JPH1115033A - Laser beam higher harmonic generator - Google Patents

Laser beam higher harmonic generator

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JPH1115033A
JPH1115033A JP9171369A JP17136997A JPH1115033A JP H1115033 A JPH1115033 A JP H1115033A JP 9171369 A JP9171369 A JP 9171369A JP 17136997 A JP17136997 A JP 17136997A JP H1115033 A JPH1115033 A JP H1115033A
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JP
Japan
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laser light
nonlinear optical
phase
condensing
optical
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Application number
JP9171369A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Harada
昌樹 原田
Soichi Yamato
壮一 大和
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH1115033A publication Critical patent/JPH1115033A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam higher harminic generator which is capable of realizing a waveform conversion in which nonlinear optical crystals are used with high efficiency and which is provided with an optical system having a simple constitution. SOLUTION: Nonlinear optical crystals 21, 22 provided with the same wavelength conversion characteristic and condensing lenses 31, 32 corresponding to respective nonlinear optical crystals 21, 22 are combined to be continuously arranged. Moreover, they are used by adjusting the distance between the nonlinear crystals 21, 22 and the inclination of the condensing lens 32 or selecting the condensing lens provided with a proper thickness in order to correct so that the phase difference between a second harmonic and a fourth harminic to be generated by a dispersion due to air filling the gap between the crystal 21 and the crystal 22 and constituting materials of the lenses becomes the integral multiple of 360 degrees.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光高調波発
生装置に係わり、特に、非線形光学結晶を利用してレー
ザ光の高調波を発生させる波長変換光学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light harmonic generator, and more particularly, to a wavelength conversion optical system for generating a laser light harmonic using a nonlinear optical crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学結晶を利用してレーザ光の高
調波を発生させる波長変換光学系において、その変換効
率は、入射レーザ光の光パワー密度に比例する。従来の
技術として、入射レーザ光パワー密度を向上させるため
に、レンズによりレーザ光を集光してそのビームウエス
トの位置に非線形光学結晶を単数または複数配置した
「レンズ方式」や、レーザ外部に共振器をおき、その内
部に非線形光学結晶をおく「外部共振器方式」がある。
なお、レーザ共振器内部の増幅された循環光パワーを利
用する「内部共振器方式」もあるが、ここではレーザ外
に波長変換装置をおく場合を考えるので除外する。
2. Description of the Related Art In a wavelength conversion optical system that generates harmonics of laser light using a nonlinear optical crystal, the conversion efficiency is proportional to the optical power density of incident laser light. As a conventional technology, in order to improve the power density of the incident laser light, the lens is focused by a lens and one or more nonlinear optical crystals are arranged at the beam waist position. There is an “external resonator method” in which a non-linear optical crystal is placed inside a vessel.
Note that there is also an “internal resonator method” that uses the amplified circulating light power inside the laser resonator, but is excluded here because a case where a wavelength converter is provided outside the laser is considered.

【0003】図2に示す様に、「レンズ方式」では、入
射レーザ光11をレンズ31により集光してそのビーム
ウエストの位置に非線形光学結晶21を配置することに
より、入射光パワー密度を向上させて高調波への変換効
率を向上させる。非線形光学結晶1個で変換効率が十分
でない場合には、通常レンズの焦点距離を小さくするこ
とで結晶中のビームサイズを小さくし、パワー密度を増
加させる方法や、非線形光学結晶を長くする方法が採ら
れた。出射レーザ光12には、非線形光学結晶21で発
生した高調波と変換されずに残ってしまった基本波成分
が混在している。また、入射レーザ光11として、複数
の波長のレーザ光を利用して和周波発生や差周波発生す
ることもある。
As shown in FIG. 2, in the “lens method”, the incident laser light 11 is condensed by a lens 31 and the nonlinear optical crystal 21 is disposed at the position of the beam waist to improve the incident light power density. This improves the efficiency of conversion to harmonics. When the conversion efficiency is not sufficient with one nonlinear optical crystal, a method of reducing the beam size in the crystal by reducing the focal length of the lens and increasing the power density, or a method of increasing the length of the nonlinear optical crystal are usually used. Was taken. The outgoing laser light 12 contains a harmonic generated by the nonlinear optical crystal 21 and a fundamental wave component which remains without being converted. In addition, a sum frequency generation or a difference frequency generation may be performed using a plurality of wavelengths of laser light as the incident laser light 11.

【0004】図3に示す様に、「外部共振器方式」で
は、入射レーザ光11を互いに対面するミラー41、4
2からなる共振器に入射する。ミラー41の端面にはレ
ーザ光11に対して部分透過、その高調波に対して完全
に反射するコーティングが施されている。ミラー42の
端面にはレーザ光11に対して完全な反射、その高調波
に対して部分透過コーティングが施されている。この共
振器を入射レーザ光11の波長に同調させるために図不
示のサーボ制御装置を用いる必要がある。この共振器の
内部では、レーザ光はそのパワーが増大する。この共振
器内部に非線形光学結晶21を配置することにより、変
換効率を向上させる。共振器内部レーザ光14には、非
線形光学結晶21で発生した高調波と変換されずに残っ
てしまった基本波が混在している。また、レーザ出力光
12には高調波のみが存在する。また、入射レーザ光1
1として、複数の波長のレーザ光を利用して和周波発生
や差周波発生することもある。
As shown in FIG. 3, in the "external resonator system", incident laser light 11 is reflected by mirrors 41, 4 facing each other.
2 is incident on the resonator. The end face of the mirror 41 is provided with a coating which partially transmits the laser beam 11 and completely reflects its harmonics. The end face of the mirror 42 is provided with a complete reflection for the laser beam 11 and a partial transmission coating for its harmonics. In order to tune this resonator to the wavelength of the incident laser light 11, it is necessary to use a servo controller (not shown). Inside this resonator, the power of the laser light increases. By arranging the nonlinear optical crystal 21 inside the resonator, the conversion efficiency is improved. The resonator internal laser light 14 contains a mixture of a harmonic generated by the nonlinear optical crystal 21 and a fundamental wave that has not been converted and remains. The laser output light 12 has only harmonics. In addition, the incident laser light 1
As one, a sum frequency generation or a difference frequency generation may be performed using laser light of a plurality of wavelengths.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の「レンズ方式」
では、レーザ光パワーが小さいため非線形光学結晶1個
で変換効率が不十分な場合、非線形光学結晶を長くする
する必要がある。ただし、その場合にも、レンズの集光
によりビームサイズが小さい範囲(レーリー長と呼ばれ
る)よりも結晶を長くしても意味がない。また、ビーム
を強くしぼってパワー密度を上げることも行われるが、
強くしぼることは、レーザ光の収束された部分の長さが
短くなることを意味し、変換効率の向上も十分でない。
また、強くしぼることで、非線形光学結晶が損傷を受け
ることもある。
A conventional "lens system"
In such a case, when the conversion efficiency is insufficient with one nonlinear optical crystal due to low laser light power, it is necessary to lengthen the nonlinear optical crystal. However, even in that case, it is meaningless to make the crystal longer than the range in which the beam size is small (referred to as Rayleigh length) due to the focusing of the lens. In addition, the power density is increased by squeezing the beam strongly,
Squeezing strongly means that the length of the converged portion of the laser beam is shortened, and the conversion efficiency is not sufficiently improved.
The strong squeezing may also damage the nonlinear optical crystal.

【0006】「外部共振器方式」では、入射レーザ光と
共振器の共鳴波長を一致させる必要があり、その制御系
が複雑となりコストも高くなる。また、レーザ光がパル
ス光であったり、縦モードが複数ある場合や、スペクト
ル幅が広い場合には、共振器をレーザ波長に同調させる
ことができないという困難がある。
In the "external resonator system", it is necessary to match the resonance wavelength of the incident laser light with the resonator, and the control system becomes complicated and the cost increases. Further, when the laser light is pulsed light, when there are a plurality of longitudinal modes, or when the spectrum width is wide, there is a difficulty that the resonator cannot be tuned to the laser wavelength.

【0007】本発明の目的は、上述した問題点を鑑み、
非線形光学結晶を用いた波長変換を高効率で実現するこ
とができる、より簡単な構成の光学系を備える、レーザ
光高調波発生装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a laser light harmonic generation device including an optical system with a simpler configuration that can realize wavelength conversion using a nonlinear optical crystal with high efficiency.

【0008】また、本発明の他の目的は、上記光学系に
おける基本波と高調波との位相関係を補正し、光高調波
の発生量を最大化することができるレーザ光高調波発生
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser light harmonic generation device capable of correcting a phase relationship between a fundamental wave and a harmonic wave in the optical system and maximizing the amount of generated light harmonics. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高調波発生装置は、同じ波長変換特性を備
える複数の非線形光学結晶と各非線形光学結晶に対応す
る集光用光学素子とを組み合わせて連続配置して構成さ
れた光学系を備えるものである。
In order to achieve the above object, a harmonic generating apparatus according to the present invention comprises a plurality of nonlinear optical crystals having the same wavelength conversion characteristics and a condensing optical element corresponding to each nonlinear optical crystal. And an optical system configured to be continuously arranged by combining the above.

【0010】また、上記他の目的を達成するために、上
記光学系は、非線形光学結晶間を満たす空気等の媒体や
レンズ等の集光用光学素子の構成材質による分散によっ
て生じる、基本波や高調波等の複数の異なる波長を備え
るレーザ光間での位相差が、例えば以下の条件のような
予め定めた相対関係を満足するように補正するための位
相補正手段を備える。
[0010] In order to achieve the above object, the above-mentioned optical system is provided with a fundamental wave, which is generated by dispersion of a medium such as air which fills a space between nonlinear optical crystals and a constituent material of a condensing optical element such as a lens. Phase correction means is provided for correcting a phase difference between laser beams having a plurality of different wavelengths such as harmonics so as to satisfy a predetermined relative relationship such as the following condition.

【0011】 m =(Lm/lm)+(Ld/ld) ・・・ 数1 ここで、m :整数 Lm:2つの非線形光学結晶間で媒体が占める部分の光
路上の距離 Ld:2つの非線形光学結晶間に配置された光学素子が
占める光路上の距離 lm:媒体中において基本波、高調波の位相が360°
ずれる距離 ld:光学素子において基本波、高調波の位相が360
°ずれる距離 なお、2つの非線形光学結晶の結晶方位方向が反対とな
るように配置する場合も含めると、上記数1のlm、ld
として、基本波、高調波の位相が180°ずれる距離を
使用する。また、基本波とその高調波の2つのレーザ光
に限らず、他の目的とする複数のレーザ光の位相差を調
整する構成としてもよい。
[0011] m = at (L m / l m) + (L d / l d) ··· Number 1 wherein, m: integer L m: length of light path of the portion occupied by the medium between the two nonlinear optical crystals L d : the distance on the optical path occupied by the optical element arranged between the two nonlinear optical crystals l m : the phase of the fundamental wave and the harmonic wave in the medium is 360 °
Deviation distance l d : the fundamental wave and the harmonic wave have a phase of 360 in the optical element.
In addition, if the case where the two non-linear optical crystals are arranged so that the crystal orientation directions thereof are opposite to each other is included, l m and l d of the above equation 1 are included.
Is used as the distance in which the phases of the fundamental wave and the harmonic wave are shifted by 180 °. Further, the present invention is not limited to the two laser beams of the fundamental wave and its harmonics, and may be configured to adjust the phase difference between a plurality of laser beams for other purposes.

【0012】上記位相補正手段としては、例えば、上記
光学系において、非線形光学結晶間の間隔あるいは光学
素子の傾きが調整可能な機構を設けたり、使用する光学
素子の厚みを上記条件によって適切に選択したり、位相
補償板を設けることにより実現される。
As the phase correcting means, for example, in the optical system, a mechanism capable of adjusting the interval between nonlinear optical crystals or the inclination of the optical element is provided, or the thickness of the optical element to be used is appropriately selected according to the above conditions. Or by providing a phase compensator.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
レーザ光高調波発生装置について、図1を参照して説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a laser light harmonic generator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0014】本実施形態においては、入射レーザ光とし
て、例えば波長532nmのレーザ光11を用いるが、
本発明では入射レーザ光の種類を限定するものではな
く、以下の条件を満足させている限り、レーザ光の波長
やレーザ光源の種類(CWレーザやパルスレーザ)を問
わずに用いることができる。
In this embodiment, for example, the laser beam 11 having a wavelength of 532 nm is used as the incident laser beam.
In the present invention, the type of the incident laser light is not limited, and any type of laser light or the type of laser light source (CW laser or pulse laser) can be used as long as the following conditions are satisfied.

【0015】このレーザ光を集光用レンズ31を用い
て、光軸方向に7mmの厚みを持つ非線形光学結晶BB
O(β−BaB24)21に通すことにより、自身の2
倍の周波数を持つ波長266nmの光へと変換する。非
線形光学結晶21の直下流のレーザ光12では、波長2
66nmの光だけではなく、非線形光学結晶21で変換
されなかった波長532nmの光が存在する。波長の変
換効率は、入射レーザ光パワーに比例するため、もしレ
ーザ光11のパワーが十分でない時には、レーザ光12
の中での変換されない波長532nmの占める割合が多
くなる。
The laser light is condensed using a condensing lens 31 into a nonlinear optical crystal BB having a thickness of 7 mm in the optical axis direction.
O (β-BaB 2 O 4 ) 21, so that
The light is converted to light having a wavelength of 266 nm having twice the frequency. In the laser beam 12 immediately downstream of the nonlinear optical crystal 21, the wavelength 2
In addition to the light of 66 nm, there is light of wavelength 532 nm that is not converted by the nonlinear optical crystal 21. Since the wavelength conversion efficiency is proportional to the incident laser light power, if the power of the laser light 11 is not sufficient, the laser light 12
Of the wavelength 532 nm, which is not converted, in the laser beam.

【0016】このレーザ光12の中に存在する波長53
2nmのレーザ光を波長266nmのレーザ光へと変換
する目的で、前述の構成の光学系に加えて、さらに、集
光用レンズ32と光軸方向に7mmの厚みを持つ非線形
光学結晶BBO(β−BaB24)22とを下流に連続
して配置する。
The wavelength 53 existing in the laser light 12
In order to convert a laser beam of 2 nm into a laser beam of a wavelength of 266 nm, in addition to the optical system having the above-described configuration, a condensing lens 32 and a nonlinear optical crystal BBO (β -BaB 2 O 4 ) 22 is continuously arranged downstream.

【0017】なお、さらに変換効率を向上させるため、
非線形光学結晶22の下流に第3、第4・・・の、集光
レンズおよび前述の非線形光学結晶と同じ波長変換特性
を備える非線形光学結晶からなる組み合わせを複数連続
して追加配置してもよい。
In order to further improve the conversion efficiency,
Downstream of the non-linear optical crystal 22, a plurality of third, fourth,... Condensing lenses and non-linear optical crystals having the same wavelength conversion characteristics as the above-described non-linear optical crystal may be continuously arranged. .

【0018】ここで、集光用レンズとしては、必要に応
じて、球面レンズ、円筒状レンズあるいはそれらの組み
合わせを用いる。また、レンズ31には、波長532n
mに対して無反射のコーティング、レンズ32には、波
長532nm、266nmに対して無反射コーティング
を施す。
Here, as the condenser lens, a spherical lens, a cylindrical lens, or a combination thereof is used as necessary. The lens 31 has a wavelength of 532n.
The lens 32 has an anti-reflection coating for wavelengths 532 nm and 266 nm.

【0019】また、必要に応じて、非線形光学結晶2
1、22のレーザ光入射面、出射面には、波長532n
m、266nmに対して無反射コーティングを施す。
If necessary, the nonlinear optical crystal 2
The wavelengths 532n are provided on the laser light incidence surface and the emission surface of the laser light sources 1 and 22.
m, 266 nm.

【0020】また、連続配置する場合には、直線上に配
置する必要はなく、図6に示すように、集光用ミラー6
1、62等を利用して光路を折り曲げながら、非線形光
学結晶21、22、23を連続配置する構成としてもよ
い。
In the case of continuous arrangement, it is not necessary to arrange them on a straight line, and as shown in FIG.
A configuration in which the nonlinear optical crystals 21, 22, and 23 are continuously arranged while bending the optical path by using 1, 62, or the like may be adopted.

【0021】本実施形態によれば、より簡単な構成の光
学系により、非線形光学結晶を用いた波長変換を高効率
で実現することができるレーザ光高調波発生装置を提供
することができる。また、本発明を適用した図1に示す
ような光学系は、レーザ光を発生しそのレーザ光を波長
変換する、例えば特開平8―334803号公報に開示
されている紫外レーザ光源の波長変換光学系として用い
ることもできる。さらに、波長変換したレーザ光を用い
て露光処理を行う露光機の波長変換光学系にも、上記実
施形態と同様に、本発明を適用することができる。
According to the present embodiment, it is possible to provide a laser light harmonic generator capable of realizing wavelength conversion using a nonlinear optical crystal with high efficiency by an optical system having a simpler configuration. The optical system as shown in FIG. 1 to which the present invention is applied generates a laser beam and converts the wavelength of the laser beam. For example, a wavelength conversion optical system of an ultraviolet laser light source disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-334803. It can also be used as a system. Further, the present invention can be applied to a wavelength conversion optical system of an exposure machine that performs an exposure process using the laser light whose wavelength has been converted, similarly to the above embodiment.

【0022】以下、上記図1に示す構成を基本構成とす
る、本発明を適用した光学系の他の実施形態を説明す
る。
Hereinafter, another embodiment of the optical system to which the present invention is applied, based on the configuration shown in FIG. 1 will be described.

【0023】第1の実施形態では、入射光として、波長
532nm(正確には532.07nm)、出発点のビーム半径
200μm、拡がり角0radのガウシアンビーム(T
EM00)を用いるものとする。その下流60mmの位
置にレーザ光入射面が来るように焦点距離40mmの溶
融石英製凸レンズ31を配置して、さらにその溶融石英
製凸レンズ31の出射端面より下流38mmの位置にレ
ーザ光入射面が来るように非線形結晶21を配置する。
これにより、ビームウエストと非線形光学結晶の中心位
置は、ほぼ一致する配置になる。
In the first embodiment, a Gaussian beam (T) having a wavelength of 532 nm (accurately, 532.07 nm), a beam radius of 200 μm at the starting point, and a divergence angle of 0 rad is used as the incident light.
EM00). The fused silica convex lens 31 having a focal length of 40 mm is arranged so that the laser beam incident surface is located at a position 60 mm downstream of the laser beam incident surface, and the laser beam incident surface is located 38 mm downstream from the emission end surface of the fused quartz convex lens 31. The nonlinear crystal 21 is arranged as follows.
As a result, the beam waist and the center position of the nonlinear optical crystal are substantially aligned.

【0024】さらに、その非線形光学結晶21の出射端
面より下流約72mmの位置にレーザ光入射面が来るよ
うに、レーザ光12集光用の溶融石英製凸レンズ32を
配置し、その凸レンズ32のレーザ光出射面から下流8
4mmの位置にレーザ光入射面が来るように長さ7mm
の非線形光学結晶(BBO)22を配置し、これにより
波長532nmの第2高調波266nm(正確には266.
035nm)を発生させる。
Further, a fused quartz convex lens 32 for condensing the laser light 12 is arranged so that the laser light incident surface is located at about 72 mm downstream from the emission end face of the nonlinear optical crystal 21. 8 downstream from the light exit surface
7 mm long so that the laser beam incident surface is at a position of 4 mm
Of the second harmonic 266 nm having a wavelength of 532 nm (more precisely, 266.
035 nm).

【0025】以上の構成により、非線形光学結晶22の
中心位置とレーザ光12のビームウエスト位置とが一致
する。非線形光学結晶22によって変換されたレーザ光
は、出射ビーム13となって伝搬する。現実の実験結果
として、ほとんど多くの場合で1組のレンズ31と結晶
21とを用いたものより、大きなパワーの266nm光
を得ることができた。もちろん、以下の実施形態で述べ
られるような手段によって位相差の調整も可能である
が、実験事実として多くの場合で出力光のパワーが向上
することが確認されている。
With the above configuration, the center position of the nonlinear optical crystal 22 and the beam waist position of the laser beam 12 match. The laser light converted by the nonlinear optical crystal 22 propagates as the output beam 13. As an actual experimental result, it was possible to obtain 266 nm light having a larger power than the one using the lens 31 and the crystal 21 in almost all cases. Of course, it is possible to adjust the phase difference by the means described in the following embodiments, but it has been experimentally confirmed that the output light power is improved in many cases.

【0026】次に、本発明による光学系の第2の実施形
態について説明する。
Next, a second embodiment of the optical system according to the present invention will be described.

【0027】非線形結晶22での波長266nmの変換
効率の向上のためには、第2の非線形光学結晶22の入
射面でレーザ光12の中の波長532nm、266nm
のレーザ光の位相がそろっていることが必要である。と
ころが、光路上の空気や凸レンズの材質である溶融石英
の分散のため、波長532nmのレーザ光と波長266
nmのレーザ光の位相がずれてしまう。
In order to improve the conversion efficiency of the wavelength 266 nm in the nonlinear crystal 22, the wavelength 532 nm, 266 nm
It is necessary that the laser beams have the same phase. However, due to the dispersion of the air on the optical path and the fused silica which is the material of the convex lens, a laser beam having a wavelength of 532 nm and a wavelength of 266 nm are used.
The phase of the laser light of nm is shifted.

【0028】すなわち、図1に示すように、LAir(=
Air1+LAir2)、LSiをそれぞれ空気、レンズの光路
上の距離とし、lAir、lSiを2倍波、4倍波の位相が
それぞれ空気、レンズ中で4倍波の光の位相について3
60°ずれる距離とすると、上記数1から以下の条件を
満足させる必要がある。
That is, as shown in FIG. 1, L Air (=
L Air1 + L Air2 ) and L Si are the distances on the optical path of air and the lens, respectively, and l Air and l Si are the phases of the second harmonic wave and the fourth harmonic wave respectively in the air and the phase of the fourth harmonic light in the lens. 3
If the distance is shifted by 60 °, it is necessary to satisfy the following conditions from the above equation (1).

【0029】 m =(LAir/lAir)+(LSi/lSi) ・・・ 数2 ここで、lAir = λ4w/(n4w、Air−n2w、Air) lSi = λ4w/(n4w、Si−n2w、Si) 具体的には、空気の場合、266nmの光の位相が36
0°ずれる距離をlAir、空気中での波長266nm、
532nmでの屈折率をそれぞれn266nm、Air、n
532nm、Air、真空中の光の波長をλ266nmとすると下記の
式が成り立つ。
M = (L Air / l Air ) + (L Si / l Si ) (2) where l Air = λ 4w / (n 4w, Air− n 2w, Air ) l Si = λ 4w / (N 4w, Si −n 2w, Si ) Specifically, in the case of air, the phase of 266 nm light is 36
The distance shifted by 0 ° is l Air , the wavelength in air is 266 nm,
The refractive index at 532 nm is n 266 nm, Air and n , respectively.
Assuming that the wavelength of light in 532 nm, air , and vacuum is λ 266 nm , the following equation holds.

【0030】 (n266nm、Air−n532nm、Air)×lAir=λ266nm ・・・ 数3 ここで、n266nm、Air=1.00029752 n532nm、Air=1.00027819 上記数3によりlAirを求めると約13.7mmとな
り、波長266nm、532nmの光は空気中をこの距
離進むと,同位相に戻る。
[0030] l Air (n 266nm, Air -n 532nm, Air) here × l Air = λ 266nm ··· number 3, n 266nm, Air = 1.00029752 n 532nm, by Air = 1.00027819 above number 3 Is about 13.7 mm, and the light having the wavelengths of 266 nm and 532 nm returns to the same phase when traveling this distance in the air.

【0031】同様に溶融石英の場合も266nm光の位
相が360°ずれる距離をlSi、溶融石英中での波長2
66nm、532nmの屈折率をそれぞれn266nm、Si
532nm、Si、真空中の光の波長をλ266nmとすると、下
記の数4が成り立つ。
Similarly, in the case of fused quartz, the distance at which the phase of 266 nm light is shifted by 360 ° is set to l Si , and the wavelength of 2
The refractive indices of 66 nm and 532 nm are respectively n 266 nm, Si ,
If n 532 nm, Si , and the wavelength of light in a vacuum are λ 266 nm , the following equation 4 holds.

【0032】 (n266nm、Si−n532nm、Si)×lSi=λ266nm ・・・ 数4 ここで、n266nm、Si=1.49968 n532nm、Si=1.46071 上記数4によりlSiを求めると約6.8μmとなり、波
長266nm、532nmの光は溶融石英中をこの距離
進むと、同位相に戻る。
[0032] (n 266nm, Si -n 532nm, Si) × l Si = λ 266nm ··· number 4 where, n 266nm, Si = 1.49968 n 532nm, Si = 1.46071 l Si by Equation 4 Is about 6.8 μm, and the light of wavelengths 266 nm and 532 nm returns to the same phase when traveling this distance in the fused quartz.

【0033】上記第1の実施形態において、レンズ材料
として溶融石英とし、レンズ32の厚みを5.3mmと
すると、レンズ32を透過する際に266nm光と53
2nm光の位相差は、266nm(正確には266.035n
m)光に換算して132.3°だけ発生する。
In the first embodiment, assuming that the lens material is fused quartz and the thickness of the lens 32 is 5.3 mm, 266 nm light and 53
The phase difference of 2 nm light is 266 nm (exactly 266.035n
m) Generates only 132.3 ° in terms of light.

【0034】本実施形態では、上記位相差の補正が行わ
れるように、2つの非線形光学結晶間の間隔を設定する
ものである。なお、2つの非線形光学結晶間の間隔を調
整可能な機構を設け、この機構を利用して位相差の補正
を行う構成としてもよい。
In this embodiment, an interval between two nonlinear optical crystals is set so that the above-mentioned phase difference is corrected. It is also possible to provide a mechanism capable of adjusting the interval between the two nonlinear optical crystals, and to correct the phase difference using this mechanism.

【0035】具体的には、光路上の空気の厚みにより2
27.7°の位相差を作り出して全体の位相差を360
°にしなければならない。そのような位相差を作り出す
ために必要な空気の厚みは約8.7mmである。また、
空気中では、13.7mmの整数倍ごとに位相差が36
0°の割合で振動するので、その分も考慮に入れなけれ
ばならない。
Specifically, depending on the thickness of the air on the optical path, 2
A phase difference of 27.7 ° is created and the entire phase difference is 360
° must be. The air thickness required to create such a phase difference is about 8.7 mm. Also,
In air, the phase difference is 36 for every integral multiple of 13.7 mm.
It vibrates at a rate of 0 °, so that must be taken into account.

【0036】上記第1の実施形態の場合、例えば、倍数
として11をとり、8.7+13.7×11=159.
4mmの空気間隔を設けることによって、第2の非線形
光学結晶22の位置での波長532nm、266nmの
レーザ光の位相がそろう。つまり、もともとビームウエ
ストの位置におかれた非線形光学結晶21、22の空気
間隔は156mmであったので、非線形光学結晶22を
下流方向に向かって約3.4mmずらせば良いことにな
る。
In the case of the first embodiment, for example, 11 is taken as a multiple, and 8.7 + 13.7 × 11 = 159.
By providing the air gap of 4 mm, the phases of the laser beams having the wavelengths of 532 nm and 266 nm at the position of the second nonlinear optical crystal 22 are aligned. That is, since the air gap between the nonlinear optical crystals 21 and 22 originally located at the position of the beam waist was 156 mm, the nonlinear optical crystal 22 may be shifted by about 3.4 mm in the downstream direction.

【0037】上記の構成によれば、第2の非線形光学結
晶22において効率の良い波長変換が行われる。この場
合、例えばビームウエストの位置と非線形光学結晶の中
心配置が一致しないが、この場合のビーム径の変化は小
さいので、ほとんど問題ない。
According to the above configuration, efficient wavelength conversion is performed in the second nonlinear optical crystal 22. In this case, for example, the position of the beam waist does not coincide with the center arrangement of the nonlinear optical crystal. However, since the change in the beam diameter in this case is small, there is almost no problem.

【0038】本実施形態によれば、例えば上記第1の実
施形態の光学系における基本波と高調波との位相関係を
補正し、光高調波の発生量を最大化することができるレ
ーザ光高調波発生装置を提供することができる。
According to the present embodiment, for example, the laser beam harmonic that can correct the phase relationship between the fundamental wave and the harmonic in the optical system of the first embodiment and maximize the amount of generation of the optical harmonic. A wave generator can be provided.

【0039】なお、ここでは第2の非線形光学結晶22
の結晶方位は、第1の非線形光学結晶21の結晶方位と
平行であることを仮定しているが、上記構成の代わり
に、第2の非線形光学結晶22の結晶方位の方向を第1
の非線形光学結晶21と反対方向になるように配置し、
入射する532nmと266nmの光の位相差を180
°の奇数倍となるように、空気間隔を調整する構成とし
てもよい。
Here, the second nonlinear optical crystal 22
Is assumed to be parallel to the crystal orientation of the first nonlinear optical crystal 21, but instead of the above configuration, the direction of the crystal orientation of the second nonlinear optical crystal 22 is changed to the first orientation.
And arranged in the opposite direction to the nonlinear optical crystal 21 of
The phase difference between incident 532 nm and 266 nm light is 180
The air spacing may be adjusted so as to be an odd multiple of °.

【0040】また、本実施形態では基本波(532n
m)とその2倍波(266nm)とを例に挙げて説明し
たが、本発明ではレーザ光の具体的な波長はこれらに限
定されるものではなく、他の波長のレーザ光について
も、本実施形態と同様に位相差を補正することができ
る。
In this embodiment, the fundamental wave (532n
m) and its second harmonic (266 nm) have been described as examples, but the specific wavelength of the laser light is not limited to these in the present invention, and the laser light of other wavelengths is also applicable to the present invention. The phase difference can be corrected as in the embodiment.

【0041】次に、本発明による光学系の第3の実施形
態について説明する。
Next, a third embodiment of the optical system according to the present invention will be described.

【0042】本実施形態では、上記図1に示す基本構成
において、波長532nmのレーザ光と波長266nm
のレーザ光の位相のずれを補正するために必要な肉厚を
備えたレンズ32を使用する。以下に、この補正に必要
なレンズ32の肉厚の求め方について説明する。
In this embodiment, a laser beam having a wavelength of 532 nm and a wavelength of 266 nm are used in the basic configuration shown in FIG.
A lens 32 having a thickness necessary to correct the phase shift of the laser beam is used. Hereinafter, a method for obtaining the thickness of the lens 32 required for this correction will be described.

【0043】上記第1の実施形態において、第1の非線
形光学結晶21の出口から第2の非線形光学結晶22の
入口までの空気の厚み(LAir)は156mmで、この
空気の屈折率分散により、第2の非線形光学結晶22の
入口で532nm光と266nm光の位相に、120.
5°のずれが生ずる。この位相差を補正するために、位
相差を0°にするための溶融石英製凸レンズ32の厚み
を選択する。
In the first embodiment, the thickness (L Air ) of the air from the exit of the first nonlinear optical crystal 21 to the entrance of the second nonlinear optical crystal 22 is 156 mm. , At the entrance of the second nonlinear optical crystal 22 to the phase of 532 nm light and 266 nm light.
A shift of 5 ° occurs. In order to correct this phase difference, the thickness of the fused quartz convex lens 32 for setting the phase difference to 0 ° is selected.

【0044】厚さ5.3mmの溶融石英では132.3
°の位相差が生じる。この位相差を360°の整数倍と
なるように溶融石英の厚みを変えて補正するには、例え
ば、360°−(120.5°+132.3°)=10
7.2°の位相差を、凸レンズ32内で生じさせれば良
い。これは溶融石英にて2.0μmの厚みに相当する。
132.3 for a fused quartz having a thickness of 5.3 mm
° phase difference occurs. To correct the phase difference by changing the thickness of the fused quartz so as to be an integral multiple of 360 °, for example, 360 ° − (120.5 ° + 132.3 °) = 10
What is necessary is just to generate a phase difference of 7.2 ° in the convex lens 32. This corresponds to a thickness of 2.0 μm in fused quartz.

【0045】したがって、上記第1の実施形態におい
て、凸レンズ32の厚みを2.0μm増やすことによっ
て、位相差の補正が可能となる。なお、凸レンズ32の
厚みを増やした分だけ空気の厚みが減少するが2.0μ
mの空気による位相差はほとんど無視出来る。この場合
も、第2の非線形光学結晶22の結晶方位は、第1の非
線形光学結晶21の結晶方位と平行であることを仮定し
ている。
Therefore, in the first embodiment, the phase difference can be corrected by increasing the thickness of the convex lens 32 by 2.0 μm. The thickness of the air is reduced by an amount corresponding to the increase in the thickness of the convex lens 32.
The phase difference due to m air can be almost ignored. Also in this case, it is assumed that the crystal orientation of the second nonlinear optical crystal 22 is parallel to the crystal orientation of the first nonlinear optical crystal 21.

【0046】また、上記構成の代わりに、第2の非線形
光学結晶22の結晶方位の方向を第1の非線形光学結晶
21と反対方向になるように配置し、入射する532n
mと266nmの光の位相差を180°の奇数倍となる
ような厚さを備えるレンズを選択する構成としてもよ
い。
Further, instead of the above structure, the direction of the crystal orientation of the second nonlinear optical crystal 22 is arranged so as to be opposite to that of the first nonlinear optical crystal 21, and the incident 532n
A configuration may be adopted in which a lens having a thickness such that the phase difference between m and 266 nm light is an odd multiple of 180 ° is selected.

【0047】また、予めレンズの厚みを正確に決定する
代わりに、最適値に概略一致している厚みを備えるレン
ズを配置すると共に、当該レンズを光路に対して直交す
る方向に移動させる機構を設けることで、当該レンズ中
のレーザ光が通過する部分の実効的な厚みを変化させる
構成としてもよい。
Further, instead of accurately determining the thickness of the lens in advance, a lens having a thickness substantially matching the optimum value is provided, and a mechanism for moving the lens in a direction orthogonal to the optical path is provided. Thus, the effective thickness of a portion of the lens through which the laser light passes may be changed.

【0048】次に、本発明による光学系の第4の実施形
態について説明する。
Next, a fourth embodiment of the optical system according to the present invention will be described.

【0049】本実施形態では、上記第1の実施形態にお
いてレンズ32を光路に対して傾斜させることで、波長
変換効率を高めるために必要な波長532nmのレーザ
光と波長266nmのレーザ光の位相のずれ補正を行う
ものである。
In the present embodiment, the lens 32 is inclined with respect to the optical path in the first embodiment, so that the phase of the laser beam having a wavelength of 532 nm and the phase of the laser beam having a wavelength of 266 nm required to increase the wavelength conversion efficiency are increased. This is to correct the displacement.

【0050】上記第1の実施形態においては、空気の厚
み156mmで、この部分での位相のずれが120.5
°存在する。また溶融石英の厚みが5.3mmであり、
これは132.3°の位相差に対応する。従って、上記
第3の実施形態と同様に変換効率を高めるには、360
°−(120.5°+132.3°)=107.2°の
位相差が必要で、それには溶融石英の光路長を2.0μ
m増やせばよい。
In the first embodiment, when the thickness of the air is 156 mm, the phase shift at this portion is 120.5 mm.
° exists. In addition, the thickness of the fused quartz is 5.3 mm,
This corresponds to a phase difference of 132.3 °. Therefore, to increase the conversion efficiency as in the third embodiment, 360
A phase difference of ° − (120.5 ° + 132.3 °) = 107.2 ° is required.
m.

【0051】本実施形態では、光軸に対して約1.6°
レンズを傾けて配置することにより、溶融石英の光路長
を増やすものである。なお、溶融石英の光路長を増やし
た分だけ空気の厚みが減少するが、空気による位相差は
ほとんど無視出来る。この場合も第2の非線形光学結晶
22の結晶方位は、第1の非線形光学結晶の結晶方位と
平行であることを仮定している。
In this embodiment, about 1.6 ° with respect to the optical axis.
By tilting the lens, the optical path length of the fused silica is increased. The thickness of the air is reduced by an amount corresponding to the increase in the optical path length of the fused quartz, but the phase difference due to the air can be almost ignored. Also in this case, it is assumed that the crystal orientation of the second nonlinear optical crystal 22 is parallel to the crystal orientation of the first nonlinear optical crystal.

【0052】また、上記構成の代わりに、第2の非線形
光学結晶22の結晶方位の方向を第1の非線形光学結晶
21と反対方向になるように配置し、入射する532n
mと266nmの光の位相差を180°の奇数倍となる
ように、レンズ32の傾きを調整する。
Further, instead of the above configuration, the second non-linear optical crystal 22 is arranged so that the direction of the crystal orientation is opposite to that of the first non-linear optical crystal 21, and the incident light 532 n
The inclination of the lens 32 is adjusted so that the phase difference between m and 266 nm light is an odd multiple of 180 °.

【0053】次に、本発明による光学系の第5の実施形
態を図4を参照して説明する。
Next, a fifth embodiment of the optical system according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0054】本実施形態では、位相を補正する手段とし
て、図4に示すような位相補償板40を配置する。位相
補償板40は、例えば、光路上に移動可能に配置され
た、2枚の三角プリズム形状の溶融石英板により構成さ
れる。これらの溶融石英板を、光路に対して垂直方向
(図中矢印の方向)移動させることにより、容易に光路
長を変えることが出来る。
In this embodiment, a phase compensating plate 40 as shown in FIG. 4 is arranged as a means for correcting the phase. The phase compensating plate 40 is composed of, for example, two triangular prism-shaped fused silica plates movably arranged on the optical path. The optical path length can be easily changed by moving these fused quartz plates in a direction perpendicular to the optical path (in the direction of the arrow in the figure).

【0055】例えば、レンズ32の構成材料を溶融石
英、レンズ32の厚みを5.3mmとすると、レンズ3
2を透過する際に266nmと532nmの位相差が、
266nm光にして132.3°発生する。本実施形態
では、この位相差を補正するために、光路上の位相補償
板40の厚みを調整して、全体の位相差を360°とす
るものである。
For example, if the constituent material of the lens 32 is fused silica and the thickness of the lens 32 is 5.3 mm, the lens 3
2, the phase difference between 266 nm and 532 nm
It generates 132.3 ° when converted to 266 nm light. In the present embodiment, in order to correct this phase difference, the thickness of the phase compensator 40 on the optical path is adjusted to make the entire phase difference 360 °.

【0056】ここで、位相補償板40を構成する溶融石
英中では、約6.8μmの整数倍ごとに位相差が360
°の割合で振動するので、その分も考慮に入れなければ
ならない。さらに、溶融石英の光路長を増やした分だけ
空気の厚みが減少するため、これも考慮しなければなら
ない。
Here, in the fused quartz constituting the phase compensating plate 40, the phase difference becomes 360 for every integral multiple of about 6.8 μm.
It vibrates at a rate of °, so that must be taken into account. Furthermore, since the thickness of the air decreases as the optical path length of the fused quartz increases, this must also be considered.

【0057】溶融石英からなる位相補償板40の厚み
を、倍数を1000として、6.8×1000=682
6.6μmとすると、位相補償板40による位相差は発
生しないが、空気の厚みが6.8mmだけ減少する。空
気減少分による位相差は−178.6°であり、レンズ
32による位相差が132.3°であるため、合計で−
46.3°の位相差が発生する。46.3°の位相差を
作り出すために必要な溶融石英の厚みの増加分は約0.
9μmである。
The thickness of the phase compensating plate 40 made of fused quartz is 6.8 × 1000 = 682, where the multiple is 1000.
If it is 6.6 μm, no phase difference occurs due to the phase compensator 40, but the thickness of the air is reduced by 6.8 mm. The phase difference due to the air reduction is -178.6 °, and the phase difference due to the lens 32 is 132.3 °, so that the total is −
A phase difference of 46.3 ° occurs. The amount of increase in the thickness of the fused quartz required to create a phase difference of 46.3 ° is about 0.3.
9 μm.

【0058】したがって、位相補償板40の厚みを68
26.9+0.9=6827.5μmとすることによ
り、第2の非線形光学結晶22の位置での波長532n
m、266nmのレーザ光の位相がそろえることができ
る。なお、溶融石英の光路長をさらに増やした分だけ空
気の厚みが減少するが、0.9μm厚みの空気による位
相差はほとんど無視出来る。
Therefore, the thickness of the phase compensating plate 40 is set to 68
By setting 26.9 + 0.9 = 6827.5 μm, the wavelength 532n at the position of the second nonlinear optical crystal 22 is obtained.
m, 266 nm. Although the thickness of the air is reduced by the further increase of the optical path length of the fused quartz, the phase difference caused by the air having a thickness of 0.9 μm can be almost ignored.

【0059】上記構成によれば、第2の非線形光学結晶
22において、効率の良い波長変換が行われる。なお、
本実施形態では、第2の非線形光学結晶の結晶方位は第
1の非線形光学結晶の結晶方位と平行であるものとす
る。
According to the above configuration, efficient wavelength conversion is performed in the second nonlinear optical crystal 22. In addition,
In the present embodiment, it is assumed that the crystal orientation of the second nonlinear optical crystal is parallel to the crystal orientation of the first nonlinear optical crystal.

【0060】また、上記構成の代わりに、第2の非線形
光学結晶22の結晶方位の方向を第1の非線形光学結晶
21と反対方向になるように配置し、入射する532n
mと266nmの光の位相差を180°の奇数倍となる
ように、位相補償板40での間隔を調整する。
Further, instead of the above configuration, the second non-linear optical crystal 22 is arranged so that the direction of the crystal orientation is opposite to that of the first non-linear optical crystal 21, and the incident 532 n
The interval at the phase compensator 40 is adjusted so that the phase difference between m and 266 nm light is an odd multiple of 180 °.

【0061】次に、本発明による光学系の第6の実施形
態を図5を参照して説明する。
Next, a sixth embodiment of the optical system according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0062】本実施形態では、位相補償板50として、
図5に示すように、光路上の2枚の溶融石英製平行平板
を用いたものである。位相補償板50は、各溶融石英製
平行平板を光路に対して傾けることが可能であるように
配置することで実現されるもので、この傾きを調整する
ことにより容易に光路長を変えることが出来る。
In this embodiment, the phase compensating plate 50 is
As shown in FIG. 5, two parallel plates made of fused quartz on the optical path are used. The phase compensating plate 50 is realized by arranging the respective parallel plates made of fused silica so as to be able to be inclined with respect to the optical path. By adjusting the inclination, the optical path length can be easily changed. I can do it.

【0063】例えば、レンズ32の構成材料を溶融石
英、レンズ32の厚みを5.3mmとすると、レンズ3
2を透過する際に266nmと532nmの位相差が、
266nm光にして132.3°発生する。本実施形態
では、この位相差を補正するために、光路上の位相補償
板50の傾きを調整して、全体の位相差を360°にし
ている。
For example, if the constituent material of the lens 32 is fused quartz and the thickness of the lens 32 is 5.3 mm, the lens 3
2, the phase difference between 266 nm and 532 nm
It generates 132.3 ° when converted to 266 nm light. In the present embodiment, in order to correct this phase difference, the inclination of the phase compensator 50 on the optical path is adjusted to make the entire phase difference 360 °.

【0064】ここで、位相補償板50を構成する溶融石
英中では、6.8μmの整数倍ごとに位相差が360°
の割合で振動するので、その分も考慮に入れなければな
らない。さらに、溶融石英の光路長を増やした分だけ空
気の厚みが減少するため、これも考慮しなければならな
い。
Here, in the fused quartz constituting the phase compensating plate 50, the phase difference is 360 ° for every integral multiple of 6.8 μm.
It must be taken into account. Furthermore, since the thickness of the air decreases as the optical path length of the fused quartz increases, this must also be considered.

【0065】平行平板の厚みを6.8266mm(6.
8μmの千倍)とすると、この平行平板の挿入によって
減少した空気の厚み6.8mmによる位相差が−17
8.6°となる。レンズ32による位相差が132.3
°であるため、合計で−46.3°の位相差が発生す
る。46.3°の位相差を作り出すために必要な溶融石
英の厚みの増加分は約0.9μmである。
The thickness of the parallel plate is 6.8266 mm (6.
When the thickness of the air is reduced by 6.8 mm, the phase difference is -17.
8.6 °. 132.3 phase difference due to lens 32
°, a phase difference of -46.3 ° is generated in total. The increase in thickness of the fused quartz required to produce a 46.3 ° phase difference is about 0.9 μm.

【0066】本実施形態では、約0.9μmの光路長が
増加する様に各平行平板を傾ける。すなわち、平行平板
1枚をそれぞれ逆方向(図中矢印方向)に約0.5°づ
つ傾けることにより、第2の非線形光学結晶22の位置
での波長532nm、266nmのレーザ光の位相をそ
ろえることが可能となる。
In the present embodiment, each parallel flat plate is inclined so that the optical path length increases by about 0.9 μm. That is, by inclining one parallel plate in the opposite direction (in the direction of the arrow in the drawing) by about 0.5 °, the phases of the laser beams having the wavelengths of 532 nm and 266 nm at the position of the second nonlinear optical crystal 22 are aligned. Becomes possible.

【0067】上記構成によれば、第2の非線形光学結晶
において、効率の良い波長変換が行われる。ここでは、
第2の非線形光学結晶の結晶方位は、第1の非線形光学
結晶の結晶方位と平行であるものとしている。なお、溶
融石英の光路長を増やした分だけ空気の厚みが減少する
が、空気による位相差はほとんど無視出来る。
According to the above configuration, efficient wavelength conversion is performed in the second nonlinear optical crystal. here,
The crystal orientation of the second nonlinear optical crystal is parallel to the crystal orientation of the first nonlinear optical crystal. The thickness of the air is reduced by an amount corresponding to the increase in the optical path length of the fused quartz, but the phase difference due to the air can be almost ignored.

【0068】また、上記構成の代わりに、第2の非線形
光学結晶22の結晶方位の方向を第1の非線形光学結晶
21と反対方向になるように配置し、入射する532n
mと266nmの光の位相差を180°の奇数倍となる
ように、位相補償板50での間隔を調整する。
Further, instead of the above configuration, the second non-linear optical crystal 22 is arranged so that the direction of the crystal orientation is opposite to that of the first non-linear optical crystal 21, and the incident 532n
The interval in the phase compensator 50 is adjusted so that the phase difference between m and 266 nm light is an odd multiple of 180 °.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明によれば、非線形光学結晶による
波長変換により、パワーの小さいレーザ光でも簡単かつ
効率的に高調波を発生させることができる、レーザ光高
調波発生装置を提供することが可能となる。
According to the present invention, there is provided a laser light harmonic generator capable of easily and efficiently generating harmonics even with a laser light having a small power by wavelength conversion by a nonlinear optical crystal. It becomes possible.

【0070】さらに、本発明によれば、波長変換光学系
における基本波と高調波との位相関係を補正し、光高調
波の発生量を最大化することができるレーザ光高調波発
生装置を提供することが可能となる。
Further, according to the present invention, there is provided a laser light harmonic generator capable of correcting the phase relationship between a fundamental wave and a harmonic in a wavelength conversion optical system and maximizing the amount of generated optical harmonics. It is possible to do.

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

【図1】本発明による光学系の基本実施形態、および、
第1の実施形態から第4の実施形態を説明するための説
明図である。
FIG. 1 shows a basic embodiment of an optical system according to the invention, and
FIG. 6 is an explanatory diagram for describing a first embodiment to a fourth embodiment.

【図2】従来技術のレンズと非線形光学結晶を一組用い
た例を説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example in which a pair of a conventional lens and a nonlinear optical crystal is used.

【図3】従来技術の外部共振器法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a conventional external resonator method.

【図4】本発明による第5の実施形態を説明するための
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a fifth embodiment according to the present invention.

【図5】本発明による第6の実施形態を説明するための
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a sixth embodiment according to the present invention.

【図6】本発明による他の実施形態を説明するための説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining another embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 レーザ光(波長532nm) 12 レーザ光(波長532nm、266nm) 13 レーザ光(波長532nm、266nm) 21 非線形光学結晶BBO(β−BaB2O4) 22 非線形光学結晶BBO(β−BaB2O4) 31 溶融石英製凸レンズ(焦点距離40mm) 無反射コーティング付き(波長532nm) 32 溶融石英製凸レンズ(焦点距離40mm) 無反射コーティング付き(波長532nm、266n
m) 40 位相補償板 41 凹面ミラー 完全反射コーティング(波長266nm) 部分反射コーティング(波長532nm) 42 凹面ミラー 完全反射コーティング(波長266nm) 部分反射コーティング(波長532nm) 50 位相補償板
Reference Signs List 11 laser light (wavelength 532 nm) 12 laser light (wavelength 532 nm, 266 nm) 13 laser light (wavelength 532 nm, 266 nm) 21 nonlinear optical crystal BBO (β-BaB2O4) 22 nonlinear optical crystal BBO (β-BaB2O4) 31 fused silica convex lens (Focal length 40mm) with non-reflective coating (wavelength 532nm) 32 fused silica convex lens (focal length 40mm) with non-reflective coating (wavelength 532nm, 266n)
m) 40 phase compensator 41 concave mirror complete reflection coating (wavelength 266 nm) partial reflection coating (wavelength 532 nm) 42 concave mirror complete reflection coating (wavelength 266 nm) partial reflection coating (wavelength 532 nm) 50 phase compensator

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光源と発生したレーザ光を波長変換
する光学系とを備えるレーザ光高調波発生装置におい
て、 前記光学系は、集光用光学素子および当該集光用光学素
子により集光されたレーザ光を波長変換する非線形光学
結晶を複数組、連続配置して構成され、 前記複数の非線形光学結晶は、同じ波長変換特性を備え
ることを特徴とするレーザ光高調波発生装置。
1. A laser light harmonic generator comprising a laser light source and an optical system for converting the wavelength of generated laser light, wherein the optical system is condensed by the condensing optical element and the condensing optical element. A plurality of sets of non-linear optical crystals for converting the wavelength of the laser light, which are successively arranged, wherein the plurality of non-linear optical crystals have the same wavelength conversion characteristics.
【請求項2】請求項1に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記光学系では、前記複数の非線形光学結晶のうち少な
くとも1つの非線形光学結晶とそれに隣接する他の非線
形光学結晶との間隔が、当該非線形光学結晶および前記
他の非線形光学結晶の少なくとも一方の配置位置で予め
定めた2つの波長のレーザ光の位相を実質的に一致ある
いは180°ずらすために必要な長さに設定されている
ことを特徴とするレーザ光高調波発生装置。
2. The laser light harmonic generation device according to claim 1, wherein in the optical system, an interval between at least one nonlinear optical crystal of the plurality of nonlinear optical crystals and another nonlinear optical crystal adjacent thereto is provided. Is set to a length necessary to substantially match or shift the phase of the laser light of two predetermined wavelengths at at least one of the positions of the nonlinear optical crystal and the other nonlinear optical crystal by 180 °. A laser light harmonic generator.
【請求項3】請求項1に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記光学系では、前記複数の集光用光学素子として複数
の集光用レンズを用いるものであり、前記複数の集光用
レンズのうち少なくとも1つの集光用レンズの厚みが、
当該集光用レンズの下流側に位置する非線形光学結晶の
配置位置で予め定めた2つの波長のレーザ光の位相を実
質的に一致あるいは180°ずらすために必要な厚みに
設定されていることを特徴とするレーザ光高調波発生装
置。
3. The laser beam harmonic generation device according to claim 1, wherein the optical system uses a plurality of condensing lenses as the plurality of condensing optical elements, and the plurality of condensing lenses. Thickness of at least one condenser lens among the lenses for
The thickness required to substantially match or shift the phase of the laser light of two predetermined wavelengths at the arrangement position of the nonlinear optical crystal located on the downstream side of the condensing lens is required. Characteristic laser light harmonic generator.
【請求項4】請求項1に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記光学系では、前記複数の集光用光学素子として複数
の集光用レンズを用いるものであり、前記複数の集光用
レンズのうち少なくとも1つの集光用レンズの傾きが、
当該集光用レンズの下流側に位置する非線形光学結晶の
配置位置で予め定めた2つの波長のレーザ光の位相を実
質的に一致あるいは180°ずらすために必要な傾きに
設定されていることを特徴とするレーザ光高調波発生装
置。
4. The laser beam harmonic generator according to claim 1, wherein the optical system uses a plurality of condensing lenses as the plurality of condensing optical elements, and the plurality of condensing lenses. The inclination of at least one of the condenser lenses is
The inclination required to substantially match or shift the phase of the laser light of two predetermined wavelengths by 180 ° at the arrangement position of the nonlinear optical crystal located downstream of the condensing lens. Characteristic laser light harmonic generator.
【請求項5】請求項1に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記光学系は、前記複数の非線形光学結晶のうち少なく
とも1つの非線形光学結晶へ入射する、互いに異なる波
長を備えた複数のレーザ光の位相が予め定めた相対関係
を満足するように位相を調整する位相補正手段をさらに
有することを特徴とするレーザ光高調波発生装置。
5. The laser light harmonic generator according to claim 1, wherein the optical system includes a plurality of nonlinear optical crystals having different wavelengths, which are incident on at least one of the plurality of nonlinear optical crystals. A laser light harmonic generation device, further comprising a phase correction means for adjusting a phase of the laser light so as to satisfy a predetermined relative relationship.
【請求項6】請求項5に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記位相補正手段は、前記非線形光学結晶を当該光学系
の光軸方向に変位させるための非線形光学結晶変位機
構、および、前記集光用光学素子を前記光軸方向以外の
方向へ変位あるいは傾けるための集光用光学素子変位機
構のうち少なくとも一方を備えることを特徴とするレー
ザ光高調波発生装置。
6. The laser light harmonic generation device according to claim 5, wherein the phase correction means is configured to displace the nonlinear optical crystal in the optical axis direction of the optical system, and a nonlinear optical crystal displacement mechanism. A laser light harmonic generator comprising at least one of a condensing optical element displacement mechanism for displacing or tilting the condensing optical element in a direction other than the optical axis direction.
【請求項7】請求項5に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記位相補正手段は、一対のプリズムから成る位相補償
板であることを特徴とするレーザ光高調波発生装置。
7. The laser beam harmonic generator according to claim 5, wherein said phase correcting means is a phase compensator comprising a pair of prisms.
【請求項8】請求項5に記載のレーザ光高調波発生装置
において、 前記位相補正手段は、1つまたは複数の平行平板から成
る位相補償板であることを特徴とするレーザ光高調波発
生装置。
8. The laser light harmonic generator according to claim 5, wherein said phase correcting means is a phase compensator comprising one or more parallel flat plates. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529532B2 (en) 2000-04-14 2003-03-04 Lpkf Laser & Electronics Ag Apparatus for frequency conversion of a laser
JP2003520955A (en) * 2000-01-20 2003-07-08 トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ Improved mode matching for resonant cavity ring-down spectroscopy based on Brewster angle prism retroreflectors
JP2004125943A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Sony Corp Wavelength conversion apparatus
CN100377451C (en) * 2004-11-29 2008-03-26 激光先进技术股份公司 Solid-state laser generator
JP2013156329A (en) * 2012-01-27 2013-08-15 National Institutes Of Natural Sciences Laser device

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