non-linear optical crystal below that can achieve 90 ° phase matched.

【0066】 重水置換率90%以下(例えば80%)のD−KDP結
晶 BBO(β−BaB24)結晶 KDP(KH2PO4)結晶 D−ADP(NH42PO4)結晶 ADP(NH42PO4)結晶 RDP(RbH2PO4)結晶 D−RDP(RbD2PO4)結晶 LBO(LiB35)結晶 KN(KNbO3)結晶
D-KDP crystal with a heavy water substitution rate of 90% or less (for example, 80%) BBO (β-BaB 2 O 4 ) crystal KDP (KH 2 PO 4 ) crystal D-ADP (NH 4 D 2 PO 4 ) crystal ADP (NH 4 H 2 PO 4) crystal RDP (RbH 2 PO 4) crystal D-RDP (RbD 2 PO 4 ) crystal LBO (LiB 3 O 5) crystal KN (KNbO 3) crystal

【0067】なお、本発明の紫外レーザ光の出力安定化
方法及び紫外レーザ光発生装置は、上述した実施例にの
み限定されるものではなく、入力レーザ光にYAGレー
ザ第2高調波以外のレーザ光を用いるようにすること、
入力レーザを発生する入力レーザ光発生装置にYAGレ
ーザ発振器以外のものを用いるようにすること、発生さ
せる紫外レーザ光の波長に対応するように紫外レーザ光
を発生する非線形光学結晶にD−KDP結晶以外の90
゜位相整合を達成し得る他の非線形光学結晶を用いるよ
うにすること、非線形光学結晶の温度保持手段を実施例
に示す方式以外のものとすること、その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。
The ultraviolet laser light output stabilizing method and the ultraviolet laser light generator according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, but the input laser light may be a laser other than the YAG laser second harmonic. To use light,
A device other than a YAG laser oscillator is used for an input laser light generator that generates an input laser, and a D-KDP crystal is used as a nonlinear optical crystal that generates an ultraviolet laser light corresponding to the wavelength of the ultraviolet laser light that is generated. Other than 90
Use of other non-linear optical crystal capable of achieving phase matching, a non-linear optical crystal temperature holding means other than the method shown in the embodiment, and other factors within the scope of the present invention. It goes without saying that various changes can be made in.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の紫外レーザ
光の出力安定化方法及び紫外レーザ光発生装置によれ
ば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the ultraviolet laser light output stabilizing method and the ultraviolet laser light generator of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.

【0069】(1)本発明の請求項1に記載した紫外レ
ーザ光の出力安定化方法においては、90゜位相整合を
達成し得る非線形光学結晶に対し入力レーザ光を入射さ
せ、90°位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜
80%程度の紫外レーザ光出力が得られるように、非線
形光学結晶を90゜位相整合を達成する温度よりも0.
1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高い温度に昇
温制御するので、90°位相整合温度を超えていること
に伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温度に対する
一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)による結晶内の
温度勾配がならされる効果が発現し、90°位相整合達
成時(最大出力達成時)の70〜80%程度の値の実用
的な高い出力の紫外レーザ光を長時間継続的に発生させ
ることができる。
(1) In the ultraviolet laser light output stabilizing method according to the first aspect of the present invention, the input laser light is made incident on a nonlinear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching, and 90 ° phase matching is performed. 70-at the time of achievement (at the time of maximum output)
In order to obtain an ultraviolet laser light output of about 80%, the nonlinear optical crystal is adjusted to a temperature of 0.
Since the temperature is controlled to be slightly higher in the range of 1 ° C to 5.0 ° C, a kind of saturation effect on the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) accompanying the 90 ° phase matching temperature being exceeded. And the effect of leveling the temperature gradient in the crystal by the heating temperature control (temperature rise control) appear, and a practically high output of about 70 to 80% of the value when 90 ° phase matching is achieved (when maximum output is achieved). The ultraviolet laser light can be continuously generated for a long time.

【0070】(2)本発明の請求項2、請求項3に記載
した紫外レーザ光発生装置のいずれにおいても、90゜
位相整合を達成し得る非線形光学結晶(第4高調波用非
線形光学結晶)に対し入力レーザ光を入射させ、90°
位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80%程度
の紫外レーザ光出力が得られるように、温度調節装置に
よって非線形光学結晶を90゜位相整合を達成する温度
よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずかに高
い温度に昇温制御するので、90°位相整合温度を超え
ていることに伴う位相整合条件(屈折率整合条件)の温
度に対する一種の飽和効果と加熱温調(昇温制御)によ
って結晶内の温度勾配がならされる効果が発現し、90
°位相整合達成時(最大出力達成時)の70〜80%程
度の値の実用的な高い出力の紫外レーザ光(YAGレー
ザ第4高調波)を長時間継続的に発生させることができ
る。
(2) In any of the ultraviolet laser light generators according to the second and third aspects of the present invention, a non-linear optical crystal capable of achieving 90 ° phase matching (non-linear optical crystal for the fourth harmonic). Input laser light is incident on the
In order to obtain an ultraviolet laser light output of about 70 to 80% when the phase matching is achieved (at the time when the maximum output is achieved), the temperature of the nonlinear optical crystal is adjusted by the temperature adjusting device to be 0.1 ° C. or higher than the temperature at which the 90 ° phase matching is achieved. Since the temperature is controlled to be slightly higher in the range of 5.0 ° C, a kind of saturation effect and heating temperature for the temperature of the phase matching condition (refractive index matching condition) accompanying the 90 ° phase matching temperature being exceeded. The effect that the temperature gradient in the crystal is smoothed by the temperature control (temperature control)
A practically high output UV laser light (YAG laser fourth harmonic) having a value of about 70 to 80% when phase matching is achieved (when maximum output is achieved) can be continuously generated for a long time.

【0071】(3)本発明の請求項1に記載した紫外レ
ーザ光の出力安定化方法、並びに本発明の請求項2、請
求項3に記載した紫外レーザ光発生装置のいずれにおい
ても、非線形光学結晶の光学軸と入射レーザ光のなす角
度が90゜のときに紫外レーザ光を発生させるので、入
射レーザ光と発生する紫外レーザ光の進行方向が異なる
ことに起因するウォークオフが発生せず、よって、非線
形光学結晶の結晶長を大きくして波長変換効率を向上さ
せることができる。
(3) In any of the ultraviolet laser light output stabilizing method according to claim 1 of the present invention and the ultraviolet laser light generator according to claims 2 and 3 of the present invention, nonlinear optical Since the ultraviolet laser light is generated when the angle between the optical axis of the crystal and the incident laser light is 90 °, walk-off does not occur due to the different traveling directions of the incident laser light and the generated ultraviolet laser light. Therefore, the crystal length of the nonlinear optical crystal can be increased to improve the wavelength conversion efficiency.

【0072】(4)本発明の請求項3に記載した紫外レ
ーザ光発生装置においては、YAGレーザ発振器により
発振されるYAGレーザ基本波を順次変換してYAGレ
ーザ第4高調波を発生させるようにしているので、装置
の保守点検が容易であり、且つ出力の高い紫外レーザ光
を得ることができる。
(4) In the ultraviolet laser light generator according to claim 3 of the present invention, the YAG laser fundamental wave oscillated by the YAG laser oscillator is sequentially converted to generate the YAG laser fourth harmonic. Therefore, maintenance and inspection of the device is easy, and an ultraviolet laser beam with high output can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の紫外レーザ光発生装置の一実施例を示
す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of an ultraviolet laser light generator of the present invention.

【図2】非線形光学結晶の結晶角度と紫外レーザ光出力
との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a crystal angle of a nonlinear optical crystal and an ultraviolet laser light output.

【図3】従来の紫外レーザ光発生装置の一例を示す概念
図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a conventional ultraviolet laser light generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 第2高調波発生用非線形光学結晶(入力レーザ発
生装置) 5 第4高調波発生用非線形光学結晶(非線形光学結
晶) 7 QスイッチパルスYAGレーザ発振器(入力レー
ザ発生装置) 14 結晶温調器(温度調節装置) 28 結晶温度設定器(温度調節装置) 30 結晶温度制御器(温度調節装置)
3 Nonlinear optical crystal for second harmonic generation (input laser generator) 5 Nonlinear optical crystal for fourth harmonic generation (nonlinear optical crystal) 7 Q switch pulse YAG laser oscillator (input laser generator) 14 Crystal temperature controller ( Temperature control device) 28 Crystal temperature setting device (temperature control device) 30 Crystal temperature controller (temperature control device)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 90゜位相整合を達成し得る非線形光学
結晶に対し入力レーザ光を入射させて紫外レーザ光を発
生させる際に、非線形光学結晶を、該非線形光学結晶が
90゜位相整合を達成する温度よりも0.1℃〜5.0
℃の範囲内におけるわずかに高い温度になるように昇温
制御することを特徴とする紫外レーザ光の出力安定化方
法。
1. A non-linear optical crystal that achieves 90-degree phase matching when an input laser beam is incident on the non-linear optical crystal capable of achieving 90-degree phase matching to generate ultraviolet laser light. 0.1 ℃ ~ 5.0 than the temperature
A method for stabilizing the output of an ultraviolet laser beam, which comprises controlling the temperature so that the temperature is slightly higher in the range of ° C.
【請求項2】 入力レーザ光を発生する入力レーザ光発
生装置と、90゜位相整合を達成し得られ且つ前記の入
力レーザ光発生装置より発生される入力レーザ光から紫
外レーザ光を発生させ得る非線形光学結晶と、非線形光
学結晶を該非線形光学結晶が90゜位相整合を達成する
温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内におけるわずか
に高い温度になるように昇温制御し得る温度調節装置と
を備えてなることを特徴とする紫外レーザ光発生装置。
2. An input laser light generator for generating an input laser light and 90 ° phase matching can be achieved, and an ultraviolet laser light can be generated from the input laser light generated by the input laser light generator. The temperature of the nonlinear optical crystal and the nonlinear optical crystal can be controlled to be slightly higher than the temperature at which the nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C. An ultraviolet laser light generator comprising a temperature control device.
【請求項3】 YAGレーザ基本波を発振するYAGレ
ーザ発振器と、該YAGレーザ発振器より発振されるY
AGレーザ基本波からYAGレーザ第2高調波を発生さ
せる第2高調波発生用非線形光学結晶と、90゜位相整
合を達成し得られ且つ前記の第2高調波発生用非線形光
学結晶により発生するYAGレーザ第2高調波からYA
Gレーザ第4高調波を発生させ得る第4高調波発生用非
線形光学結晶と、第4高調波発生用非線形光学結晶を該
第4高調波発生用非線形光学結晶が90゜位相整合を達
成する温度よりも0.1℃〜5.0℃の範囲内における
わずかに高い温度になるように昇温制御し得る温度調節
装置とを備えてなることを特徴とする紫外レーザ光発生
装置。
3. A YAG laser oscillator which oscillates a YAG laser fundamental wave, and a Y which is oscillated by the YAG laser oscillator.
YAG generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal that can achieve 90 ° phase matching with the second harmonic generation nonlinear optical crystal that generates the YAG laser second harmonic from the AG laser fundamental wave. Laser second harmonic to YA
A G-laser fourth harmonic generating nonlinear optical crystal capable of generating a fourth harmonic, and a temperature at which the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal achieves 90 ° phase matching with the fourth harmonic generating nonlinear optical crystal. An ultraviolet laser light generator comprising: a temperature controller capable of controlling the temperature rise to a slightly higher temperature within a range of 0.1 ° C to 5.0 ° C.
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