JPH1098239A - レーザ光分離装置及びこれを用いた自由電子レーザ装置 - Google Patents
レーザ光分離装置及びこれを用いた自由電子レーザ装置Info
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- JPH1098239A JPH1098239A JP25051796A JP25051796A JPH1098239A JP H1098239 A JPH1098239 A JP H1098239A JP 25051796 A JP25051796 A JP 25051796A JP 25051796 A JP25051796 A JP 25051796A JP H1098239 A JPH1098239 A JP H1098239A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自由電子レーザ（ＦＥＬ）装置で異なる波長
のレーザ光を発生させ、これをレーザ光分離装置で分離
したレーザ光を集光し同時に分配すると共に、この広波
長域の複数種類のレーザ光を利用可能として各種用途へ
の利用範囲を広める。 【解決手段】 ＦＥＬ装置は電子加速器１とアンジュレ
ータ４と反射ミラー７、７から成る光共振器から成る。
反射ミラー７、７の反射面には銀コート７ｂが施され、
これにより基本波だけでなく高調波成分も増幅させ、小
穴７ａから外部へ取り出されレーザ光分離装置１０にお
ける偏向ミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃでそれぞれの波
長ごとに分離される。そして、分離した各レーザ光を集
光レンズ１２ａ、１２ｂ，１２ｃでスポット径が各波長
近くになるまで集光する。
のレーザ光を発生させ、これをレーザ光分離装置で分離
したレーザ光を集光し同時に分配すると共に、この広波
長域の複数種類のレーザ光を利用可能として各種用途へ
の利用範囲を広める。 【解決手段】 ＦＥＬ装置は電子加速器１とアンジュレ
ータ４と反射ミラー７、７から成る光共振器から成る。
反射ミラー７、７の反射面には銀コート７ｂが施され、
これにより基本波だけでなく高調波成分も増幅させ、小
穴７ａから外部へ取り出されレーザ光分離装置１０にお
ける偏向ミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃでそれぞれの波
長ごとに分離される。そして、分離した各レーザ光を集
光レンズ１２ａ、１２ｂ，１２ｃでスポット径が各波長
近くになるまで集光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、異なる波長のレ
ーザ光をそれぞれの波長のレーザ光に分離する装置及び
これを用いた自由電子レーザ装置に関する。
ーザ光をそれぞれの波長のレーザ光に分離する装置及び
これを用いた自由電子レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自由電子レーザ（以下ＦＥＬと略称す
る）装置は、電子ビームを電子加速器で光速近くまで加
速し、この電子ビームをアンジュレータの周期磁場内で
蛇行させ、その際発生する自発放出光を光共振器内で多
数回往復させて往路の光パルスを後続の電子ビームパル
スに同期させ、光パルスが所定以上のエネルギーレベル
を越えると非線形的に発振し、ＦＥＬが得られる。
る）装置は、電子ビームを電子加速器で光速近くまで加
速し、この電子ビームをアンジュレータの周期磁場内で
蛇行させ、その際発生する自発放出光を光共振器内で多
数回往復させて往路の光パルスを後続の電子ビームパル
スに同期させ、光パルスが所定以上のエネルギーレベル
を越えると非線形的に発振し、ＦＥＬが得られる。
【０００３】かかるＦＥＬ装置で得られるレーザ光は、
従来のレーザと比べると一般に準単色光であるが、実際
には２種以上の波長の異なるＦＥＬが含まれていること
が知られている。
従来のレーザと比べると一般に準単色光であるが、実際
には２種以上の波長の異なるＦＥＬが含まれていること
が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
波長の異なるＦＥＬが含まれていても、実際にはこれら
のＦＥＬを分離することができないため、一般には中心
となるエネルギ密度の高い波長のＦＥＬにのみ着目して
これを光共振器から取り出して単色のＦＥＬ光としてい
る。
波長の異なるＦＥＬが含まれていても、実際にはこれら
のＦＥＬを分離することができないため、一般には中心
となるエネルギ密度の高い波長のＦＥＬにのみ着目して
これを光共振器から取り出して単色のＦＥＬ光としてい
る。
【０００５】上記波長の異なるＦＥＬを波長ごとに分離
する従来の技術としては、例えばＳｉＯ2 板を利用した
ビームスプリッタがある（図３参照）。このビームスプ
リッタではＳｉＯ2 板を透過する波長のＦＥＬ光と反射
する波長のＦＥＬ光の割合を利用してＦＥＬ光のレーザ
ビームを分配する。
する従来の技術としては、例えばＳｉＯ2 板を利用した
ビームスプリッタがある（図３参照）。このビームスプ
リッタではＳｉＯ2 板を透過する波長のＦＥＬ光と反射
する波長のＦＥＬ光の割合を利用してＦＥＬ光のレーザ
ビームを分配する。
【０００６】しかし、このビームスプリッタでは材料の
ＳｉＯ2 によって使用波長域が限定され、使用可能な波
長が限られる。ＦＥＬ装置は電子のエネルギやアンジュ
レータの磁場の強さを変えることによって波長可変のＦ
ＥＬ光が得られることが大きな特長であり、使用可能な
波長が限定されるビームスプリッタ方式では、ＦＥＬ光
の波長が異なる波長域に設定されるごとに異なる材質の
ビームスプリッタ板を用意しなければならず、結局現状
ではＦＥＬ装置は単色光のものに限られているのであ
る。
ＳｉＯ2 によって使用波長域が限定され、使用可能な波
長が限られる。ＦＥＬ装置は電子のエネルギやアンジュ
レータの磁場の強さを変えることによって波長可変のＦ
ＥＬ光が得られることが大きな特長であり、使用可能な
波長が限定されるビームスプリッタ方式では、ＦＥＬ光
の波長が異なる波長域に設定されるごとに異なる材質の
ビームスプリッタ板を用意しなければならず、結局現状
ではＦＥＬ装置は単色光のものに限られているのであ
る。
【０００７】一方、最近ではレーザの利用分野として、
遺伝子工学やバイオサイエンスがクローズアップされて
いる。このような分野で要求される微細な細胞加工技術
においては、照射対象物によってレーザ光の波長やスポ
ット径を適宜変更しなければならないが、従来のレーザ
装置では、様々な波長のレーザ光を作り出せないため、
各波長ごとにレーザ装置を用意しなければならないの
で、上記のような分野で汎用性のあるレーザ装置が望ま
れている。
遺伝子工学やバイオサイエンスがクローズアップされて
いる。このような分野で要求される微細な細胞加工技術
においては、照射対象物によってレーザ光の波長やスポ
ット径を適宜変更しなければならないが、従来のレーザ
装置では、様々な波長のレーザ光を作り出せないため、
各波長ごとにレーザ装置を用意しなければならないの
で、上記のような分野で汎用性のあるレーザ装置が望ま
れている。
【０００８】そこで、この発明は、上述した従来のＦＥ
Ｌ光の分離技術の現状に留意して、異なる波長成分を含
むレーザ光を前提に、これを簡単な構成の偏向ミラーを
用いて各波長ごとに分離し、この分離したレーザ光を微
小なスポット径となるよう集光できるようにして、レー
ザ光を遺伝子工学等の分野でも広く有効に利用できるよ
うにすることを課題とする。
Ｌ光の分離技術の現状に留意して、異なる波長成分を含
むレーザ光を前提に、これを簡単な構成の偏向ミラーを
用いて各波長ごとに分離し、この分離したレーザ光を微
小なスポット径となるよう集光できるようにして、レー
ザ光を遺伝子工学等の分野でも広く有効に利用できるよ
うにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、異なる波長成分を含むレーザ光を
各波長成分に反射分離する穴付き及び穴無しの偏向ミラ
ーから成り、穴付き偏向ミラーの穴径をレーザ光の上流
側から順次絞ってこれら偏向ミラーを波長の数に応じて
分配し、それぞれの波長のレーザ光に分離するように
し、この分離した各波長のレーザ光を、集光レンズによ
り集光し、各レーザ光のスポット径をその波長近くにな
るようにして、レーザ光分離装置を構成した。
解決する手段として、異なる波長成分を含むレーザ光を
各波長成分に反射分離する穴付き及び穴無しの偏向ミラ
ーから成り、穴付き偏向ミラーの穴径をレーザ光の上流
側から順次絞ってこれら偏向ミラーを波長の数に応じて
分配し、それぞれの波長のレーザ光に分離するように
し、この分離した各波長のレーザ光を、集光レンズによ
り集光し、各レーザ光のスポット径をその波長近くにな
るようにして、レーザ光分離装置を構成した。
【００１０】この発明に係るレーザ光分離装置による
と、前提として異なる波長成分を含むレーザ光が用いら
れる。このレーザ光はまず穴付き偏向ミラーに導かれ、
順次穴径の大きさによって所定の波長のレーザ光が分離
される。各波長のレーザ光に分離する場合、この発明で
は、レーザ光を伝送する際にレーザ光は良好な直進性を
有するが、わずかに広がり角を有し、この広がり角は波
長依存性を有するため波長の大きいもの程大きく広がる
という性質を利用して分離する。
と、前提として異なる波長成分を含むレーザ光が用いら
れる。このレーザ光はまず穴付き偏向ミラーに導かれ、
順次穴径の大きさによって所定の波長のレーザ光が分離
される。各波長のレーザ光に分離する場合、この発明で
は、レーザ光を伝送する際にレーザ光は良好な直進性を
有するが、わずかに広がり角を有し、この広がり角は波
長依存性を有するため波長の大きいもの程大きく広がる
という性質を利用して分離する。
【００１１】例えば、レーザ光が基本波長成分に対し、
３次、５次の高調波成分を含むとすると、それぞれの成
分はλ1 ＝λ、λ2 ＝λ／３、λ3 ＝λ／５の波長を有
し、従って基本波長のものが最も大きく広がり、３次、
５次と広がり角が小さくなる。従って、これに対応する
穴径を穴付き偏向ミラーに設定し、第一の反射ミラーで
基本波を反射させると共にその他は穴を通過させ、第二
の反射ミラーでは３次高調波成分を反射させると共にそ
の他は穴を通過させるというようにして各波長成分を大
まかに分離することができる。そして、この分離したレ
ーザ光を集光レンズで集光して、各レーザ光のスポット
径をその波長近くまで絞り込むと、このレーザ光を微細
な加工技術に利用できるようになるのである。
３次、５次の高調波成分を含むとすると、それぞれの成
分はλ1 ＝λ、λ2 ＝λ／３、λ3 ＝λ／５の波長を有
し、従って基本波長のものが最も大きく広がり、３次、
５次と広がり角が小さくなる。従って、これに対応する
穴径を穴付き偏向ミラーに設定し、第一の反射ミラーで
基本波を反射させると共にその他は穴を通過させ、第二
の反射ミラーでは３次高調波成分を反射させると共にそ
の他は穴を通過させるというようにして各波長成分を大
まかに分離することができる。そして、この分離したレ
ーザ光を集光レンズで集光して、各レーザ光のスポット
径をその波長近くまで絞り込むと、このレーザ光を微細
な加工技術に利用できるようになるのである。
【００１２】また、電子ビームを光速に近い速度に加速
する電子加速器と、加速された電子ビームを蛇行運動さ
せる周期磁場手段と、電子ビームの蛇行により発生する
自発放出光を発射し多数回往復させて異なる波長成分の
ものを増幅する一対の反射ミラーから成る光共振器とを
備え、これによって発生したレーザ光を外部に導き出し
伝送する経路に穴付き偏向ミラーと穴無し偏向ミラーか
ら成る光分離装置を設け、穴付き偏向ミラーはその穴径
を順次絞って波長の数に応じた穴付きの偏向ミラーと
し、上記光分離装置で分離されたそれぞれの波長のレー
ザ光を集光レンズで集光し、各レーザ光のスポット径を
その波長近くになるようにして、自由電子レーザ装置を
構成した。
する電子加速器と、加速された電子ビームを蛇行運動さ
せる周期磁場手段と、電子ビームの蛇行により発生する
自発放出光を発射し多数回往復させて異なる波長成分の
ものを増幅する一対の反射ミラーから成る光共振器とを
備え、これによって発生したレーザ光を外部に導き出し
伝送する経路に穴付き偏向ミラーと穴無し偏向ミラーか
ら成る光分離装置を設け、穴付き偏向ミラーはその穴径
を順次絞って波長の数に応じた穴付きの偏向ミラーと
し、上記光分離装置で分離されたそれぞれの波長のレー
ザ光を集光レンズで集光し、各レーザ光のスポット径を
その波長近くになるようにして、自由電子レーザ装置を
構成した。
【００１３】この発明に係る自由電子レーザ装置では光
共振器で異なる波長成分のレーザ光を増幅し放出する。
したがって、この光共振器から取り出されたレーザ光
は、光共振器外の上述した光分離装置によりそれぞれの
波長成分ごとに分離され、集光レンズでスポット径がそ
の波長近くになるまで集光されるので、細胞などに照射
して微細加工を施すことができるようになるのである。
共振器で異なる波長成分のレーザ光を増幅し放出する。
したがって、この光共振器から取り出されたレーザ光
は、光共振器外の上述した光分離装置によりそれぞれの
波長成分ごとに分離され、集光レンズでスポット径がそ
の波長近くになるまで集光されるので、細胞などに照射
して微細加工を施すことができるようになるのである。
【００１４】また、上記偏向ミラーで分離された各波長
のレーザ光を、それぞれの波長に応じた反射中心波長特
性の薄膜で形成した積層膜ミラーに反射させて、それぞ
れの波長用のレーザ光のみを分離するようにしてもよ
い。
のレーザ光を、それぞれの波長に応じた反射中心波長特
性の薄膜で形成した積層膜ミラーに反射させて、それぞ
れの波長用のレーザ光のみを分離するようにしてもよ
い。
【００１５】このようにすると、上記のレーザ分離装置
で大まかに波長成分ごとに分離したそれぞれのレーザ光
を積層膜ミラーを用いてさらに高い精度でそれぞれの波
長成分のレーザ光に分離することができる。
で大まかに波長成分ごとに分離したそれぞれのレーザ光
を積層膜ミラーを用いてさらに高い精度でそれぞれの波
長成分のレーザ光に分離することができる。
【００１６】すなわち、上記のレーザ分離装置ではレー
ザ光の分離は大まかな分離である。これは、レーザ光の
強度分布は基本的にはガウス分布となり、基本波成分と
いっても上記分離方法では３次、５次の高調波成分をわ
ずかに含むからである。従って、このように各波長成分
に分離されたレーザ光を積層膜ミラーに導くと、この積
層膜ミラーでは特定波長成分を中心として反射し、その
他の波長成分のものは吸収する。
ザ光の分離は大まかな分離である。これは、レーザ光の
強度分布は基本的にはガウス分布となり、基本波成分と
いっても上記分離方法では３次、５次の高調波成分をわ
ずかに含むからである。従って、このように各波長成分
に分離されたレーザ光を積層膜ミラーに導くと、この積
層膜ミラーでは特定波長成分を中心として反射し、その
他の波長成分のものは吸収する。
【００１７】このため、積層膜ミラーでは、積層される
薄膜の材質をそれぞれ変えて上記各波長成分のレーザ光
のみを反射することにより各波長成分のみの高品質のレ
ーザ光が得られる。例えば薄膜材料としては、ＴｉＯ2
／ＳｉＯ2 、Ｈ5 Ｏ2 ／ＳｉＯ2 などがあり、それぞれ
０．５μｍ、０．３μｍを中心として強く反射する特性
のものが得られる。
薄膜の材質をそれぞれ変えて上記各波長成分のレーザ光
のみを反射することにより各波長成分のみの高品質のレ
ーザ光が得られる。例えば薄膜材料としては、ＴｉＯ2
／ＳｉＯ2 、Ｈ5 Ｏ2 ／ＳｉＯ2 などがあり、それぞれ
０．５μｍ、０．３μｍを中心として強く反射する特性
のものが得られる。
【００１８】また、集光レンズの集点を可変にしてもよ
い。このようにすると、照射対象物の特定部分にレーザ
光のスポットをぴったりと合わせることができる。
い。このようにすると、照射対象物の特定部分にレーザ
光のスポットをぴったりと合わせることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は実施例のＦＥＬ装置の全
体概略構成図である。１は電子加速器、２、３、５は偏
向磁石、４はアンジュレータ、６はビームキャッチャ、
７、７は一対の反射ミラー、８、９は全反射ミラーであ
る。
面を参照して説明する。図１は実施例のＦＥＬ装置の全
体概略構成図である。１は電子加速器、２、３、５は偏
向磁石、４はアンジュレータ、６はビームキャッチャ、
７、７は一対の反射ミラー、８、９は全反射ミラーであ
る。
【００２０】図示省略しているが、電子ビームは電子銃
などの電子ビーム発生器で発生され電子加速器１へ送り
込まれる。電子加速器１では光速に近い速度に電子ビー
ムが加速され、偏向磁石２、３によって軌道を曲げられ
てアンジュレータ４の周期磁場内へ導かれる。
などの電子ビーム発生器で発生され電子加速器１へ送り
込まれる。電子加速器１では光速に近い速度に電子ビー
ムが加速され、偏向磁石２、３によって軌道を曲げられ
てアンジュレータ４の周期磁場内へ導かれる。
【００２１】なお、電子加速器１からビームキャッチャ
６へ至る電子ビームの軌道は一般に真空ダクト内に設置
されるが、図示簡略化のため真空ダクトは図示省略して
いる。
６へ至る電子ビームの軌道は一般に真空ダクト内に設置
されるが、図示簡略化のため真空ダクトは図示省略して
いる。
【００２２】アンジュレータ４では周期磁場により電子
ビームは蛇行させられ、その際自発放出光が発生し、電
子ビームとほぼ並行して進む。電子ビームはアンジュレ
ータ４との相互作用を終えるともう１つの偏向磁石５に
より軌道を曲げられ、外部へ導出されビームキャッチャ
６により消滅する。
ビームは蛇行させられ、その際自発放出光が発生し、電
子ビームとほぼ並行して進む。電子ビームはアンジュレ
ータ４との相互作用を終えるともう１つの偏向磁石５に
より軌道を曲げられ、外部へ導出されビームキャッチャ
６により消滅する。
【００２３】アンジュレータ４は、図示のように、一対
の反射ミラー７、７から成る光共振器の間に設けられて
おり、アンジュレータ内で発生した自発放出光は反射ミ
ラー７、７間を何百回となく往復する。このとき、後続
の電子ビームのパルス間隔を自発放出光のパルスに同期
するように送り込むと、多数回往復する自発放出光の光
エネルギが強められ、所定以上の強さになると一方の反
射ミラー７の中央に設けられた小孔７ａから外部へ導出
される。これがＦＥＬ光である。
の反射ミラー７、７から成る光共振器の間に設けられて
おり、アンジュレータ内で発生した自発放出光は反射ミ
ラー７、７間を何百回となく往復する。このとき、後続
の電子ビームのパルス間隔を自発放出光のパルスに同期
するように送り込むと、多数回往復する自発放出光の光
エネルギが強められ、所定以上の強さになると一方の反
射ミラー７の中央に設けられた小孔７ａから外部へ導出
される。これがＦＥＬ光である。
【００２４】アンジュレータ４で発生する自発放出光は
図４に示すように、２種以上の波長の異なるものが発生
することが知られている（図４の下段の図で基本波、３
次、５次の次数でピーク光強度のものが観測されてい
る）。一般には基本波のみをＦＥＬ光として取り出す
が、この実施例では上記異なる波長の自発放出光をＦＥ
Ｌ光として取り出すため、各波長においても反射率のよ
い銀コート７ｂを反射ミラー７、７にそれぞれ施してい
る。
図４に示すように、２種以上の波長の異なるものが発生
することが知られている（図４の下段の図で基本波、３
次、５次の次数でピーク光強度のものが観測されてい
る）。一般には基本波のみをＦＥＬ光として取り出す
が、この実施例では上記異なる波長の自発放出光をＦＥ
Ｌ光として取り出すため、各波長においても反射率のよ
い銀コート７ｂを反射ミラー７、７にそれぞれ施してい
る。
【００２５】上記構成の光共振器により得られるＦＥＬ
光は、基本波の波長をλとすると、他のＦＥＬ光の波長
はλ／３、λ／５となり、基本波より短波長のＦＥＬ光
が得られる。このようにして得られる３種の波長のＦＥ
Ｌ光は、反射ミラー７を通過した後外部の全反射ミラー
８、９を介してレーザ光分離装置１０によりそれぞれの
波長のレーザ光に分離される。
光は、基本波の波長をλとすると、他のＦＥＬ光の波長
はλ／３、λ／５となり、基本波より短波長のＦＥＬ光
が得られる。このようにして得られる３種の波長のＦＥ
Ｌ光は、反射ミラー７を通過した後外部の全反射ミラー
８、９を介してレーザ光分離装置１０によりそれぞれの
波長のレーザ光に分離される。
【００２６】レーザ光分離装置１０は、第一段階の分離
部として３種の偏向ミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備
えている。１１ａ、１１ｂは２つの偏向ミラーに穴付き
とし、１１ｃは穴無しのものである。２つの偏向ミラー
１１ａ、１１ｂの穴径はレーザビームの流れの上流側か
ら順次絞られた径のものを用いる。
部として３種の偏向ミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備
えている。１１ａ、１１ｂは２つの偏向ミラーに穴付き
とし、１１ｃは穴無しのものである。２つの偏向ミラー
１１ａ、１１ｂの穴径はレーザビームの流れの上流側か
ら順次絞られた径のものを用いる。
【００２７】そして、穴径を絞る場合の偏向ミラー相互
の関係は次のように設定する。レーザビームは、直進性
の強い光であるが、これを伝送するとその経路でわずか
に拡がり角を有する。その拡がり角は波長が長い程大き
い。従って、基本波成分を多く含むレーザ光は同心円の
外側に分布し、３次、５次の高次の波長成分を含むレー
ザ光は内側に多く分布する。
の関係は次のように設定する。レーザビームは、直進性
の強い光であるが、これを伝送するとその経路でわずか
に拡がり角を有する。その拡がり角は波長が長い程大き
い。従って、基本波成分を多く含むレーザ光は同心円の
外側に分布し、３次、５次の高次の波長成分を含むレー
ザ光は内側に多く分布する。
【００２８】このため、各偏向ミラー１１ａ、１１ｂの
穴径は、１１ａのミラーが基本波を多く含む有効径の範
囲で反射し、３次、５次の高調波成分を含むレーザ光が
その有効径に相当する穴径を通過するように設定し、１
１ｂのミラーは３次高調波成分を反射し、５次以上の高
調波成分を通過させる径に設定する。
穴径は、１１ａのミラーが基本波を多く含む有効径の範
囲で反射し、３次、５次の高調波成分を含むレーザ光が
その有効径に相当する穴径を通過するように設定し、１
１ｂのミラーは３次高調波成分を反射し、５次以上の高
調波成分を通過させる径に設定する。
【００２９】偏向ミラー１１ａ、１１ｂに対して穴径を
上記のように設定することによって、レーザビームは大
略基本波、３次、５次の高調波成分にそれぞれ分離され
るが、上記偏向ミラーの穴径による分離は大雑把な分離
方法である。これは、レーザビームの強度分布は基本的
にガウス分布に従い、基本波成分を多く含むレーザビー
ムと言っても全く３次、５次成分のものを含んでいない
のではなく、３次と言っても５次以上のものを含んでい
ない訳ではないからである。
上記のように設定することによって、レーザビームは大
略基本波、３次、５次の高調波成分にそれぞれ分離され
るが、上記偏向ミラーの穴径による分離は大雑把な分離
方法である。これは、レーザビームの強度分布は基本的
にガウス分布に従い、基本波成分を多く含むレーザビー
ムと言っても全く３次、５次成分のものを含んでいない
のではなく、３次と言っても５次以上のものを含んでい
ない訳ではないからである。
【００３０】なお、基本波長が変化する場合は、偏向ミ
ラー１１ａ、１１ｂの穴径を可変として対応するとよ
い。
ラー１１ａ、１１ｂの穴径を可変として対応するとよ
い。
【００３１】この実施の形態では、上記実際のレーザビ
ームの分布状況を考慮して、さらに第二段階の分離方法
として多層膜ミラー１３ａ、１３ｂ、１３ｃによる分離
手段を採用している（図１及び図２参照）。この分離手
段に用いられる多層膜ミラーは、例えばＴｉＯ2 ／Ｓｉ
Ｏ2 又はＨ5 Ｏ／ＳｉＯ2 の誘電体薄膜層をλ／２の層
厚さで多層に形成したものから成る。
ームの分布状況を考慮して、さらに第二段階の分離方法
として多層膜ミラー１３ａ、１３ｂ、１３ｃによる分離
手段を採用している（図１及び図２参照）。この分離手
段に用いられる多層膜ミラーは、例えばＴｉＯ2 ／Ｓｉ
Ｏ2 又はＨ5 Ｏ／ＳｉＯ2 の誘電体薄膜層をλ／２の層
厚さで多層に形成したものから成る。
【００３２】上記誘電体薄膜層は、ＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2
の場合０．５μｍを中心として高反射率であり、Ｈ5 Ｏ
2 ／ＳｉＯ2 の場合０．３μｍを中心として高反射率の
特性を有する。従って、各レーザ光の波長に応じた反射
中心波長特性の薄膜で多層膜ミラーを形成し、この多層
膜ミラーを基本波が１〜数十μｍの間で変化するレーザ
光に対してそれぞれ適当に用いて、その多層膜の中心波
長で上記レーザ光を反射し、その他の成分を反射ミラー
で吸収することにより、上記レーザ光はさらに高い精度
でそれぞれの波長に分離できることになる。
の場合０．５μｍを中心として高反射率であり、Ｈ5 Ｏ
2 ／ＳｉＯ2 の場合０．３μｍを中心として高反射率の
特性を有する。従って、各レーザ光の波長に応じた反射
中心波長特性の薄膜で多層膜ミラーを形成し、この多層
膜ミラーを基本波が１〜数十μｍの間で変化するレーザ
光に対してそれぞれ適当に用いて、その多層膜の中心波
長で上記レーザ光を反射し、その他の成分を反射ミラー
で吸収することにより、上記レーザ光はさらに高い精度
でそれぞれの波長に分離できることになる。
【００３３】そして、偏向ミラー１１ａ、１１ｂ，１１
ｃで各波長成分に分離され多層膜ミラー１３ａ、１３
ｂ、１３ｃでフィルタリングされた各レーザは、図１及
び図２に示すように、集光レンズ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃによりそれぞれ集光される。集光された各レーザ光
は、スポット径がそれぞれ各波長程度の大きさとなり、
照射対象物に照射される。
ｃで各波長成分に分離され多層膜ミラー１３ａ、１３
ｂ、１３ｃでフィルタリングされた各レーザは、図１及
び図２に示すように、集光レンズ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃによりそれぞれ集光される。集光された各レーザ光
は、スポット径がそれぞれ各波長程度の大きさとなり、
照射対象物に照射される。
【００３４】遺伝子工学、バイオサイエンス又は生命工
学などの分野における細胞の微細加工では、細胞自体へ
の照射には波長が約１０μｍのレーザ光が、細胞膜には
波長が約６μｍのレーザ光が、細胞核へは約１μｍのレ
ーザ光が、それぞれ必要となる。このＦＥＬ装置は、上
記のように、出力するとレーザ光の波長が可変であると
共に、基本波長λ1 、３次高調波λ2 、及び５次高調波
λ3 のレーザ光を出力することができるので、細胞、細
胞膜又は細胞核にそれぞれ適した波長のレーザ光を効率
よく発生させて照射することができる。そのうえ、この
ＦＥＬ装置は、集光レンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃによ
り各レーザ光をスポット径が各波長近くになるまで絞っ
てから細胞に照射するので、細胞の微細加工が容易とな
る。また、このＦＥＬ装置からのレーザ光は、エキシマ
レーザ等と同様に、半導体素子の微細加工にも応用でき
る。
学などの分野における細胞の微細加工では、細胞自体へ
の照射には波長が約１０μｍのレーザ光が、細胞膜には
波長が約６μｍのレーザ光が、細胞核へは約１μｍのレ
ーザ光が、それぞれ必要となる。このＦＥＬ装置は、上
記のように、出力するとレーザ光の波長が可変であると
共に、基本波長λ1 、３次高調波λ2 、及び５次高調波
λ3 のレーザ光を出力することができるので、細胞、細
胞膜又は細胞核にそれぞれ適した波長のレーザ光を効率
よく発生させて照射することができる。そのうえ、この
ＦＥＬ装置は、集光レンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃによ
り各レーザ光をスポット径が各波長近くになるまで絞っ
てから細胞に照射するので、細胞の微細加工が容易とな
る。また、このＦＥＬ装置からのレーザ光は、エキシマ
レーザ等と同様に、半導体素子の微細加工にも応用でき
る。
【００３５】
【効果】以上詳細に説明したように、この発明に係るレ
ーザ光分離装置は、レーザ光の上流側から順次絞られた
穴径を有する偏向ミラーと穴無しの偏向ミラーから成る
ものとしたから、それぞれの穴径を適宜に選択すること
によって所定の異なる波長成分毎のレーザ光が得られ、
所定数の場所に所定量のレーザビームを集光レンズによ
り集中させた状態で同時に分配することが可能となり、
特に細胞などへの微細加工技術におけるＦＥＬ利用の上
で極めて有益であるという利点が得られる。
ーザ光分離装置は、レーザ光の上流側から順次絞られた
穴径を有する偏向ミラーと穴無しの偏向ミラーから成る
ものとしたから、それぞれの穴径を適宜に選択すること
によって所定の異なる波長成分毎のレーザ光が得られ、
所定数の場所に所定量のレーザビームを集光レンズによ
り集中させた状態で同時に分配することが可能となり、
特に細胞などへの微細加工技術におけるＦＥＬ利用の上
で極めて有益であるという利点が得られる。
【００３６】また、反射中心波長の異なる薄膜により形
成される積層膜ミラーを用いて各波長毎にさらに高精度
で分配するようにすると、大まかに分離された各波長の
レーザ光をさらに細かく特定波長のみの単色光レーザと
してそれぞれ分離することができ所定場所に分配して種
々の利用研究が行なえることとなる。
成される積層膜ミラーを用いて各波長毎にさらに高精度
で分配するようにすると、大まかに分離された各波長の
レーザ光をさらに細かく特定波長のみの単色光レーザと
してそれぞれ分離することができ所定場所に分配して種
々の利用研究が行なえることとなる。
【００３７】この発明に係るＦＥＬ装置は、異なる波長
のレーザ光を発生させ、これらを光分離装置で分離でき
るものとしたから、例えば１μｍ〜数十μｍの広波長域
で異なる波長のＦＥＬ光をそれぞれの基本波長のレーザ
光に分離し、各レーザ光を集光レンズで集中した状態で
同時に分配して各種利用研究が実現できる。
のレーザ光を発生させ、これらを光分離装置で分離でき
るものとしたから、例えば１μｍ〜数十μｍの広波長域
で異なる波長のＦＥＬ光をそれぞれの基本波長のレーザ
光に分離し、各レーザ光を集光レンズで集中した状態で
同時に分配して各種利用研究が実現できる。
【図１】実施例のＦＥＬ装置にレーザ光分離装置を備え
たものの全体概略構成図
たものの全体概略構成図
【図２】レーザ光分離装置の概略構成の斜視図
【図３】従来の光分離装置の概略図
【図４】ＦＥＬ装置で発生するＦＥＬ光の強度分布曲線
を表わす図
を表わす図
１ 電子加速器 ２、３、５ 偏向磁石 ４ アンジュレータ ６ ビームキャッチャ ７、７ 反射ミラー ８、９ 全反射ミラー １０ レーザ光分離装置 １１ａ〜ｃ 偏向ミラー １２ａ〜ｃ 集光レンズ １３ａ〜ｃ 多層膜ミラー
Claims (4)
- 【請求項１】 異なる波長成分を含むレーザ光の経路に
沿って並ぶ複数枚の偏向ミラーからなり、これら偏向ミ
ラーを、それぞれの穴径を順次絞った複数枚の穴付偏向
ミラーと、これら穴付偏向ミラーに連続して並ぶ穴無し
偏向ミラーとして、これら偏向ミラーで上記レーザ光を
各波長ごとに反射させて分離するようにし、この分離さ
せた各波長のレーザ光を、集光レンズにより集光して、
各レーザ光のスポット径をその波長近くになるようにし
たレーザ光分離装置。 - 【請求項２】 電子ビームを光速近くまで加速する電子
加速器と、この電子加速器で加速した電子ビームを蛇行
させる周期磁場手段と、この周期磁場手段での電子ビー
ムの蛇行により発生する自発放出光を所定間隔で対向す
る一対の反射ミラーにより反射し複数回往復させること
によって増幅して複数波長成分のレーザ光を発生させる
光共振器と、この光共振器からのレーザ光の経路に沿っ
て並ぶ複数枚の偏向ミラーで構成されて上記レーザ光を
各波長ごとに分離する光分離装置とからなり、この光分
離装置の偏向ミラーを、それぞれの穴径を順次絞った複
数枚の穴付偏向ミラーと、これら穴付き偏向ミラーに連
続して並ぶ穴無し偏向ミラーとし、これら偏向ミラーで
反射させた各波長成分のレーザ光を集光レンズで集光し
て、各レーザ光のスポット径をその波長近くになるよう
にした自由電子レーザ装置。 - 【請求項３】 上記偏向ミラーで分離した各波長のレー
ザを、それぞれの波長に応じた反射中心波長特性の薄膜
で形成した積層膜ミラーに反射させ、この反射した各波
長のレーザ光を上記集光レンズに供給するようにしたこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザ光分離装置又は
請求項２に記載の自由電子レーザ装置。 - 【請求項４】 上記集光レンズの焦点を可変にしたこと
を特徴とする請求項１、３に記載のレーザ光分離装置又
は請求項２、３に記載の自由電子レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25051796A JP3198059B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | レーザ光分離装置及びこれを用いた自由電子レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25051796A JP3198059B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | レーザ光分離装置及びこれを用いた自由電子レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098239A true JPH1098239A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3198059B2 JP3198059B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17209076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25051796A Expired - Fee Related JP3198059B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | レーザ光分離装置及びこれを用いた自由電子レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198059B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391226B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2003-07-12 | 주식회사 한택 | 레이저 빔 분할 장치 및 이를 이용한 표면처리 방법 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP25051796A patent/JP3198059B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391226B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2003-07-12 | 주식회사 한택 | 레이저 빔 분할 장치 및 이를 이용한 표면처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3198059B2 (ja) | 2001-08-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |