JPH07101767B2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents
エキシマレーザ装置Info
- Publication number
- JPH07101767B2 JPH07101767B2 JP1057853A JP5785389A JPH07101767B2 JP H07101767 B2 JPH07101767 B2 JP H07101767B2 JP 1057853 A JP1057853 A JP 1057853A JP 5785389 A JP5785389 A JP 5785389A JP H07101767 B2 JPH07101767 B2 JP H07101767B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excimer laser
- wavelength
- light
- absorption
- ase
- Prior art date
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エキシマレーザ装置に関するものである。
エキシマレーザはその発振がガス媒体に対して高電圧放
電を行なうことにより得られるため、本質的に不安定さ
を有する。自然発振では発振幅が変動幅に対して十分に
広いため問題にならないが、狭帯域化発振を行なう場
合、そのスペクトル幅が狭くなる程、もともとの不安定
性に起因する変動分その他が相対的に大きくなり、何ら
かの手段で発振波長を固定する必要が出てくる。
電を行なうことにより得られるため、本質的に不安定さ
を有する。自然発振では発振幅が変動幅に対して十分に
広いため問題にならないが、狭帯域化発振を行なう場
合、そのスペクトル幅が狭くなる程、もともとの不安定
性に起因する変動分その他が相対的に大きくなり、何ら
かの手段で発振波長を固定する必要が出てくる。
その波長安定化のための最も簡単な従来の方法として
は、第５図に示すように、波長選択素子１と波長選択用
制御回路２を有するエキシマレーザ発振器３にて発振し
たエキシマレーザ光をビームスプリッタ４にて分岐して
スペクトル分析回路５で分析し、ここで目的の波長から
の差異を検出し、その偏差分を補正するように信号処理
系６を介して波長選択素子１へフィードバックをかけて
目的の波長の発振を得るようにしたものがある。
は、第５図に示すように、波長選択素子１と波長選択用
制御回路２を有するエキシマレーザ発振器３にて発振し
たエキシマレーザ光をビームスプリッタ４にて分岐して
スペクトル分析回路５で分析し、ここで目的の波長から
の差異を検出し、その偏差分を補正するように信号処理
系６を介して波長選択素子１へフィードバックをかけて
目的の波長の発振を得るようにしたものがある。
ただし、この従来の方法は、スペクトル分析回路５等の
分光手段自体からの変動分が分光結果に含まれるため、
振動、温度による伸縮、物性の変化等により精度の高い
安定化は不可能である。
分光手段自体からの変動分が分光結果に含まれるため、
振動、温度による伸縮、物性の変化等により精度の高い
安定化は不可能である。
従ってレーザの発振波長を高精度に安定させるには、目
標とする波長変動分よりも安定な基準と比較する方法が
考えられる。
標とする波長変動分よりも安定な基準と比較する方法が
考えられる。
すなわち、（１）第６図に示すように、ビームスプリッ
タ４にて分岐されたレーザ光に比較用参照光源７よりの
比較用参照光をハーフミラー7aにて合流してスペクトル
分析回路５にて、原子、分子の励起準位に起因する発光
線（通常分光器の波長標準に用いられる。）とレーザ光
の波長を比較する。
タ４にて分岐されたレーザ光に比較用参照光源７よりの
比較用参照光をハーフミラー7aにて合流してスペクトル
分析回路５にて、原子、分子の励起準位に起因する発光
線（通常分光器の波長標準に用いられる。）とレーザ光
の波長を比較する。
この場合、例えば２本の光を同軸にしてスペクトル分析
回路（分光器）５にて分析すれば、同一時間に同一場所
を通るので前述の振動や温度による変動分は全く相殺さ
れることになる。（２）同様に、第７図に示すように、
ビームスプリッタ４にて分岐されたレーザ光を吸収用セ
ル８を通過させて原子、分子に起因する吸収線を利用し
てレーザ光の発振波長を検出する方法がある。
回路（分光器）５にて分析すれば、同一時間に同一場所
を通るので前述の振動や温度による変動分は全く相殺さ
れることになる。（２）同様に、第７図に示すように、
ビームスプリッタ４にて分岐されたレーザ光を吸収用セ
ル８を通過させて原子、分子に起因する吸収線を利用し
てレーザ光の発振波長を検出する方法がある。
これを第９図で説明すると、波長選択素子１で図中の点
線で示したような狭帯域発振を行ない、波長選択素子１
とこれの制御回路２によってその波長を振る。
線で示したような狭帯域発振を行ない、波長選択素子１
とこれの制御回路２によってその波長を振る。
そうすると、吸収物質を封じ込めた吸収用セル８を通過
したレーザ光は物質の吸収位置で例えば図中実線で示し
たような曲線を描く。
したレーザ光は物質の吸収位置で例えば図中実線で示し
たような曲線を描く。
これを波長ごとの出力として取出せば吸収位置で出力が
最小になるのでそこへ波長を固定することは容易であ
る。
最小になるのでそこへ波長を固定することは容易であ
る。
（３）同様に原子、分子の特性吸収を利用する方法で、
LOG法を用いる方法もある。第８図はこの方法を示すも
ので、ある元素を封入もしくは電極として放電管９を作
り、極板間にその元素を分布させる。この分布したプラ
ズマ状元素にレーザ光を当てると、その波長がその元素
の励起準位等と一致した場合にレーザ光が吸収され、そ
のプラズマ状態が変化し、すなわち、金属の場合電離さ
れる原子数が多くなり、プラズマの抵抗値が下って電極
間にかかる電圧が変化するので、これを検出して波長の
安定化を行なう。
LOG法を用いる方法もある。第８図はこの方法を示すも
ので、ある元素を封入もしくは電極として放電管９を作
り、極板間にその元素を分布させる。この分布したプラ
ズマ状元素にレーザ光を当てると、その波長がその元素
の励起準位等と一致した場合にレーザ光が吸収され、そ
のプラズマ状態が変化し、すなわち、金属の場合電離さ
れる原子数が多くなり、プラズマの抵抗値が下って電極
間にかかる電圧が変化するので、これを検出して波長の
安定化を行なう。
上記各従来例（１）〜（３）の精密な波長制御は大前提
として目標発振波長に特有の発光線または、吸収線を持
つ物質の存在が必要となり、特に（２）、（３）の例で
は固体波長が物質の特性で限定され問題があり、また
（１）では光源として新たに電気回路が必要となるとい
う問題がある。
として目標発振波長に特有の発光線または、吸収線を持
つ物質の存在が必要となり、特に（２）、（３）の例で
は固体波長が物質の特性で限定され問題があり、また
（１）では光源として新たに電気回路が必要となるとい
う問題がある。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、吸収線
を利用したレーザ発振の安定化を行なうものであるが、
上記した従来の吸収線法のように限定された波長への安
定化ではなく、発振域内任意の波長へ安定化できるよう
に吸収線を発光線と同様に検出器で観測できるようにし
ながら余分な光源を新たに必要としないようにしたエキ
シマレーザ装置を提供することを目的とするものであ
る。
を利用したレーザ発振の安定化を行なうものであるが、
上記した従来の吸収線法のように限定された波長への安
定化ではなく、発振域内任意の波長へ安定化できるよう
に吸収線を発光線と同様に検出器で観測できるようにし
ながら余分な光源を新たに必要としないようにしたエキ
シマレーザ装置を提供することを目的とするものであ
る。
上記目的を達成するために、本発明に係わるエキシマレ
ーザ装置は、波長選択素子により発振スペクトル幅を挟
帯域化して発振させ、かつエキシマレーザ発振器より発
生する光を吸収物質による吸収線用光源として利用する
エキシマレーザ装置において、前記吸収用光源がレーザ
光軸からはずれたASEを利用した構成になっている。
ーザ装置は、波長選択素子により発振スペクトル幅を挟
帯域化して発振させ、かつエキシマレーザ発振器より発
生する光を吸収物質による吸収線用光源として利用する
エキシマレーザ装置において、前記吸収用光源がレーザ
光軸からはずれたASEを利用した構成になっている。
エキシマレーザ発振器よりのエキシマレーザ光と共に、
エキシマレーザから発生するASE（Amplified Spontanou
s Emission）の光が吸収物質を通過して分光手段に導入
され、ここで上記エキシマレーザ装置から直接導入され
たレーザ光と、吸収物質を通過した光との吸収位置を比
較し、その波長間の差により、それを補正する方向へ波
長選択素子のパラメータを変化させるようフィードバッ
クがかけられる。
エキシマレーザから発生するASE（Amplified Spontanou
s Emission）の光が吸収物質を通過して分光手段に導入
され、ここで上記エキシマレーザ装置から直接導入され
たレーザ光と、吸収物質を通過した光との吸収位置を比
較し、その波長間の差により、それを補正する方向へ波
長選択素子のパラメータを変化させるようフィードバッ
クがかけられる。
本発明の実施例を第１図から第４図に基づいて説明す
る。なおこの実施例で、第５図から第８図に示す従来例
と同一部材は同一符号で示し説明を省略する。
る。なおこの実施例で、第５図から第８図に示す従来例
と同一部材は同一符号で示し説明を省略する。
実施例１（第１図） 波長選択素子１と波長選択用制御回路２を有するエキシ
マレーザ発振器３に、主発振と交差するように副キャビ
ティ10を設ける。そしてこの副キャビティ10からのレー
ザ光を吸収物質を封入した吸収用セル８を通過させて上
記エキシマレーザ発振器１からの分岐光にハーフミラー
にて合流してスペクトル分析回路５へ導入する。
マレーザ発振器３に、主発振と交差するように副キャビ
ティ10を設ける。そしてこの副キャビティ10からのレー
ザ光を吸収物質を封入した吸収用セル８を通過させて上
記エキシマレーザ発振器１からの分岐光にハーフミラー
にて合流してスペクトル分析回路５へ導入する。
この構成において、１回の励起により、エキシマレーザ
発振器３のキャビティと副キャビティ10の双方で同時に
発振が得られる。ただし、副キャビティ10のキャビティ
長は短いので、これの方が若干早くレーザが出る。
発振器３のキャビティと副キャビティ10の双方で同時に
発振が得られる。ただし、副キャビティ10のキャビティ
長は短いので、これの方が若干早くレーザが出る。
エキシマレーザ発振器３からの狭帯域化エキシマレーザ
光はビームスプリッタ４によりその一部がスペクトル分
析回路５へ導入され、一方副キャビティ10からのレーザ
光は吸収用セル８を透過後同様にスペクトル分析回路５
へ導入し、ここで上記狭帯域光と吸収位置を比較し、波
長間の差により、それを補正する方向へ波長選択素子１
のパラメータ、例えば入射角、圧力等を変化させるべく
波長選択素子用制御回路２へ信号処理系６からフィード
バックをかける。この操作を繰返し、目的の波長を保つ
ように調整する。
光はビームスプリッタ４によりその一部がスペクトル分
析回路５へ導入され、一方副キャビティ10からのレーザ
光は吸収用セル８を透過後同様にスペクトル分析回路５
へ導入し、ここで上記狭帯域光と吸収位置を比較し、波
長間の差により、それを補正する方向へ波長選択素子１
のパラメータ、例えば入射角、圧力等を変化させるべく
波長選択素子用制御回路２へ信号処理系６からフィード
バックをかける。この操作を繰返し、目的の波長を保つ
ように調整する。
上記スペクトル分析回路５は通常の分光器、SMA等の組
合せのものを使用し、また吸収用セル８に封入する物質
は、例えばArFエキシマレーザならばO2を用いる。
合せのものを使用し、また吸収用セル８に封入する物質
は、例えばArFエキシマレーザならばO2を用いる。
実施例２（第２図） この実施例はエキシマレーザ発振器３に十分広い励起領
域がある場合のもので、この主発振器であるエキシマレ
ーザ発振器３の励起領域内で波長選択素子１による狭帯
域化作用を受けないキャビティ部分10′で自然発振の幅
広い副エキシマレーザ光を得、これを吸収用セル８を経
て主エキシマレーザ光と共にスペクトル分析回路５へ導
入し、その後の処理を上記第１の実施例と同様に行な
う。
域がある場合のもので、この主発振器であるエキシマレ
ーザ発振器３の励起領域内で波長選択素子１による狭帯
域化作用を受けないキャビティ部分10′で自然発振の幅
広い副エキシマレーザ光を得、これを吸収用セル８を経
て主エキシマレーザ光と共にスペクトル分析回路５へ導
入し、その後の処理を上記第１の実施例と同様に行な
う。
実施例３（第３図） この実施例はさらに簡略な構成であり、吸収線用光源と
してレーザ光ではなく、レーザ光が出るときに発生する
ASE（Amplified Spontanous Emission）を利用するよう
にしたものである。
してレーザ光ではなく、レーザ光が出るときに発生する
ASE（Amplified Spontanous Emission）を利用するよう
にしたものである。
この実施例の構成の大部分は第１の実施例と同様である
が、第２の実施例の副キャビティ10の代わりにASE取出
し用の光学窓11が設けてあり、この光学窓11から得られ
たASEを吸収用セル８を通過させてから狭帯域化エキシ
マレーザ光と共にスペクトル分析回路５へ導入する。
が、第２の実施例の副キャビティ10の代わりにASE取出
し用の光学窓11が設けてあり、この光学窓11から得られ
たASEを吸収用セル８を通過させてから狭帯域化エキシ
マレーザ光と共にスペクトル分析回路５へ導入する。
この実施例ではエキシマレーザ発振器３よりASEを取り
出すだけで良いので、光が見える位置、すなわち、放電
領域が見える位置にエキシマレーザ発振領域で透明な窓
を取付けるだけでよく、第１の実施例のように発振させ
るための調整は不用である。
出すだけで良いので、光が見える位置、すなわち、放電
領域が見える位置にエキシマレーザ発振領域で透明な窓
を取付けるだけでよく、第１の実施例のように発振させ
るための調整は不用である。
実施例４（第４図） この実施例は上記第３図の実施例よりさらに簡略な構成
である。
である。
すなわち、エキシマレーザ発振器３から発光される狭帯
域化光は一応エキシマレーザ光であるため、レーザ光の
光軸がある。この光軸からはずれた所にはレーザ光では
なく光のノイズであるASEが存在する。
域化光は一応エキシマレーザ光であるため、レーザ光の
光軸がある。この光軸からはずれた所にはレーザ光では
なく光のノイズであるASEが存在する。
これを取り出して吸収用セル８への光源に用いる。第４
図では出力ミラー付近からASEを取り出しているが、キ
ャビティ付近でASEがもれている所であるなら、このASE
の取り出し場所はどこでもよい。
図では出力ミラー付近からASEを取り出しているが、キ
ャビティ付近でASEがもれている所であるなら、このASE
の取り出し場所はどこでもよい。
本発明によれば、エキシマレーザ装置より発生するASE
を利用することにより、エキシマレーザ発振器よりASE
を取り出すだけで良く、従来のようにレーザ光軸を調整
することは不要であるとともに、安定化用光源をエキシ
マレーザ自体から取り出すことで波長が短くなればなる
程他の方法と比較して有利になる。その理由として、光
のノイズであるASEを吸収物質に照射することにより、
吸収物質の吸収波長域を選択することができ、波長域と
して最も必要な部分で一番明るい光になっているため、
これを検出しやすい点にある。
を利用することにより、エキシマレーザ発振器よりASE
を取り出すだけで良く、従来のようにレーザ光軸を調整
することは不要であるとともに、安定化用光源をエキシ
マレーザ自体から取り出すことで波長が短くなればなる
程他の方法と比較して有利になる。その理由として、光
のノイズであるASEを吸収物質に照射することにより、
吸収物質の吸収波長域を選択することができ、波長域と
して最も必要な部分で一番明るい光になっているため、
これを検出しやすい点にある。
第１図、第２図、第３図、第４図は本発明のそれぞれ異
なる実施例を示す概略的な構成説明図、第５図、第６
図、第７図、第８図はそれぞれ異なる従来例を示す概略
的な構成説明図、第９図は第７図で示す従来例における
吸収用セルによる波長の吸収位置を示す線図である。 １は波長選択素子、２は波長選択用制御回路、３はエキ
シマレーザ発振器、４はビームスプリッタ、５はスペク
トル分析回路、６は信号処理系、８は吸収用セル。
なる実施例を示す概略的な構成説明図、第５図、第６
図、第７図、第８図はそれぞれ異なる従来例を示す概略
的な構成説明図、第９図は第７図で示す従来例における
吸収用セルによる波長の吸収位置を示す線図である。 １は波長選択素子、２は波長選択用制御回路、３はエキ
シマレーザ発振器、４はビームスプリッタ、５はスペク
トル分析回路、６は信号処理系、８は吸収用セル。
Claims (1)
- 【請求項１】波長選択素子１により、発振スペクトル幅
を挟帯域化して発振させ、かつエキシマレーザ発振器よ
り発生する光を吸収物質による吸収線用光源として利用
するエキシマレーザ装置において、前記吸収用光源がレ
ーザ光の光軸からはずれたASEを利用したことを特徴と
するエキシマレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057853A JPH07101767B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | エキシマレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057853A JPH07101767B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | エキシマレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238685A JPH02238685A (ja) | 1990-09-20 |
| JPH07101767B2 true JPH07101767B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=13067550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057853A Expired - Lifetime JPH07101767B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | エキシマレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101767B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4197816B2 (ja) * | 1999-12-07 | 2008-12-17 | 株式会社小松製作所 | 波長検出装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63280483A (ja) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Canon Inc | レーザ光の波長検出方法 |
| JP2572235B2 (ja) * | 1987-07-17 | 1997-01-16 | 株式会社小松製作所 | 波長制御装置 |
| US4823354A (en) * | 1987-12-15 | 1989-04-18 | Lumonics Inc. | Excimer lasers |
| JP2737181B2 (ja) * | 1988-11-30 | 1998-04-08 | 株式会社ニコン | エキシマレーザ発生装置 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1057853A patent/JPH07101767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02238685A (ja) | 1990-09-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |