JPH11112066A - レーザ共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で大出力化を実現するレーザ共振器を提
供する。 【解決手段】 フィードバックミラーを凹面全反射ミラ
ーとし、レーザ励起空間３０と出力ミラーとの間にＶ字
状プリズム３を配置する。Ｖ字状プリズム３は透過平行
平板をＶ字状にしてなり、その頂点をシリンドリカルな
凹面状の全反射ミラー４で構成している。また、この全
反射ミラー４とフィードバックミラー２の曲率半径は、
共焦点配置となっており、透過平行平板の厚さは、Ｖ字
状プリズム３に入射するレーザ光４０の平行シフト量Ｓ
が全反射ミラー４の幅Ｗの半分の距離と等しくなってい
る。このようなＶ字状プリズム３を、全反射ミラー４が
フィードバックミラー２と対向するように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を発生す
るレーザ共振器に係り、特にレーザ励起空間におけるレ
ーザ光の強度分布の不均一性を補正したレーザ共振器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レーザ共振器として、レーザ
励起空間の両側にフィードバックミラーと出力ミラーと
を配置し、レーザ励起空間で発振させたレーザ光を上記
両ミラー間で繰り返し反射させることにより増幅させる
レーザ共振器が知られている。このようなレーザ共振器
の一例として、図９に、紫外線予備電離方式のエキシマ
レーザの構成を示す。

【０００３】同図において、レーザ励起空間３０は、ア
ノード電極１０とカソード電極１１との間にレーザ媒質
が配置されることによって構成されており、このレーザ
励起空間３０の両側には、レーザ光をレーザ発振・増幅
する出力ミラー１とフィードバックミラー２とが対向し
て配置されている。そして、レーザ励起空間３０におい
てグロー放電によりレーザ媒質を励起し、出力ミラー１
とフィードバックミラー２との間でレーザ発振・増幅し
て、出力ミラー１からこのレーザ共振器内の励起光の一
部をレーザ光４０として出力するようになっている。

【０００４】また、図１０に、レーザ励起空間３０を構
成する放電部の断面図を示す。この図に示すように、放
電部においては、レーザ励起空間３０の外側に予備電離
ピン１２が設けられており、この予備電離ピン１２間で
アーク放電を発生させるようになっている。そして、こ
のアーク放電によって発生する紫外線によって放電空間
を予備電離し、アノード電極１０とカソード電極１１と
の間でグロー放電させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来から、
上記のようなレーザ共振器においては、装置を大型化す
ることなく出力を大きくすることが望まれている。その
ため、放電長を長くして装置を大型化するということな
く、放電ギャップ間隔を大きくすると共に、放電幅を広
くすることが考えられる。しかしながら、放電ギャップ
間隔を大きくすると、電極間の電圧差が大きくなり、放
電部の絶縁設計が困難となって、放電部周辺の部材が大
型化する。また、同時に、充電電源部の容量を大きくす
る必要が生じ、スイッチング素子の仕様をそれに対応さ
せなければならず、装置が大型化する。そのため、大幅
にコストが上昇するという問題があった。

【０００６】このため、放電ギャップ間隔を大きくする
ことなく放電幅を広くすることができれば、出力を大き
くする分だけ充電電源の容量を大きくすればよく、大幅
にコストを上昇させることなく、かつ、装置を大型化す
ることなく、大出力化を図ることができる。

【０００７】しかしながら、このようなレーザ共振器に
おいては、放電幅をある程度以上に広くすると、放電密
度が放電方向に対して垂直方向に不均一となり、レーザ
励起分布も不均一となるため、発振・増幅されたレーザ
光の強度分布も不均一となる。ここで、図１０におい
て、放電方向をｙ方向とし、この放電方向に対して垂直
方向をｘ方向とする。また、図１１に、上記ｘ方向の典
型的なレーザ光の強度分布を示す。この図に示すよう
に、レーザ励起空間３０において、中央部分のレーザ光
の強度が弱く、それを挟んだ両側の強度が強い二重ビー
ムの様相を呈する傾向にある。

【０００８】ところで、一般に、上記のようなエキシマ
レーザは、加工装置に使用される場合、アブレーション
による微細加工やシリコンのアニール加工等に用いられ
ることが多い。そのため、レーザ光の強度分布ができる
限り均一であることが要求される。上記レーザ共振器を
備えたレーザ発振器から加工点に至るまでに、ビームホ
モジナイザーを使用することによって、レーザ光の強度
はある程度均一にすることができるが、レーザ光の質が
低下する。特に、加工が高精度であるほど、レーザ発振
器の出口における光の質に影響を及ぼす。このように、
放電幅を広げることにより大出力化を図るとすれば、レ
ーザ光の質を低下させることとなり、加工精度が悪化す
るという問題があった。

【０００９】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
発振・増幅されたレーザ光の質を低下させることなく、
かつ、小型で大出力化を実現するレーザ共振器を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明によるレーザ共振器は、レー
ザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光学的に対
向配置されるフィードバックミラーを備え、これら出力
ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ光を発振
・増幅させるレーザ共振器において、前記フィードバッ
クミラーを凹面全反射ミラーとし、前記出力ミラーと前
記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記フィード
バックミラーと前記レーザ励起空間との間の空間のいず
れか一方に、透過平行平板をＶ字状に配置してなり、そ
の頂点をシリンドリカルな凸面状の全反射ミラーで構成
したＶ字状プリズムを、前記全反射ミラーが前記フィー
ドバックミラーと対向するように配置したことを特徴と
している。

【００１１】以上のような請求項１記載の発明によれ
ば、フィードバックミラーで反射されたレーザ光が全反
射ミラーで反射され、広がりながらフィードバックミラ
ーに入射して、再びフィードバックミラーで反射されて
平行光となり、Ｖ字状プリズムに入射する。このとき、
レーザ光は、Ｖ字状プリズムにおいて中心方向にシフト
する。すなわち、全反射ミラーで反射された光の分だけ
レーザ光が中心から外側方向へ移動し、その部分のレー
ザ光と重なり、その重なったレーザ光がＶ字状プリズム
において内側へ移動する。そのため、例えば、発振・増
幅するレーザ光の中心部分の強度が弱くそのすぐ外側の
強度が極度に強いような場合、レーザ光を部分的に平行
移動させることができ、レーザ光の強度分布を均一化す
ることが可能となる。従って、レーザ光の質を低下させ
ずに放電幅を広げることができるため、装置を大型化せ
ずに大出力化を実現するレーザ共振器を提供することが
できる。

【００１２】請求項２記載の発明によるレーザ共振器
は、レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光
学的に対向配置されるフィードバックミラーを備え、こ
れら出力ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ
光を発振・増幅させるレーザ共振器において、前記フィ
ードバックミラーを凹面全反射ミラーとし、前記出力ミ
ラーと前記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記
フィードバックミラーと前記レーザ励起空間との間の空
間のいずれか一方に、透過平行平板をＶ字状に配置して
なり、その頂点をシリンドリカルな凹面状の全反射ミラ
ーで構成したＶ字状プリズムを、前記全反射ミラーが前
記フィードバックミラーと対向するように配置したこと
を特徴としている。

【００１３】以上のような請求項２記載の発明によれ
ば、フィードバックミラーで反射されたレーザ光が全反
射ミラーで反射され、焦点を結んだ後に広がりながらフ
ィードバックミラーに入射する。そして、請求項１記載
の発明と同様に、再びフィードバックミラーに反射され
て平行光となる。このため、請求項１記載の発明と同様
の作用・効果が得られる。すなわち、レーザ光を部分的
に平行移動させることができ、レーザ光の強度分布を均
一化することが可能となる。そのため、レーザ共振器に
おいて、レーザ光の質を低下させずに放電幅を広げるこ
とができ、装置を大型化せずに大出力化を実現すること
ができる。

【００１４】請求項３記載の発明によるレーザ共振器
は、レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光
学的に対向配置されるフィードバックミラーを備え、こ
れら出力ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ
光を発振・増幅させるレーザ共振器において、前記フィ
ードバックミラーを凹面全反射ミラーとし、前記出力ミ
ラーと前記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記
フィードバックミラーと前記レーザ励起空間との間の空
間のいずれか一方に、透過平行平板をＶ字状に配置して
なり、その頂点をシリンドリカルな方物面状の全反射ミ
ラーで構成したＶ字状プリズムを、前記全反射ミラーが
前記フィードバックミラーと対向するように配置したこ
とを特徴としている。

【００１５】以上のような請求項３記載の発明によれ
ば、請求項２記載の発明と同様に、フィードバックミラ
ーで反射された光が全反射ミラーで反射され、再びフィ
ードバックミラーで反射されて平行光となる。このた
め、請求項１及び２記載の発明と同様の作用・効果が得
られる。

【００１６】請求項４記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項１、２、または３記載の発明において、前記
全反射ミラーと前記フィードバックミラーとの曲率半径
が共焦点配置となるように構成したことを特徴としてい
る。以上のような請求項４記載の発明によれば、全反射
ミラーで反射されたレーザ光、すなわちレーザ光の中心
部分の光を、レーザ光の両サイドの光と重ね合わせるこ
とができる。

【００１７】請求項５記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項１、２、または３記載の発明において、前記
透過平行平板の両面に無反射コーティングを施すと共
に、前記透過平行平板の厚さを、前記Ｖ字状プリズムに
入射する前記レーザ光が前記全反射ミラーの幅の半分の
距離だけ中央に移動するような厚さに選定したことを特
徴としている。以上のような請求項５記載の発明によれ
ば、レーザ光の両サイドの光が、それぞれ全反射ミラー
の幅の半分の距離だけシフトするため、全反射ミラーに
反射されることによって発生するレーザ光の抜けを、効
率よく無くすことができる。

【００１８】請求項６記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項１、２、または３記載の発明において、前記
透過平行平板をそれぞれブリュースタ角度に配置したこ
とを特徴としている。以上のような請求項６記載の発明
によれば、透過平行平板の両面に無反射コーティングを
施すことなく、Ｖ字状プリズムによってレーザ光をシフ
トさせることができる。

【００１９】請求項７記載の発明によるレーザ共振器
は、レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光
学的に対向配置されるフィードバックミラーを備え、こ
れら出力ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ
光を発振・増幅させるレーザ共振器において、前記出力
ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ光軸を中
心軸として回転対象に構成し、前記フィードバックミラ
ーを球面状の凹面全反射ミラーとし、前記出力ミラーと
前記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記フィー
ドバックミラーと前記レーザ励起空間との間の空間のい
ずれか一方に、内部が略円錐形状にくりぬかれ、頂点を
球面状で凸面状の全反射ミラーで構成した略円錐状プリ
ズムを、前記全反射ミラーが前記フィードバックミラー
と対向するように、かつ、前記レーザ光軸を中心軸とし
て回転対象に配置したことを特徴としている。

【００２０】以上のような請求項７記載の発明によれ
ば、例えば、最も放電密度が不均一となる方向、すなわ
ち放電方向に対して垂直な方向のみだけでなく、その方
向に対して垂直な方向における強度分布の不均一性をも
補正することが可能となる。

【００２１】請求項８記載の発明によるレーザ共振器
は、レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光
学的に対向配置されるフィードバックミラーを備え、こ
れら出力ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ
光を発振・増幅させるレーザ共振器において、前記出力
ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ光軸を中
心軸として回転対象に構成し、前記フィードバックミラ
ーを球面状の凹面全反射ミラーとし、前記出力ミラーと
前記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記フィー
ドバックミラーと前記レーザ励起空間との間の空間のい
ずれか一方に、内部が略円錐形状にくりぬかれ、その頂
点を球面状で凹面状の全反射ミラーで構成した略円錐状
プリズムを、前記全反射ミラーが前記フィードバックミ
ラーと対向するように、かつ、前記レーザ光軸を中心軸
として回転対象に配置したことを特徴としている。以上
のような請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の
発明と同様の作用・効果が得られる。

【００２２】請求項９記載の発明によるレーザ共振器
は、レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及びこれと光
学的に対向配置されるフィードバックミラーを備え、こ
れら出力ミラーとフィードバックミラーとの間でレーザ
光を発振・増幅させるレーザ共振器において、前記出力
ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ光軸を中
心軸として回転対象に構成し、前記フィードバックミラ
ーを球面状の凹面全反射ミラーとし、前記出力ミラーと
前記レーザ励起空間との間の空間、もしくは前記フィー
ドバックミラーと前記レーザ励起空間との間の空間のい
ずれか一方に、内部が略円錐形状にくりぬかれ、その頂
点を方物面状の全反射ミラーで構成した略円錐状プリズ
ムを、前記全反射ミラーが前記フィードバックミラーと
対向するように、かつ、前記レーザ光軸を中心軸として
回転対象に配置したことを特徴としている。以上のよう
な請求項９記載の発明によれば、請求項７及び８記載の
発明と同様の作用・効果が得られる。

【００２３】請求項１０記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項７、８、または９記載の発明において、前記
全反射ミラーと前記フィードバックミラーとの曲率半径
が共焦点配置となるように構成したことを特徴としてい
る。以上のような請求項１０記載の発明によれば、全反
射ミラーで反射されたレーザ光、すなわちレーザ光の中
心部分の光を、レーザ光の外周周辺の光と重ね合わせる
ことができる。

【００２４】請求項１１記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項７、８、または９記載の発明において、前記
略円錐状プリズムの外面及び内面に無反射コーティング
を施すと共に、前記略円錐状プリズムの厚さを、該略円
錐状プリズムに入射する前記レーザ光が前記全反射ミラ
ーの直径の半分の距離だけ中央に移動するような厚さに
選定したことを特徴としている。以上のような請求項１
１記載の発明によれば、レーザ光の外周周辺の光が、全
反射ミラーの直径の半分の距離だけシフトするため、全
反射ミラーに反射されることによって発生するレーザ光
の抜けを、効率よく無くすことができる。

【００２５】請求項１２記載の発明によるレーザ共振器
は、請求項７、８、または９記載の発明において、前記
略円錐状プリズムの頂角をブリュースタ角度に設定した
ことを特徴としている。以上のような請求項１２記載の
発明によれば、略円錐状プリズムの外面及び内面に無反
射コーティングを施すことなく、略円錐状プリズムによ
ってレーザ光をシフトさせることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザ共振器
の具体的な実施の形態を、図面を参照して説明する。な
お、上述した従来技術で説明した部材と同一の部材につ
いては、同一の符号を付してその説明は省略する。

【００２７】［１．第１の実施の形態］ ［１−１．構成］請求項１、４、及び５記載の発明に対
応する実施の形態を、第１の実施の形態として図１〜５
に従って説明する。

【００２８】図１は、第１の実施の形態によるレーザ共
振器の断面図である。この図に示すように、本実施の形
態では、フィードバックミラー２は反射面が凹面鏡とな
っている。また、光学的に対向配置された出力ミラー１
とフィードバックミラー２の間に形成されるレーザ励起
空間３０と、上記出力ミラー１との間に、Ｖ字状プリズ
ム３が配置されている。このＶ字状プリズム３は、図２
に示すように、透過性の平行平板５をＶ字状に配置して
なり、その頂点が、シリンドリカルな凸面全反射ミラー
４によって構成されている。また、平行平板５の両面に
は、無反射コーティングが施されている。

【００２９】また、図１に示すように、上記凸面全反射
ミラー４は、フィードバックミラー２と対向するように
配置されており、フィードバックミラー２の凹面と凸面
全反射ミラー４の凸面の曲率半径が共焦点配置となるよ
うに選定されている。更に、レーザ光４０のｘ方向の強
度分布が図３に示すように２つのピークａ，ｂを有する
場合、これら２つのピークａ，ｂが凸面全反射ミラー４
の両端に位置するように設定されている。これにより、
フィードバックミラー２で反射されたレーザ光４０が凸
面全反射ミラー４に反射され、広がりながらフィードバ
ックミラー２へ入射し、再び反射されて平行光としてＶ
字状プリズム３に入射するようになっている。

【００３０】また、Ｖ字状プリズム３の平行平板５の厚
さは、フィードバックミラー２から出力ミラー１へ向か
うレーザ光４０の両サイドが、凸面全反射ミラー４の幅
Ｗの半分の距離だけ中央に向かってシフトするような厚
さに設定されている。図４に、Ｖ字状プリズム３を構成
する平行平板５と、この平行平板５を透過するレーザ光
４０のシフトの状態を示す。この図において、平行平板
５の厚さをｔ、レーザ光４０の平行平板５への入射角を
θ、屈折角をθ′、及び屈折率をｎとすると、平行シフ
ト量Ｓは、

【数１】 Ｓ＝ｔｓｉｎθ（１−ｃｏｓθ／ｎｃｏｓθ′） となる。ここで、この平行シフト量Ｄが、凸面全反射ミ
ラー４の幅Ｗの１／２に設定されている。

【００３１】［１−２．作用・効果］以上のような本実
施の形態の作用・効果は以下の通りである。フィードバ
ックミラー２で反射されたレーザ光４０は、図３に示す
ように、ｘ方向の強度分布が２つのピークａ，ｂを有し
ている。すなわち、レーザ光断面がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４
つのセクションに分割される。ここで、セクションＡ及
びＤは、そのままＶ字状プリズム３の平行平板５に入射
する部分であり、セクションＢ及びＣは、凸面全反射ミ
ラー４に反射される部分である。

【００３２】このとき、フィードバックミラー２と凸面
の凸面全反射ミラー４により、ポジティブ・ブランチの
共焦点不安定形共振器が構成される。そのため、凸面全
反射ミラー４に反射されたレーザ光４０は、広がりなが
らフィードバックミラー２へ入射し、再び反射されて平
行光となって、レーザ光４０の両サイドの光と重なる。
そして、このレーザ光４０はＶ字状プリズム３に入射
し、距離Ｓだけ中央部分に向かってシフトする。

【００３３】ここで、フィードバックミラー２で反射さ
れるレーザ光４０の中央部近傍では、凸面全反射ミラー
４に反射されるため出力ミラー１まで到達しない部分が
生じるが、その分だけレーザ光４０が中央に向かってシ
フトするため、レーザ光４０に隙間が生じることがな
い。

【００３４】また、図３に示すようなレーザ光４０は、
Ｖ字状プリズム３によって合成されることにより、図５
（ａ）に示すような構成となる。そして、出力ミラー１
から出力されるレーザ光４０の強度分布は、図５（ｂ）
に示すように、均一な分布となる。

【００３５】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ光４０の強度分布を均一とすることができるため、
レーザ光４０の質を低下させることなく、放電幅を広げ
ることが可能となる。そのため、装置を大型化すること
なく、レーザの大出力化を実現することができる。

【００３６】なお、上述した実施の形態では、平行平板
５の両面に無反射コーティングが施されるようにしたた
め、平行平板５の角度を任意に設定することができた
が、無反射コーティングを施さない場合は、平行平板５
をブリュースタ角度に設定すれば同様の効果が得られる
（請求項６）。また、Ｖ字状プリズム３の配置場所は、
レーザ励起空間３０と出力ミラー１との間に限らず、フ
ィードバックミラー２とレーザ励起空間３０との間であ
ってもよい。

【００３７】［２．第２の実施の形態］ ［２−１．構成］請求項２、４、及び５記載の発明に対
応する実施の形態を、第２の実施の形態として、図６に
従って以下に説明する。

【００３８】図６は、第２の実施の形態によるレーザ共
振器の断面図である。同図に示すように、本実施の形態
では、Ｖ字状プリズム３の頂点にシリンドリカルな凹面
全反射ミラー６が配設されている。この凹面全反射ミラ
ー６の曲面半径は、フィードバックミラー２と共焦点配
置となるように選定されている。

【００３９】なお、この凹面全反射ミラー６の設定位置
については、上述した第１の実施の形態における凸面全
反射ミラー４の場合と同様とする。また、その他の構成
部分についても、第１の実施の形態と同様であるものと
する。

【００４０】［２−２．作用・効果］以上のような本実
施の形態の作用・効果は以下の通りである。すなわち、
フィードバックミラー２と凹面全反射ミラー６によっ
て、ネガティブ・ブランチの不安定共振器が構成され
る。そのため、凹面全反射ミラー６に反射されたレーザ
光４０は、レーザ励起空間３０内で焦点を結んだ後に広
がりながらフィードバックミラー２へ入射し、再び反射
されて平行光となって、レーザ光４０の両サイドの光と
重なる。そして、このレーザ光４０はＶ字状プリズム３
に入射し、第１の実施の形態と同様に距離Ｓだけ中央部
分に向かってシフトする。

【００４１】以上のように、本実施の形態によれば、第
１の実施の形態と同様に、レーザ光４０の強度分布を均
一とすることができるため、レーザ光４０の質を落とさ
ずに放電幅を広げることが可能となる。そのため、装置
を大型化することなく、レーザの大出力化を実現するこ
とができる。

【００４２】［３．第３の実施の形態］ ［３−１．構成］請求項３、４、及び５記載の発明に対
応する実施の形態を、第３の実施の形態として、図７に
従って以下に説明する。

【００４３】図７は、第３の実施の形態によるレーザ共
振器の断面図である。同図に示すように、本実施の形態
では、Ｖ字状プリズム３の頂点にシリンドリカルな方物
面全反射ミラー７が配設されている。なお、この方物面
全反射ミラー７の設定位置については、上述した第１の
実施の形態における凸面全反射ミラー４の場合と同様と
する。また、その他の構成部分についても、第１の実施
の形態と同様であるものとする。

【００４４】［３−２．作用・効果］以上のような本実
施の形態の作用・効果は以下の通りである。すなわち、
方物面全反射ミラー７に反射されたレーザ光４０は、レ
ーザ励起空間３０内で焦点を結んだ後に広がりながらフ
ィードバックミラー２へ入射し、再び反射されて平行光
となって、レーザ光４０の両サイドの光と重なる。そし
て、このレーザ光４０はＶ字状プリズム３に入射し、第
１及び第２の実施の形態と同様に距離Ｓだけ中央部分に
向かってシフトする。

【００４５】以上のように、本実施の形態によれば、第
１及び第２の実施の形態と同様に、レーザ光４０の強度
分布を均一とすることができるため、レーザ光４０の質
を落とさずに放電幅を広げることが可能となる。そのた
め、装置を大型化することなく、レーザの大出力化を実
現することができる。

【００４６】［４．第４の実施の形態］ ［４−１．構成］請求項７、１０、及び１１記載の発明
に対する実施の形態を、第４の実施の形態として、図８
に従って以下に説明する。

【００４７】図８は、第４の実施の形態によるレーザ共
振器の断面図である。同図に示すように、本実施の形態
では、出力ミラー１及びフィードバックミラー２は、レ
ーザ光４０の光軸を中心軸（回転対称軸Ｒ）として、回
転対象となっている。また、レーザ励起空間３０と出力
ミラー１の間には、略円錐状プリズム８が配置されてい
る。この略円錐状プリズム８は、断面が図８に示すよう
なＶ字状となっており、フィードバクミラー２からのレ
ーザ光４０が入射する入射面８ａと、レーザ光４０が出
射する出射面８ｂとがそれぞれ略円錐状となっている。
また、これら入射面８ａと出射面８ｂとには、無反射コ
ーティングが施されている。

【００４８】更に、この略円錐状プリズム８の頂点は、
球面状の凸面全反射ミラー９によって構成されている。
この凸面全反射ミラー９は、フィードバックミラー２と
対向するように配置されており、フィードバックミラー
２の凹面と凸面全反射ミラー９の凸面の曲率半径が共焦
点配置となるように選定されている。

【００４９】そして、略円錐状プリズム８における上記
入射面８ａと出射面８ｂとの間、すなわち、略円錐状プ
リズム８の厚さは、レーザ光４０の平行シフト量が全反
射ミラー９の直径Ｄｉの半分の距離となるような厚さと
なっている。

【００５０】また、レーザ光４０のｘ方向の強度分布だ
けでなく、ｚ方向の強度分布も、図３に示すように２つ
のピークａ，ｂを有する場合、このピークａ，ｂが凸面
全反射ミラー９のｚ方向の両端にも位置するように設定
されている。これにより、フィードバックミラー２で反
射されたレーザ光４０が凸面全反射ミラー９に反射さ
れ、広がりながらフィードバックミラー２へ入射し、再
び反射されて平行光となるようになっている。

【００５１】［４−２．作用・効果］以上のような本実
施の形態の作用・効果は以下の通りである。すなわち、
凸面全反射ミラー９に反射されたレーザ光４０は、レー
ザ励起空間３０内で焦点を結んだ後に広がりながらフィ
ードバックミラー２へ入射し、再び反射されて平行光と
なって、レーザ光４０の両サイドの光と重なる。そし
て、このレーザ光４０は略円錐状プリズム８に入射し、
第１〜第３の実施の形態と同様に距離Ｓだけ中央部分Ｓ
だけ中央部分にシフトする。

【００５２】以上のように、本実施の形態によれば、ｘ
方向だけでなくｚ方向のレーザ光４０の強度分布をも均
一とすることができる。なお、略円錐状プリズム８の頂
点は、凸面全反射ミラー９に限らず、球面状の凹面全反
射ミラー（請求項８）、もしくは方物面全反射ミラー
（請求項９）で構成してもよい。また、略円錐状プリズ
ム８の入射面８ａと出射面８ｂとに無反射コーティング
を施さずに、それらの頂角をブリュースタ角度に設定し
てもよい（請求項１２）。更に、略円錐状プリズム８の
配置場所は、レーザ励起空間３０と出力ミラー１との間
に限らず、フィードバックミラー２とレーザ励起空間３
０との間であってもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ共振器内にＶ字状プリズムや略円錐状プリズムを配
設することにより、放電幅を広げた場合に生じるレーザ
光の不均一性を補正するため、発振・増幅されたレーザ
光の質を低下させることなく、かつ、小型で大出力化を
実現するレーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ共振器
の構成を示す断面図。

【図２】同実施の形態におけるＶ字状プリズム３の構成
を示す斜視図。

【図３】同実施の形態におけるレーザ光のｘ方向の強度
分布の断面図。

【図４】同実施の形態における透過平行平板５によるレ
ーザ光の平行移動を説明する図。

【図５】同実施の形態におけるビーム合成によるレーザ
光の強度分布の変化を示す図。

【図６】本発明の第１の実施の形態によるレーザ共振器
の構成を示す断面図。

【図７】本発明の第３の実施の形態によるレーザ共振器
の構成を示す断面図。

【図８】本発明の第４の実施の形態によるレーザ共振器
の構成を示す断面図。

【図９】従来のレーザ共振器の構成を示す断面図。

【図１０】紫外線予備電離式の放電部の構成を示す断面
図。

【図１１】従来のレーザ共振器におけるレーザ光のｘ方
向の強度分布の断面図。

【符号の説明】

１…出力ミラー ２…フィードバックミラー ３…Ｖ字状プリズム ４…凸面全反射ミラー ５…平行平板 ６…凹面全反射ミラー ７…放物面全反射ミラー ８…略円錐状プリズム ９…凸面全反射ミラー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記フィードバックミラーを凹面全反射ミラーとし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、透過平行平板をＶ字状
   に配置してなり、その頂点をシリンドリカルな凸面状の
   全反射ミラーで構成したＶ字状プリズムを、前記全反射
   ミラーが前記フィードバックミラーと対向するように配
   置したことを特徴とするレーザ共振器。
2. 【請求項２】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記フィードバックミラーを凹面全反射ミラーとし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、透過平行平板をＶ字状
   に配置してなり、その頂点をシリンドリカルな凹面状の
   全反射ミラーで構成したＶ字状プリズムを、前記全反射
   ミラーが前記フィードバックミラーと対向するように配
   置したことを特徴とするレーザ共振器。
3. 【請求項３】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記フィードバックミラーを凹面全反射ミラーとし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、透過平行平板をＶ字状
   に配置してなり、その頂点をシリンドリカルな方物面状
   の全反射ミラーで構成したＶ字状プリズムを、前記全反
   射ミラーが前記フィードバックミラーと対向するように
   配置したことを特徴とするレーザ共振器。
4. 【請求項４】 前記全反射ミラーと前記フィードバック
   ミラーとの曲率半径が共焦点配置となるように構成した
   ことを特徴とする請求項１、２、または３記載のレーザ
   共振器。
5. 【請求項５】 前記透過平行平板の両面に無反射コーテ
   ィングを施すと共に、前記透過平行平板の厚さを、前記
   Ｖ字状プリズムに入射する前記レーザ光が前記全反射ミ
   ラーの幅の半分の距離だけ中央に移動するような厚さに
   選定したことを特徴とする請求項１、２、または３記載
   のレーザ共振器。
6. 【請求項６】 前記透過平行平板をそれぞれブリュース
   タ角度に配置したことを特徴とする請求項１、２、また
   は３記載のレーザ共振器。
7. 【請求項７】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記出力ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ
   光軸を中心軸として回転対象に構成し、 前記フィードバックミラーを球面状の凹面全反射ミラー
   とし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、内部が略円錐形状にく
   りぬかれ、その頂点を球面状で凸面状の全反射ミラーで
   構成した略円錐状プリズムを、前記全反射ミラーが前記
   フィードバックミラーと対向するように、かつ、前記レ
   ーザ光軸を中心軸として回転対象に配置したことを特徴
   とするレーザ共振器。
8. 【請求項８】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記出力ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ
   光軸を中心軸として回転対象に構成し、 前記フィードバックミラーを球面状の凹面全反射ミラー
   とし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、内部が略円錐形状にく
   りぬかれ、その頂点を球面状で凹面状の全反射ミラーで
   構成した略円錐状プリズムを、前記全反射ミラーが前記
   フィードバックミラーと対向するように、かつ、前記レ
   ーザ光軸を中心軸として回転対象に配置したことを特徴
   とするレーザ共振器。
9. 【請求項９】 レーザ励起空間を挟んで、出力ミラー及
   びこれと光学的に対向配置されるフィードバックミラー
   を備え、これら出力ミラーとフィードバックミラーとの
   間でレーザ光を発振・増幅させるレーザ共振器におい
   て、 前記出力ミラー及び前記フィードバックミラーをレーザ
   光軸を中心軸として回転対象に構成し、 前記フィードバックミラーを球面状の凹面全反射ミラー
   とし、 前記出力ミラーと前記レーザ励起空間との間の空間、も
   しくは前記フィードバックミラーと前記レーザ励起空間
   との間の空間のいずれか一方に、内部が略円錐形状にく
   りぬかれ、その頂点を方物面状の全反射ミラーで構成し
   た略円錐状プリズムを、前記全反射ミラーが前記フィー
   ドバックミラーと対向するように、かつ、前記レーザ光
   軸を中心軸として回転対象に配置したことを特徴とする
   レーザ共振器。
10. 【請求項１０】 前記全反射ミラーと前記フィードバッ
    クミラーとの曲率半径が共焦点配置となるように構成し
    たことを特徴とする請求項７、８、または９記載のレー
    ザ共振器。
11. 【請求項１１】 前記略円錐状プリズムの外面及び内面
    に無反射コーティングを施すと共に、前記略円錐状プリ
    ズムの厚さを、該略円錐状プリズムに入射する前記レー
    ザ光が前記全反射ミラーの直径の半分の距離だけ中央に
    移動するような厚さに選定したことを特徴とする請求項
    ７、８、または９記載のレーザ共振器。
12. 【請求項１２】 前記略円錐状プリズムの頂角をブリュ
    ースタ角度に設定したことを特徴とする請求項７、８、
    または９記載のレーザ共振器。