JPH11289122A - レーザ装置およびレーザ装置の共振器長の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ共振器長を高精度に制御することによ
り、レーザ発振周波数を所望の周波数に同調させて単一
周波数で狭帯域化されたレーザ発振を行う。 【解決手段】 レーザ装置本体（１１）の発振周波数を
所定の周波数に同調させて単一周波数でレーザ発振を行
うレーザ装置。所定の周波数を有する単一周波数レーザ
光をモニターレーザ光として供給し、該モニターレーザ
光をレーザ共振器に入射させるためのモニターレーザ光
入射手段（１２、１４、１５、１６、１８、１９）と、
レーザ装置本体の共振モード周波数の１つをモニターレ
ーザ光の周波数にほぼ一致させるために、レーザ共振器
から反射されたモニターレーザ光の強度変化に基づいて
レーザ共振器の共振器長を制御するための制御手段
（４、１３、２０、２１）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ装置およびレ
ーザ装置の共振器長の制御方法に関し、特にインジェク
ションシードやエタロンの作用により選択された周波数
で単一周波数レーザ発振を行うレーザ装置のレーザ共振
器長の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置では、高解像度を実現す
るために、露光光の波長を短くする技術の開発が進めら
れている。現在までのところ、露光装置用の短波長光源
として、たとえばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
ｍ）が実用化されている。本出願人の出願にかかる特開
平８−３３４８０３号公報には、このＫｒＦエキシマレ
ーザに代わる露光装置用光源として、多数のレーザ要素
のアレイからなる紫外レーザ光源が提案されている。こ
の公報に開示された紫外レーザ光源では、レーザアレイ
を構成する個々のレーザ要素の発振周波数を一定の周波
数範囲内に同調させる方法として、インジェクションシ
ード（あるいはインジェクションロック）による周波数
同調に言及している。しかしながら、各レーザ要素の発
振周波数を一定の周波数範囲内に同調させるには、各レ
ーザ要素のレーザ共振器長を正しい値に制御する必要が
ある。特開平８−３３４８０３号公報では、各レーザ要
素のレーザ共振器長の制御について言及されていない。

【０００３】たとえばＱスイッチパルスレーザにおいて
インジェクションシードによりパルスレーザの発振周波
数をシードレーザ光の周波数に同調させる場合、周波数
同調の有効性および無効性を判断する方法として、発振
タイミングの変化を用いる方法（"Solid-State Laser E
ngineering", Walter Koechner, Springer, Chapter5,
Section 2）が知られている。しかしながら、発振タイ
ミングの変化を用いる方法では、レーザ共振器長が理想
値（パルスレーザの発振周波数をシードレーザ光の周波
数に一致させるのに必要なレーザ共振器長）からどの程
度ずれているかを知ること、およびレーザ共振器長が理
想値よりも短いのか理想値よりも長いのかを判断するこ
とが困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
技術では、レーザ装置において、レーザ共振器長の理想
値からのずれの大きさおよびその方向を検出することが
困難であった。したがって、レーザ共振器長の制御を高
精度に行うことにより発振周波数を所望の周波数に同調
させてレーザ発振を行うことができないという不都合が
あった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、レーザ共振器長の制御を高精度に行うことに
より発振周波数を所望の周波数に同調させてレーザ発振
を行うことのできるレーザ装置およびレーザ装置の共振
器長の制御方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、共振器長を可変するための
可変手段を有するレーザ共振器と、前記レーザ共振器に
モニター光を入射するモニター光入射手段と、前記レー
ザ共振器から反射された前記モニター光を受光するモニ
ター光受光部と、前記モニター光受光部から得られた信
号に基づき、所望の発振状態が得られるように前記可変
手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする
レーザ装置を提供する。

【０００７】第１発明の好ましい態様によれば、モニタ
ー光は単一周波数のレーザ光であり、また、モニター光
はレーザ装置から放射される発振レーザ光の偏光方位と
異なる偏光方位を有する光である。また、制御手段の制
御については、レーザ共振器の共振器長を微小変化させ
ながらモニター光受光部で受光されたモニター光の反射
光強度が所定の強度に近づくように可変手段を制御す
る。また、この制御についての好ましい形態として、レ
ーザ共振器の共振器長を変位変調させるための変位変調
制御部を更に有し、モニター光受光部から出力される信
号を変位変調手段による変調周波数で同期検波して得ら
れた信号に基づいて可変手段を制御することが好まし
い。その他にも、レーザ共振器に入射するモニター光を
位相変調させるための位相変調手段を有し、モニター光
受光部から出力される信号を位相変調手段による変調周
波数で同期検波して得られた信号に基づいて可変手段を
制御することが好ましい。また、可変手段については、
レーザ共振器の光路長を可変させるもので良いが、特に
本発明ではレーザ共振器を構成する反射部を移動させる
アクチュエータが好ましい。

【０００８】また、第１発明の好ましい態様の一つとし
て、レーザ共振器で発振可能な周波数のうち、所定の周
波数をレーザ発振させる周波数選択手段をさらに備え
た。この周波数選択手段の好ましい形態の一つとして、
モニター光とは異なる偏光方位を有する単一周波数のレ
ーザ光をシードレーザ光として供給し、シードレーザ光
をレーザ共振器に注入するためのシードレーザ光供給手
段を有し、シードレーザ光を用いたインジェクションシ
ードまたはインジェクションロックによりレーザ装置の
発振周波数を選択して単一周波数でレーザ発振させるこ
とが好ましい。なお、シードレーザ光とモニター光と
は、同一の光源から取り出すことが好ましい。この場
合、一方の偏光方位の光をシードレーザ光として用い、
他方の偏光方位の光をモニター光として用いれば良い。

【０００９】また、周波数選択手段の好ましい別の形態
として、レーザ共振器の発振可能な周波数の全てに対し
てレーザ共振器の損失が大きい状態と、特定の周波数の
みレーザ共振器の損失が小さくなる状態とを交互に切り
換えるための状態変化手段を備えることが好ましい。こ
の状態変化手段の好ましい態様として、電圧の印加の有
無により、特定の周波数のみレーザ発振可能な状態と、
レーザ発振可能な全ての周波数で発振を抑制した状態と
に切り換える光学素子と、その光学素子に電圧を印加さ
せ且つ印加する電圧を変化させる電力供給手段とを含
み、前記モニター光の周波数に同調させて単一周波数で
発振させることが好ましい。

【００１０】また、本発明の第１発明の好ましい態様の
一つとして、レーザ共振器は複数備えられ、各々のレー
ザ共振器に可変手段とモニター光受光部とを備えたレー
ザ装置であって、モニター光入射手段からのモニター光
をそれぞれのレーザ共振器に分割するため分割光学素子
を備えた。次に、本発明の第２発明では、レーザ装置の
発振周波数を所定の周波数に同調させてレーザ発振を行
うためのレーザ装置の共振器長の制御方法において、前
記所定の周波数のモニター光を前記レーザ装置のレーザ
共振器内に入射させ、前記レーザ共振器から反射された
モニター光の強度に基づいて、所望の発振状態が得られ
るように前記共振器長を変化させることを特徴とするレ
ーザ装置の共振器長の制御方法を提供する。第２発明の
好ましい態様によれば、レーザ共振器の共振器長を微小
変化させながら、レーザ共振器から反射されたモニター
光の強度が所定の強度に近づくように、共振器長を制御
する。あるいは、レーザ共振器の共振器長を変位変調さ
せながら、レーザ共振器から反射されたモニター光の強
度変化を共振器長の変位変調の周波数で同期検波して得
られた信号に基づいて共振器長を制御することが好まし
い。この場合、同期検波により得られた制御信号が０に
近づくように共振器長を制御することによって、レーザ
発振周波数を高精度に制御することができる。

【００１１】さらに、本発明の第３発明では、並列的に
配置された複数のレーザユニット本体の発振周波数を所
定の周波数に同調させて単一周波数でレーザ発振させ、
複数のレーザユニット本体からの複数の発振レーザ光を
合成して出力するレーザ装置における各レーザユニット
本体のレーザ共振器長の制御方法において、各レーザユ
ニットに共通な１つの光源から供給された所定の周波数
を有する単一周波数レーザ光を複数のレーザ光に分割
し、分割された複数のレーザ光の各々をモニターレーザ
光として各レーザユニット本体のレーザ共振器に入射さ
せ、各レーザユニット本体のレーザ共振器から反射され
たモニターレーザ光の強度変化に基づいて各レーザユニ
ット本体のレーザ共振器の共振器長を制御することによ
って、各レーザユニット本体の共振器モード周波数の１
つをモニターレーザ光の周波数にほぼ一致させることを
特徴とするレーザ共振器長の制御方法を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明を更に詳しく説明す
るために、実施の態様を挙げながら説明してゆく。ま
ず、最初に本発明の実施の態様の概要を説明するものと
する。本発明の実施の態様では、レーザ媒体を内部に備
えたレーザ共振器にモニター光を放射し、レーザ共振器
で反射されたモニター光を受光することで、モニター光
による信号を得る。そして、得られたモニター光による
信号に基づき、レーザ共振器の共振器長を可変する可変
手段を制御することで、レーザ共振器の共振器長を理想
の状態になるようにする。なお、本発明の実施の形態で
は、共振器長を可変させる手段としてレーザ共振器を構
成するミラー間の距離を変えているが、それ以外にミラ
ー間の光路長を可変できるものであれば良い。

【００１３】そして、モニター光入射手段に該当する部
材の特徴については、単一周波数のレーザ光であるモニ
ター光を放射することが好ましい。また、そのモニター
レーザ光は、レーザ装置から放射される発振レーザ光の
偏光方位と異なる偏光方位を有する光であることが好ま
しい。この様に構成することで、偏光ビームスプリッタ
などの偏光子により、レーザ装置のレーザ光射出側から
モニター光の反射光のみ取り出すことができる。また、
制御手段については、モニター光受光部で受光されたモ
ニター光の強度が所定の強度に近づくように可変手段を
制御することで、レーザ共振器において理想の共振状態
が得られるよう可変手段を制御するようにした。

【００１４】他にも、レーザ共振器の共振器長を変位変
調させ、モニター光受光部から出力される信号を変位変
調手段による変調周波数で同期検波した信号を得る。こ
の信号によって、モニター光に対して共振器長が所定の
値より長いのか短いのかを判断することができる。更
に、Ｑスイッチ素子の反射率の周波数依存性や温度変化
などによるＱスイッチ素子反射率の変化の影響をも排除
して、可変手段への制御信号を取得することができる。

【００１５】レーザ共振器の共振器長を変調変位する変
位変調手段を設ける代わりに、モニター光を位相変調さ
せる位相変調手段を設けることによっても、モニター光
に対して共振器長が所定の値より長いのか短いのかを判
断することができる。可変手段については、レーザ共振
器を構成する反射部に固定され、反射部を移動させるア
クチュエーターであることとした。実際には、圧電駆動
素子などが適当である。また、第１の発明の好ましい態
様としては、更に、レーザ共振器で発振可能な周波数の
うち、所望の周波数の一つを選択して、レーザ発振をさ
せることが好ましい。そのために、モニター光とは異な
る偏光方位を有する単一周波数のレーザ光をシードレー
ザ光として、レーザ共振器内に供給した。このシードレ
ーザ光によりレーザ共振器から放射されるレーザ光を単
一周波数にすることができる。

【００１６】他の周波数選択手段の好ましい態様として
は、レーザ共振器の発振可能な周波数の全てに対してレ
ーザ共振器の損失が大きい状態と、特定の周波数のみレ
ーザ共振器の損失が小さくなる状態とを交互に切り換え
る状態変化手段を備えることが好ましい。そして、この
状態変化手段としては、レーザ共振器内に設けられた光
学素子であって、その光学素子は特定の周波数のみレー
ザ発振可能な状態と、レーザ発振可能な全ての周波数で
発振を抑制した状態とに切り換えることができるので、
レーザ共振器内の損失を変化させることができ、パルス
発振を可能とする。

【００１７】また、並列的に配置された複数のレーザユ
ニット本体の発振周波数を所定の周波数に同調させて単
一周波数でレーザ発振させ、複数のレーザユニット本体
からの複数の発振レーザ光を合成して出力するレーザア
レイに本発明を適用することができる。この場合、各レ
ーザユニットに共通な１つの光源から供給された所定の
周波数を有する単一周波数レーザ光を複数のレーザ光に
分割し、分割された複数のレーザ光の各々をモニターレ
ーザ光として各レーザユニット本体のレーザ共振器に入
射させる。そして、各レーザユニット本体のレーザ共振
器から反射されたモニターレーザ光の強度変化に基づい
て各レーザユニット本体のレーザ共振器の共振器長を制
御することによって、各レーザユニット本体の共振器モ
ード周波数の１つをモニターレーザ光の周波数にほぼ一
致させることができる。

【００１８】こうして、所望の周波数にほぼ同調して狭
帯域化された単一周波数レーザ発振を行うレーザアレイ
を実現することができる。このように構成されたレーザ
アレイでは、並列的に配置された複数のレーザユニット
本体から出力されたレーザ光を合成させて１つのレーザ
光を出力するので、各レーザユニット本体からの出力が
小さくても最終的に得られるレーザ光の出力を高くする
とともに、出力レーザ光のパルスタイミングをずらすこ
とにより空間的コヒーレンスを低くすることができる。
したがって、本発明のレーザアレイは、十分な出力と低
コヒーレンスとを備えたレーザ光源としてたとえば半導
体露光装置の光源に好適である。

【００１９】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかるレ
ーザ装置の構成を概略的に示す図である。図１のレーザ
装置は、Ｑスイッチレーザ装置本体１１と、モニターレ
ーザ光およびシードレーザ光を供給するためのレーザ光
源１２とを備えている。Ｑスイッチレーザ装置本体１１
は、レーザ媒体１と、出力ミラー２と、レーザ媒体１と
出力ミラー２との間に配置されたＱスイッチ３とを備え
ている。

【００２０】ここで、レーザ媒体１にはＮｄ³⁺ドープＹ
ＶＯ₄ 結晶（発振波長λ＝１．０６μｍ）が用いられ、
その励起光入射端面（図１中右側の面）には反射膜が形
成されている。こうして、レーザ媒体１の励起光入射端
面に形成された反射膜と出力ミラー２とで、Ｑスイッチ
レーザ装置本体１１のレーザ共振器が構成されている。
なお、第１実施例および第２実施例においては、レーザ
共振器長をＬ＝６０ｍｍとしている。また、出力ミラー
２にはピエゾ素子４が取り付けられ、このピエゾ素子４
はピエゾ駆動部１３からの電圧印加によって駆動される
ように構成されている。

【００２１】一方、レーザ光源１２は、所定の周波数で
安定化された単一周波数レーザ光を連続発振する。レー
ザ光源１２として、たとえば半導体レーザやモノリシッ
クのＹＡＧレーザ（ＣＷ小型ＹＶＯ₄ レーザ）などを用
いることができる。レーザ光源１２から射出されたレー
ザ光は、戻り光を遮断するためのアイソレータ１４およ
び１／２波長板１５を介して、図１の紙面に対してたと
えば４５°だけ傾いた偏光方位を有する直線偏光にな
る。１／２波長板１５を介したレーザ光は偏光ビームス
プリッターのような偏光子１６に入射し、図１の紙面に
平行な偏光方位を有する直線偏光（ｐ偏光）と、図１の
紙面に垂直な偏光方位を有する直線偏光（ｓ偏光）とに
分離される。こうして、偏光ビームスプリッター１６を
透過したｐ偏光成分はシードレーザ光となり、偏光ビー
ムスプリッター１６で反射されたｓ偏光成分はモニター
レーザ光となる。

【００２２】偏光ビームスプリッター１６を透過したｐ
偏光成分からなるシードレーザ光は、パーシャルリフレ
クター１７で反射された後、Ｑスイッチレーザ装置本体
１１のレーザ共振器に注入される。また、偏光ビームス
プリッター１６で反射されたｓ偏光成分からなるモニタ
ーレーザ光は、ハーフミラー１８で反射された後、偏光
ビームスプリッターのような偏光子１９に入射する。偏
光ビームスプリッター１９は、ｐ偏光を透過させ且つｓ
偏光を反射するように配置されている。したがって、偏
光ビームスプリッター１９で反射されたモニターレーザ
光は、パーシャルリフレクター１７を透過した後、Ｑス
イッチレーザ装置本体１１のレーザ共振器に入射する。

【００２３】Ｑスイッチレーザ共振器から反射された反
射モニターレーザ光は、パーシャルリフレクター１７、
偏光ビームスプリッター１９およびハーフミラー１８を
介した後に、ディテクタ２０に達する。ディテクタ２０
では、Ｑスイッチレーザ共振器からの反射モニターレー
ザ光の強度を検出し、検出した光強度の変化に対応した
強度信号を制御部２１に供給する。制御部２１は、ディ
テクタ２０から供給された強度信号に基づき、ピエゾ駆
動部１３がピエゾ素子４に印加する電圧を制御する。こ
うして、ピエゾ素子４の駆動制御により出力ミラー２を
光軸方向に微動させ、ひいてはＱスイッチレーザ共振器
のレーザ共振器長を微小に変化させる。

【００２４】第１実施例では、シードレーザ光をＱスイ
ッチレーザ共振器に注入し、Ｑスイッチレーザの発振モ
ード周波数のうちシードレーザ光の周波数にほぼ一致す
る１つの発振モード周波数のみを選択し、この選択され
た発振周波数で単一周波数発振を行う。このインジェク
ションシードを有効に動作させるには、レーザ共振器長
が理想値になるように制御する必要がある。レーザ共振
器長の制御は、ディテクタ２０で検出された反射モニタ
ーレーザ光の強度の変化に基づいて、ピエゾ素子４への
印加電圧をピエゾ駆動部１３を介して制御することによ
って行われる。なお、第１実施例において、ピエゾ素子
４は１Ｖの電圧印加に対して１×１０^-2μｍだけ変位す
るものとする。

【００２５】レーザ共振器長の理想値とは、Ｑスイッチ
レーザの発振周波数をシードレーザ光の周波数に一致さ
せるのに必要なレーザ共振器長である。Ｑスイッチレー
ザの発振周波数がＱスイッチパルス発振前の共振器縦モ
ードと一致する場合、Ｑスイッチレーザの発振周波数と
シードレーザ光の周波数とが一致する状態は、レーザ共
振器からの反射モニターレーザ光の強度が最小になるこ
とで検出することができる。

【００２６】図２は、第１実施例のＱスイッチパルスレ
ーザの共振器モードを実線で示すとともに、利得媒体の
利得曲線を破線で示す図である。図２に示す共振スペク
トル（縦モード）は、レーザ共振器を構成する高反射ミ
ラー（レーザ媒体１に形成された反射膜）の反射率をＲ
１＝０．９９７とし、出力ミラー２の反射率をＲ２＝
０．７として計算した結果である。図２に示すように、
レーザ共振器の共振器モード間隔は２．１ＧＨｚであ
り、利得媒体（第１実施例ではＹＶＯ₄ 結晶中にドープ
されたＮｄ³⁺）の利得幅（レーザの発振可能範囲）は約
１５ＧＨｚである。したがって、インジェクションシー
ドを動作させることなくＱスイッチ３を動作させた状態
において、Ｑスイッチレーザ装置本体１１は、利得媒体
の利得幅内の複数の共振器モード周波数で発振可能であ
る。

【００２７】図３は、第１実施例におけるピエゾ素子へ
の印加電圧とモニターレーザ光に対するレーザ共振器の
反射率との関係を示す図である。図３において、縦軸は
レーザ共振器の反射率を示している。Ｑスイッチ３の損
失が大きくＱスイッチレーザ装置本体１１がパルスレー
ザ発振を行っていない状態において、モニターレーザ光
に対するレーザ共振器の反射率Ｉr は、次の式（１）で
表される。

【００２８】 Ｉr ＝Ｆsin²（δ／２）／｛１＋Ｆsin²（δ／２）｝ （１） なお、Ｆおよびδは、次の式（２）および（３）でそれ
ぞれ表される。 Ｆ＝４√（Ｒ１・Ｒ２・Ｔ）／｛１−√（Ｒ１・Ｒ２・Ｔ）｝² （２） δ＝４・π・Ｌ／λ （３） ここで、ＴはＱスイッチ３の往復での透過率であり、λ
はモニターレーザ光の波長である。

【００２９】また、図３において、上側の横軸は、Ｑス
イッチレーザ装置本体１１の発振周波数ν’とシードレ
ーザ光の周波数ν₀ との周波数差ν＝ν’−ν₀ を示し
ている。さらに、図３において、下側の横軸は、ピエゾ
素子４への印加電圧Ｖ’と、Ｑスイッチレーザ装置本体
１１の発振周波数とシードレーザ光の周波数とが一致す
るときの印加電圧Ｖ₀ との電圧差Ｖ＝Ｖ’−Ｖ₀ を示し
ている。換言すると、電圧差Ｖが０になるとき、レーザ
共振器長が理想値に制御され、Ｑスイッチレーザ装置本
体１１の共振器モード周波数の１つとモニターレーザ光
の周波数とが一致する。

【００３０】第１実施例では、Ｑスイッチレーザ装置本
体１１のレーザ共振器にシードレーザ光を注入すること
により、発振周波数の選択が行われる。すなわち、利得
幅内の複数の共振器モード周波数のうちの１つがシード
レーザ光の周波数とほぼ一致した場合に、Ｑスイッチレ
ーザ装置本体１１はシードレーザ光の周波数で単一周波
数発振を行う。Ｑスイッチレーザの発振周波数とシード
レーザ光の周波数とが一致した状態は、モニターレーザ
光に対するレーザ共振器からの反射率が最小になること
から判別することができる。なお、上述したように、モ
ニターレーザ光およびシードレーザ光はともに連続発振
レーザ光であり、Ｑスイッチレーザ装置本体１１のレー
ザ共振器に定常的に入射される。

【００３１】図３に示すように、レーザ共振器長が理想
値に制御されてＱスイッチレーザ装置本体１１の発振周
波数とシードレーザ光の周波数とが一致した状態におい
て、モニターレーザ光に対するレーザ共振器の反射率
が、ひいてはレーザ共振器からの反射モニターレーザ光
の強度が最小（第１実施例では０）になる。そこで、第
１実施例では、ピエゾ素子４への印加電圧をたとえば±
０．５Ｖの微小振り幅で常時変化させながらディテクタ
２０で検出された反射モニターレーザ光の強度を参照す
ることにより、レーザ共振器の共振器長が理想値により
近い位置が存在するかどうかを判断する。次いで、レー
ザ共振器の共振器長が理想値に近づくように、すなわち
反射モニターレーザ光の強度が最小に近づくように、ピ
エゾ素子４への印加電圧を変化させながらレーザ共振器
長の制御を行う。そして、上述のようなレーザ共振器長
の制御動作を常時繰り返し行うことにより、Ｑスイッチ
レーザ装置本体１１の発振周波数をシードレーザ光の周
波数にほぼ一致させて、所望の周波数で単一周波数発振
を行うことができる。

【００３２】なお、上述したように、第１実施例の制御
方法では、ピエゾ素子４への印加電圧を±０．５Ｖの振
り幅で常時変化させているため、この振り幅に対応する
範囲においてレーザ共振器長も常時変化することにな
る。図３を参照すると、レーザ共振器の反射率が最小値
の０である状態からピエゾ素子４への印加電圧が±０．
５Ｖだけ変化すると、レーザ共振器の反射率は最小値の
０から０．０２に変化する。このとき、シードレーザ光
の周波数に対するＱスイッチレーザ装置本体１１の発振
周波数のずれは±２０ＭＨｚである。換言すれば、第１
実施例の制御方法によれば、±２０ＭＨｚの精度でＱス
イッチレーザ装置本体１１の発振周波数をシードレーザ
光の周波数に同調させ、所望の周波数で狭帯域化された
単一周波数発振を行うことができることになる。この程
度の周波数ずれは、露光装置を含むマイクロマシニンイ
ングや検査機等などのように発振レーザ光の周波数狭帯
域化を必要とする応用分野においても充分小さい。な
お、発振レーザ光のさらなる狭帯域化は、レーザ共振器
の反射率の測定精度をさらに向上させ、ピエゾ素子４へ
の印加電圧の振り幅をさらに小さくすることにより可能
となる。

【００３３】次に、第１実施例の第１変形例として、Ｑ
スイッチレーザ装置本体１１の発振モードとＱスイッチ
パルス発振前の共振器モードとの間に比較的小さい周波
数差が存在する場合におけるレーザ共振器の制御方法に
ついて説明する。なお、発振モードとパルス発振前の共
振器モードとの間の周波数差は、レーザ共振器内の利得
媒体の分散の影響によるものであり、利得媒体の反転分
布の大きさに依存して変化する。発振モードとパルス発
振前の共振器モードとの間に比較的小さい周波数差があ
る場合、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振周波数と
シードレーザ光の周波数とが一致した状態すなわちレー
ザ共振器長が理想値に制御された状態において、モニタ
ーレーザ光に対するレーザ共振器の反射率は最小値と一
致することなく最小値からずれることになる。

【００３４】具体的には、発振モードとパルス発振前の
共振器モードとの間の周波数差が例えば２０ＭＨｚ程度
と比較的小さい場合、第１実施例と同様に±０．５Ｖの
振り幅でピエゾ素子４への印加電圧を常時変化させなが
らレーザ共振器の反射率が最小値になるように共振器長
の制御を行えば、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振
周波数とシードレーザ光の周波数とのずれを±２０ＭＨ
ｚ程度に抑えることができる。この程度の周波数ずれ
は、１０⁸ 倍程度の増幅を行うインジェクションシード
の動作範囲内にある（"Lasers", E. Siegman, Universi
ty Science Books, 1986, Chapter 29, Section 5)。し
たがって、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振周波数
がシードレーザ光の周波数と２０ＭＨｚ程度異なってい
ても、インジェクションシードによる単一周波数発振を
行うことができる。以上より、発振モードとパルス発振
前の共振器モードとの間に２０ＭＨｚ程度の比較的小さ
い差が存在する場合にも、第１実施例と同じ制御方法で
充分であることがわかる。

【００３５】次に、第１実施例の第２変形例として、Ｑ
スイッチレーザ装置本体１１の発振モードとＱスイッチ
パルス発振前の共振器モードとの間に比較的大きい周波
数差が存在する場合におけるレーザ共振器の制御方法に
ついて説明する。図４は、第１実施例の図３に対応する
図であって、Ｑスイッチレーザ装置本体の発振モード周
波数νがＱスイッチパルス発振前の共振器モードの中心
周波数ν_m よりも６０ＭＨｚだけ大きい場合のピエゾ素
子への印加電圧とレーザ共振器の反射率との関係を示す
図である。また、図５は、第１実施例の図３に対応する
図であって、Ｑスイッチレーザ装置本体の発振モード周
波数νがＱスイッチパルス発振前の共振器モードの中心
周波数ν_m よりも６０ＭＨｚだけ小さい場合のピエゾ素
子への印加電圧とレーザ共振器の反射率との関係を示す
図である。図４および図５において、縦軸はレーザ共振
器の反射率を示し、横軸はピエゾ素子４への印加電圧
Ｖ’と、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振周波数と
シードレーザ光の周波数とが一致するときの印加電圧Ｖ
₀ との電圧差Ｖ＝Ｖ’−Ｖ₀ を示している。

【００３６】図４および図５を参照すると、Ｑスイッチ
レーザ装置本体１１の発振周波数とシードレーザ光の周
波数とが一致する時のレーザ共振器の反射率はともにＲ
₀ ＝０．１５となっている。ただし、図４および図５の
反射率曲線において最小値の右側にあるＲ₀ ＝０．１５
の位置と最小値の左側にあるＲ₀ ＝０．１５の位置とを
区別する必要がある。そこで、第２変形例では、Ｑスイ
ッチレーザ装置本体１１の発振周波数とシードレーザ光
の周波数とが一致する位置（電圧差Ｖ＝０で周波数差ν
＝０）の近傍において、ピエゾ素子４への印加電圧を微
小増加させたときの反射率の変化に着目する。すなわ
ち、発振周波数とシード周波数とが一致する位置の近傍
においてピエゾ素子４への印加電圧を微小振り幅だけ増
加させると、図４の場合には反射率が微小に単調増加
し、図５の場合には反射率が微小に単調減少する。

【００３７】したがって、図４の場合には、ピエゾ素子
４への印加電圧の微小増加に対して反射率が微小増加す
る領域において反射率がＲ₀ ＝０．１５となる点を目標
値としてレーザ共振器長を制御することによって、Ｑス
イッチレーザ装置本体１１の発振周波数とシードレーザ
光の周波数とを一致させればよい。また、図５の場合に
は、ピエゾ素子４への印加電圧の微小増加に対して反射
率が微小減少する領域においてＲ₀ ＝０．１５となる点
を目標値としてレーザ共振器長を制御することによっ
て、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振周波数とシー
ドレーザ光の周波数とを一致させればよい。換言する
と、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振モードとＱス
イッチパルス発振前の共振器モードとの間に比較的大き
い周波数差が存在する場合には、レーザ共振器から反射
された反射モニターレーザ光の強度が所定の増減傾向に
したがって所定の強度に近づくように、レーザ共振器の
共振器長を常に変化させることによって、Ｑスイッチレ
ーザ装置本体１１の発振周波数とシードレーザ光の周波
数とを一致させることができる。

【００３８】図６は、本発明の第２実施例にかかるレー
ザ装置の構成を概略的に示す図である。第２実施例は、
第１実施例と類似の構成を有する。しかしながら、第１
実施例では無変調の反射モニターレーザ光の強度変化に
直接対応する制御信号に基づいてピエゾ素子への印加電
圧を微小変化させながらレーザ共振器長の制御を行って
いるが、第２実施例ではモニターレーザ光を位相変調さ
せ反射モニターレーザ光の強度変化を変調周波数で同期
検波して得られた制御信号に基づいてレーザ共振器長の
制御を行っている。図６において、第１実施例の構成要
素と同じ機能を有する要素には図１と同じ参照符号を付
している。以下、第１実施例との相違点に着目して第２
実施例を説明する。

【００３９】第２実施例において、レーザ光源１２から
射出されたレーザ光は、アイソレータ１４および１／２
波長板１５を介して、偏光ビームスプリッター１６に入
射する。偏光ビームスプリッター１６を透過したｐ偏光
成分からなるシードレーザ光は、パーシャルリフレクタ
ー１７で反射された後、Ｑスイッチレーザ装置本体１１
のレーザ共振器に注入される。このように、シードレー
ザ光は、第１実施例と同じ態様にしたがってレーザ共振
器に注入される。

【００４０】一方、偏光ビームスプリッター１６で反射
されたｓ偏光成分からなるモニターレーザ光は、ＥＯモ
ジュレータ（電気光学変調器）２２に入射する。ＥＯモ
ジュレータ２２は、発振器２３から供給される信号に基
づきＥＯ駆動部２４を介して駆動されるように構成され
ている。ＥＯモジュレータ２２を介して位相変調された
モニターレーザ光は、ハーフミラー１８、偏光ビームス
プリッター１９およびパーシャルリフレクター１７を介
して、Ｑスイッチレーザ装置本体１１のレーザ共振器に
入射する。

【００４１】Ｑスイッチレーザ共振器から反射されたモ
ニターレーザ光は、パーシャルリフレクター１７、偏光
ビームスプリッター１９およびハーフミラー１８を介し
た後に、ディテクタ２０に達する。ディテクタ２０で
は、Ｑスイッチレーザ共振器からの反射モニターレーザ
光の強度を検出し、検出した光強度の変化に対応した強
度信号をミキサー２５に供給する。ミキサー２５では、
ディテクタ２０から供給される信号と発振器２３から供
給される信号とに基づいて、反射モニターレーザ光の強
度変化を変調周波数で同期検波し、同期検波で得られた
信号を制御部２１に供給する。制御部２１は、ミキサー
２５から供給された制御信号に基づき、ピエゾ素子４へ
の印加電圧を制御する。

【００４２】図７は、第２実施例におけるピエゾ素子へ
の印加電圧と同期検波により得られた信号との関係を示
す図である。図７において、縦軸は同期検波により得ら
れた信号を示し、横軸はピエゾ素子４への印加電圧Ｖ’
と、Ｑスイッチレーザ装置本体１１の発振周波数とシー
ドレーザ光の周波数とが一致するときの印加電圧Ｖ₀ と
の電圧差Ｖ＝Ｖ’−Ｖ₀ を示している。図７を参照する
と、モニターレーザ光を位相変調させ且つ反射モニター
レーザ光の強度変化を変調周波数で同期検波することに
より、図３に示すレーザ共振器の反射率の微分特性を検
出していることがわかる。したがって、第２実施例にお
いて同期検波により得られる信号は、Ｑスイッチレーザ
装置本体１１の発振周波数とシードレーザ光の周波数と
が一致する状態（電圧差Ｖ＝Ｖ’−Ｖ₀ ＝０の状態）に
おいて０となり、その近傍ではピエゾ素子４への印加電
圧の微小増加に対して単調増加する。

【００４３】ところで、第１実施例では、反射モニター
レーザ光の強度変化（ひいてはレーザ共振器の反射率変
化）に直接対応する制御信号を用いてレーザ共振器長の
制御を行っているので、Ｑスイッチレーザ装置本体１１
の発振周波数とシードレーザ光の周波数とが一致する状
態において制御信号が最小となり、最小値の近傍におい
て制御信号は単調に変化しない。したがって、第１実施
例では、ピエゾ素子４への印加電圧を微小振り幅だけ常
時変化させながら制御信号が最小値に近づくように共振
器長を制御している。

【００４４】しかしながら、第２実施例では、モニター
レーザ光を位相変調させ反射モニターレーザ光の強度変
化を変調周波数で同期検波して得られた制御信号に基づ
いてレーザ共振器長の制御を行っているので、Ｑスイッ
チレーザ装置本体１１の発振周波数とシードレーザ光の
周波数とが一致する状態において制御信号が０となり、
その近傍においてピエゾ素子４への印加電圧の微小変化
に対して制御信号が単調変化する。したがって、第２実
施例では、Ｑスイッチレーザの発振モードとＱスイッチ
パルス発振前の共振器モードとの差が小さい（あるいは
双方がほぼ一致している）場合、ピエゾ素子４への印加
電圧を常時変化させることなく、フィードバック制御に
より制御信号が０に近づくように共振器長を制御し、Ｑ
スイッチレーザ装置本体１１の発振周波数とシードレー
ザ光の周波数とを高精度に一致させることができる。

【００４５】第１実施例および第２実施例では、シード
レーザ光（ｐ偏光）の偏光方位、ひいてはＱスイッチレ
ーザ装置本体１１からの発振レーザ光（ｐ偏光）の偏光
方位に直交する偏光方位を有する直線偏光をモニターレ
ーザ光（ｓ偏光）として用いている。この構成により、
Ｑスイッチレーザ装置本体１１からの発振レーザ光がレ
ーザ共振器からの反射モニターレーザ光へ混入してディ
テクタ２０に達するのを実質的に回避することができ、
良好なＳ／Ｎ比で反射モニターレーザ光の強度を検出す
ることができる。なお、Ｑスイッチレーザ装置本体１１
の光軸上に配置された偏光ビームスプリッター１９で
は、ｓ偏光成分からなる反射モニターレーザ光のみが反
射されるため、偏光ビームスプリッター１９の挿入によ
るＱスイッチレーザ出力の低下も回避することができ
る。

【００４６】ところで、発振レーザ光が反射モニターレ
ーザ光へ混入するのをさらに確実に回避する必要がある
場合には、ｓ偏光を透過してｐ偏光を反射する特性を有
する偏光子をディテクタ２０とハーフミラー１８との間
の光路中に付設し、ノイズ成分となるｐ偏光の消光比を
向上させることが好ましい。あるいは、ディテクタ２０
にゲートを掛けることにより、Ｑスイッチパルス発振の
間は反射モニターレーザ光の強度を検出しないように構
成し、発振レーザ光の反射モニターレーザ光への混入を
回避することもできる。

【００４７】また、第１実施例および第２実施例では、
出力ミラーに取り付けられたピエゾ素子を用いてレーザ
共振器長を変化させているが、他の適当な方法によりレ
ーザ共振器長を変化させることができることは明らかで
ある。さらに、第１実施例および第２実施例では、レー
ザ装置本体としてＱスイッチパルスレーザを用いるとと
もにインジェクションシードを行う例に基づいて本発明
を説明している。しかしながら、Ｑスイッチレーザ装置
本体１１に代えて、その他のパルスレーザや連続発振レ
ーザを用いることができる。この場合、パルスレーザに
対してはインジェクションシードにより周波数選択を行
い、連続発振レーザに対してはインジェクションロック
により周波数選択を行うことになる。また、インジェク
ションシード以外の他の周波数選択手段を用いて、レー
ザ発振周波数を所望の周波数に同調させてもよい。

【００４８】図８は、本発明の第３実施例にかかるレー
ザ装置の構成を概略的に示す図である。第３実施例は、
本出願人の出願にかかる特開平８−３３４８０３号公報
に開示された紫外レーザ光源を構成する各レーザユニッ
トに本発明の第１実施例を適用した例である。

【００４９】図８に示すように、第３実施例のレーザ装
置は、並列的に縦横配置された１００個のレーザユニッ
ト本体と、モニターレーザ光およびシードレーザ光を供
給するためのレーザ光源８２とを備えている。レーザ光
源８２から射出されたレーザ光は、図示を省略したアイ
ソレータおよび１／２波長板を介して、偏光ビームスプ
リッターのような偏光子８３に入射する。ここで、各レ
ーザユニット本体は第１実施例のＱスイッチレーザ装置
本体１１に対応し、レーザ光源８２は第１実施例のレー
ザ光源１２に対応し、偏光ビームスプリッター８３は第
１実施例の偏光ビームスプリッター１６に対応してい
る。

【００５０】偏光ビームスプリッター８３を透過したｐ
偏光成分からなるシードレーザ光は、１００個のパーシ
ャルリフレクタ（図８では１つのパーシャルリフレクタ
８４だけを図示している）の作用により分割され、各レ
ーザユニット本体のレーザ共振器に注入される。また、
偏光ビームスプリッター８３で反射されたｓ偏光成分か
らなるモニターレーザ光は、１００個の偏光ビームスプ
リッター（図８では１つの偏光ビームスプリッター８５
だけを図示している）のような偏光子の作用により分割
され、各レーザユニット本体のレーザ共振器に入射す
る。以下、各レーザユニットに対するシードレーザ光の
注入、モニターレーザ光の入射および反射モニターレー
ザ光の検出については共通しているので、１００個のレ
ーザユニットのうちレーザユニット本体８１を有するレ
ーザユニットに着目して第３実施例を説明する。

【００５１】偏光ビームスプリッター８３を透過したｐ
偏光成分からなるシードレーザ光は、パーシャルリフレ
クタ８４で反射され、偏光ビームスプリッター８５を透
過した後に、レーザユニット本体８１のレーザ共振器に
注入される。また、偏光ビームスプリッター８３で反射
されたｓ偏光成分からなるモニターレーザ光は、ハーフ
ミラーのようなパーシャルリフレクタ８６を透過し、偏
光ビームスプリッター８５で反射された後、レーザユニ
ット本体８１のレーザ共振器に入射する。

【００５２】レーザユニット本体８１のレーザ共振器か
ら反射されたモニターレーザ光は、偏光ビームスプリッ
ター８５で反射され、ハーフミラー８６で反射された後
に、ディテクタ８７に達する。なお、ｓ偏光を透過させ
且つｐ偏光を反射する特性を有する偏光子８８をハーフ
ミラー８６とディテクタ８７との間の光路中に配置し、
ノイズ成分となるｐ偏光（レーザユニット本体８１から
の発振レーザ光）の消光比を向上させることが好まし
い。ディテクタ８７では、レーザユニット本体８１のレ
ーザ共振器からの反射モニターレーザ光の強度を検出
し、検出した強度変化に対応する強度信号を制御部８９
に供給する。制御部８９は、ディテクタ８７からの強度
信号に基づき、ピエゾ駆動部８０がレーザユニット本体
８１内のピエゾ素子に印加する電圧を制御する。

【００５３】こうして、第３実施例のレーザ装置では、
第１実施例の制御方法にしたがって反射モニターレーザ
光の強度が最小になるように各レーザユニット本体のレ
ーザ共振器長を制御し、各レーザユニット本体の発振周
波数をシードレーザ光の周波数にほぼ一致させることが
できる。その結果、各レーザユニット本体からの発振レ
ーザ光を合成させて最終的に得られるレーザ光は、シー
ドレーザ光の周波数にほぼ一致して狭帯域化される。換
言すると、第３実施例では、シードレーザ光の周波数に
ほぼ同調して狭帯域化された単一周波数レーザ発振を行
うレーザアレイを実現することができる。なお、第３実
施例において、第１実施例の第２変形例の制御方法にし
たがって、反射モニターレーザ光の強度が所定の増減傾
向にしたがって所定の強度に近づくように、各レーザユ
ニット本体の共振器長を制御してもよい。

【００５４】図９は、本発明の第４実施例にかかるレー
ザ装置の構成を概略的に示す図である。第４実施例は、
本出願人の出願にかかる特開平８−３３４８０３号公報
に開示された紫外レーザ光源を構成する各レーザユニッ
トに本発明の第２実施例を適用した例である。

【００５５】図９に示すように、第４実施例のレーザ装
置は、並列的に縦横配置された１００個のレーザユニッ
ト本体と、モニターレーザ光およびシードレーザ光を供
給するためのレーザ光源９２とを備えている。レーザ光
源９２から射出されたレーザ光は、図示を省略したアイ
ソレータおよび１／２波長板を介して、偏光ビームスプ
リッターのような偏光子９３に入射する。ここで、各レ
ーザユニット本体は第２実施例のＱスイッチレーザ装置
本体１１に対応し、レーザ光源９２は第２実施例のレー
ザ光源１２に対応し、偏光ビームスプリッター９３は第
２実施例の偏光ビームスプリッター１６に対応してい
る。

【００５６】偏光ビームスプリッター９３を透過したｐ
偏光成分からなるシードレーザ光は、１００個のパーシ
ャルリフレクタ（図９では１つのパーシャルリフレクタ
９４だけを図示している）の作用により分割され、各レ
ーザユニット本体のレーザ共振器に注入される。また、
偏光ビームスプリッター９３で反射されたｓ偏光成分か
らなるモニターレーザ光は、１００個の偏光ビームスプ
リッター（図９では１つの偏光ビームスプリッター９５
だけを図示している）のような偏光子の作用により分割
され、各レーザユニット本体のレーザ共振器に入射す
る。以下、各レーザユニットに対するシードレーザ光の
注入、モニターレーザ光の入射および反射モニターレー
ザ光の検出については共通しているので、１００個のレ
ーザユニットのうちレーザユニット本体９１を有するレ
ーザユニットに着目して第４実施例を説明する。

【００５７】偏光ビームスプリッター９３を透過したｐ
偏光成分からなるシードレーザ光は、パーシャルリフレ
クタ９４で反射され、偏光ビームスプリッター９５を透
過した後に、レーザユニット本体９１のレーザ共振器に
注入される。また、偏光ビームスプリッター９３で反射
されたｓ偏光成分からなるモニターレーザ光は、ＥＯモ
ジュレータ（電気光学変調器）９６に入射する。ＥＯモ
ジュレータ９６は、発振器９７から供給される信号に基
づきＥＯ駆動部９８を介して駆動されるように構成され
ている。ＥＯモジュレータ９６を介して位相変調された
モニターレーザ光は、ハーフミラーのようなパーシャル
リフレクタ９９を透過し、偏光ビームスプリッター９５
で反射された後に、レーザユニット本体９１のレーザ共
振器に入射する。

【００５８】レーザユニット本体９１のレーザ共振器か
ら反射されたモニターレーザ光は、偏光ビームスプリッ
ター９５で反射され、ハーフミラー９９で反射された後
に、ディテクタ１００に達する。なお、ｓ偏光を透過さ
せ且つｐ偏光を反射する特性を有する偏光子１０１をハ
ーフミラー９９とディテクタ１００との間の光路中に配
置し、ノイズ成分となるｐ偏光（レーザユニット９１か
らの発振レーザ光）の消光比を向上させることが好まし
い。ディテクタ１００では、レーザユニット本体９１の
レーザ共振器からの反射モニターレーザ光の強度を検出
し、検出した光強度変化に対応する強度信号をミキサー
１０２に供給する。ミキサー１０２では、ディテクタ１
００から供給される信号と発振器９７から供給される信
号とに基づいて、反射モニターレーザ光の強度変化を変
調周波数で同期検波し、同期検波で得られた信号を制御
部１０３に供給する。制御部１０３は、ミキサー１０２
から供給された制御信号に基づき、ピエゾ駆動部９０が
レーザユニット本体９１内のピエゾ素子に印加する電圧
を制御する。

【００５９】こうして、第４実施例のレーザ装置では、
第２実施例の制御方法にしたがって同期検波して得られ
た制御信号が０になるように各レーザユニット本体の共
振器長を制御し、各レーザユニット本体の発振周波数を
シードレーザ光の周波数にほぼ一致させることができ
る。その結果、各レーザユニット本体からの発振レーザ
光を合成させて最終的に得られるレーザ光は、シードレ
ーザ光の周波数にほぼ一致して狭帯域化される。換言す
ると、第４実施例においても第３実施例と同様に、シー
ドレーザ光の周波数にほぼ同調して狭帯域化された単一
の周波数でレーザ発振を行うレーザアレイを実現するこ
とができる。

【００６０】また、第３実施例および第４実施例のレー
ザ装置では、並列的に配置された複数のレーザユニット
本体から出力されたレーザ光を合成させて１つのレーザ
光を出力するので、各レーザユニット本体からの出力が
小さくても最終的に得られるレーザ光の出力を高くする
とともに、出力レーザ光のパルスタイミングをずらすこ
とにより空間的コヒーレンスを低くすることができる。
その結果、たとえば半導体露光装置の光源として十分な
出力と低コヒーレンスとを備えたレーザ装置を実現する
ことができる。

【００６１】図１０は、本発明の第５実施例にかかるレ
ーザ装置の構成を概略的に示す図である。単一周波数レ
ーザ発振を行うレーザ装置では、第１実施例〜第４実施
例のようなインジェクションシードにより周波数同調を
行う方式や、周波数同調素子（波長選択素子）であるエ
タロンをレーザ共振器中に挿入する方式などが用いられ
る。これに対し、本出願人の出願にかかる特願平９−１
０９７４７号を基にした特許出願の明細書および図面に
は、次に説明する発明が開示されている。レーザ媒体の
利得スペクトルとレーザ共振器の共振周波数とでレーザ
発振可能な周波数が決められるが、そのレーザ発振可能
な周波数（共振器モード周波数）の全てに対してレーザ
共振器の損失が大きい状態と、特定の周波数のみレーザ
共振器の損失が小さくなる状態とを交互に切り換える状
態変化手段について記載されている。この状態変化手段
は、光学素子とその光学素子に電圧を印加する電圧印加
手段とを有している。この光学素子は、電気光学効果を
有した物質で構成されており、この光学素子に対して電
圧を印加することで、この光学素子を挿入したレーザ共
振器は、特定の周波数のみレーザ発振可能となり、電圧
が無印加の状態では、レーザ発振可能な全ての周波数に
対して発振を抑制する状態となる。なお、以下の実施例
では、この光学素子（以下、「エタロンＱスイッチ」と
いう）を内蔵することで単一の周波数でのレーザ発振が
可能となったレーザ装置（以下、「エタロンＱスイッチ
レーザ装置」という）について説明する。

【００６２】このエタロンＱスイッチレーザ装置では、
小型のＱスイッチによって低電圧で迅速なＱスイッチ動
作を行うことができ、高繰り返しによる短パルスレーザ
発振とエタロン機能による単一周波数でのレーザ発振と
を同時に実現することができる。しかしながら、特願平
９−１０９７４７号明細書および図面には、エタロンＱ
スイッチレーザ装置のレーザ共振器長を制御してその発
振周波数をエタロンＱスイッチの共鳴周波数に一致させ
る方法は述べられていない。以下、第５実施例および第
６実施例は、特願平９−１０９７４７号明細書および図
面に開示されたエタロンＱスイッチレーザ装置に本発明
のレーザ共振器長制御方法を適用した例である。

【００６３】図１０のレーザ装置は、エタロンＱスイッ
チレーザ装置本体２１１と、モニターレーザ光を供給す
るためのレーザ光源２１２とを備えている。エタロンＱ
スイッチレーザ装置本体２１１は、レーザ媒体２０１
と、出力ミラー２０２と、レーザ媒体２０１と出力ミラ
ー２０２との間に配置されたエタロンＱスイッチ２０３
とを備えている。ここで、エタロンＱスイッチ２０３に
は電気光学効果を有する材料としてＢＢＯ結晶が用いら
れ、レーザ共振器の光軸に沿って２ｍｍの長さを有し、
光軸と直交する方向に沿って２ｍｍの厚さを有する。エ
タロンＱスイッチ２０３の入射面および射出面（光軸に
垂直な面）には反射率Ｒ_et＝０．９５の反射膜がコーテ
ィングされている。

【００６４】こうして、エタロンＱスイッチ２０３の入
射面に入射した光が一対の反射膜の間で複数回に亘って
反射を繰り返して干渉することによって、通常のエタロ
ンと同様の周波数選択作用を果たすように構成されてい
る。また、エタロンＱスイッチ２０３の入射面および射
出面とは異なる一対の対向面には電極が設けられ、一方
の電極にはエタロンＱスイッチ２０３に電圧を印加する
ための電源２０５が接続されている。なお、入射面およ
び射出面からの反射光による不要な共振を回避するため
に、入射面および射出面の法線がレーザ共振器の光軸に
対して僅かに傾くようにエタロンＱスイッチ２０３が配
置されている。

【００６５】また、レーザ媒体２０１にはＮｄ³⁺ドープ
ＹＶＯ₄ 結晶（発振波長λ＝１．０６μｍ）が用いら
れ、その励起光入射端面（図１０中右側の面）には反射
膜が形成されている。こうして、レーザ媒体２０１の励
起光入射端面に形成された反射膜と出力ミラー２０２と
で、レーザ共振器が構成されている。なお、第５実施例
においては、レーザ共振器長をＬ＝３０ｍｍとしてい
る。また、出力ミラー２０２にはピエゾ素子２０４が取
り付けられ、このピエゾ素子２０４はピエゾ駆動部２１
３からの電圧印加によって駆動されるように構成されて
いる。

【００６６】一方、レーザ光源２１２は、安定化された
単一周波数のレーザ光を連続発振する。レーザ光源２１
２として、たとえば半導体レーザやモノリシックのＹＡ
Ｇレーザ（ＣＷ小型ＹＶＯ₄ レーザ）などを用いること
ができる。レーザ光源２１２から射出されたモニターレ
ーザ光は、戻り光を遮断するためのアイソレータ２１４
および１／２波長板２１５を介して、図１０の紙面に垂
直な偏光方位を有する直線偏光（ｓ偏光）になる。１／
２波長板２１５を介してｓ偏光になったモニターレーザ
光は、ハーフミラーのようなパーシャルリフレクター２
１６で反射された後、偏光ビームスプリッターのような
偏光子２１７に入射する。

【００６７】偏光ビームスプリッター２１７は、図１０
の紙面に平行な偏光方位を有する直線偏光（ｐ偏光）を
透過し、図１０の紙面に垂直な偏光方位を有する直線偏
光（ｓ偏光）を反射するように配置されている。したが
って、ｓ偏光状態のモニターレーザ光は、偏光ビームス
プリッター２１７で反射された後、エタロンＱスイッチ
レーザ装置本体２１１のレーザ共振器に入射する。エタ
ロンＱスイッチレーザ共振器から反射されたモニターレ
ーザ光は、偏光ビームスプリッター２１７で反射され、
ハーフミラー２１６を透過した後に、ディテクタ２１８
に達する。ディテクタ２１８では、エタロンＱスイッチ
レーザ共振器からの反射モニターレーザ光の強度を検出
し、検出した光強度変化に対応する強度信号を制御部２
１９に供給する。制御部２１９は、ディテクタ２１８か
らの強度信号に基づき、ピエゾ素子２０４への印加電圧
を制御する。

【００６８】図１１は、第５実施例のエタロンＱスイッ
チパルスレーザの共振器モードを実線で示すとともに、
利得媒体の利得曲線を破線で示す図である。また、図１
２は、第５実施例のエタロンＱスイッチに電圧が印加さ
れている状態（ＯＮ状態）における透過率を周波数の関
数として実線で示すとともに、エタロンＱスイッチに電
圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）における透過
率を周波数の関数として破線で示す図である。なお、図
１１の横軸で示す周波数と図１２の横軸で示す周波数と
は互いに対応している。

【００６９】図１１に示す共振スペクトル（縦モード）
および利得スペクトルは、レーザ共振器を構成する高反
射ミラー（レーザ媒体２０１に形成された反射膜）の反
射率をＲ１＝０．９９７とし、出力ミラー２の反射率を
Ｒ２＝０．７として計算した結果である。図１１に示す
ように、レーザ共振器の共振器モード間隔は５ＧＨｚで
あり、利得媒体（第５実施例ではＹＶＯ₄ 結晶中にドー
プされたＮｄ³⁺）の利得幅（レーザの発振可能範囲）は
約１５ＧＨｚである。したがって、エタロンＱスイッチ
２０３においてエタロンの機能を動作させることなくＱ
スイッチの機能のみを動作させた場合、エタロンＱスイ
ッチレーザ装置本体２１１は、利得媒体の利得幅内の３
本の共振器モード周波数で発振可能である。

【００７０】第５実施例では、エタロンの機能を有した
Ｑスイッチ２０３に電圧を印加することにより、レーザ
装置本体２１１からの発振周波数の選択すなわち単一周
波数発振が行われる。図１２の破線を参照すると、エタ
ロンＱスイッチ２０３に電圧が印加されない状態では、
エタロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数（透過率のピー
クに対応する周波数）が共振器モード周波数のいずれに
も一致しない。その結果、全ての共振器モード周波数に
対する共振器の損失が大き（Ｑ値が小さ）すぎて、レー
ザ発振が起こることなく、励起エネルギが蓄えられる。
この状態からエタロンＱスイッチ２０３に電圧を印加す
ると、図１２において実線で示すように、エタロンＱス
イッチ２０３の共鳴周波数が共振器モード周波数の１つ
と一致する。その結果、この共振器モード周波数に対す
るレーザ共振器の損失が小さく（Ｑ値が大きく）なり、
この共振器モード周波数で単一周波数レーザ発振が起こ
る。このように、エタロンＱスイッチ２０３は、Ｑスイ
ッチ素子の機能と発振周波数の選択機能とをともに備え
ている。

【００７１】なお、エタロンＱスイッチ２０３の挿入角
度および温度は、エタロンＱスイッチ２０３の共鳴周波
数が所望のレーザ発振周波数に一致するように設定され
る。さらに、エタロンＱスイッチレーザ装置本体２１１
が所望の発振周波数の範囲内で狭帯域化された単一周波
数レーザ発振することを可能にするために、レーザ共振
器長を制御して共振器モード周波数を所望の周波数に一
致させる。レーザ共振器長の理想値からのずれは、第１
実施例と同様に、レーザ共振器からの反射モニターレー
ザ光の強度変化に基づいて判断する。モニターレーザ光
（連続発振光）はエタロンＱスイッチレーザ装置本体２
１１に定常的に入射され、その反射光はレーザ共振器の
損失が大きい（Ｑ値が小さい）状態で検出される。

【００７２】図１３は、第５実施例におけるピエゾ素子
への印加電圧とモニターレーザ光に対するレーザ共振器
の反射率との関係を示す図である。図１３において、縦
軸はレーザ共振器の反射率を示し、横軸はエタロンＱス
イッチパルスレーザ装置本体２１１の発振周波数とエタ
ロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数との周波数差を示し
ている。エタロンＱスイッチレーザ装置本体２１１の発
振周波数とエタロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数とが
一致した状態は、レーザ共振器からのモニターレーザ光
の反射率が最小になることから判別することができる。
第５実施例では、Ｑスイッチ反射率の周波数特性を反映
して、反射率が最小になる位置とレーザ共振器長が理想
値となる位置とが僅かにずれている。換言すると、レー
ザ共振器からのモニターレーザ光の反射率が最小になる
ようにレーザ共振器長を制御しても、エタロンＱスイッ
チレーザ装置本体２１１の発振周波数とエタロンＱスイ
ッチ２０３の共鳴周波数とは厳密には一致しない。しか
しながら、この程度の周波数ずれは、露光装置を含むマ
イクロマシンイニングや検査機等などのように発振レー
ザの周波数狭帯域化を必要とする応用分野において充分
小さい。

【００７３】このように、レーザ共振器の反射率が最小
になる位置とレーザ共振器長が理想値となる位置との差
が比較的小さい（あるいは双方が一致する）場合には、
ピエゾ素子２０４への印加電圧を微小振り幅だけ常時変
化させながらディテクタ２１８で検出された反射モニタ
ーレーザ光の強度変化を参照することによって、反射モ
ニターレーザ光の強度が最小に近づくようにレーザ共振
器長の制御を行う。そして、このようなレーザ共振器長
の制御動作を常時繰り返し行うことにより、エタロンＱ
スイッチレーザ装置本体２１１の発振周波数をエタロン
Ｑスイッチ２０３の共鳴周波数にほぼ一致させて、所望
の周波数で狭帯域化された単一周波数レーザ発振を行う
ことができる。

【００７４】なお、エタロンＱスイッチ２０３の挿入角
度および温度は、電圧が印加された状態においてモニタ
ーレーザ光の反射率が最小になるように設定することで
調整できる。この状態において、エタロンＱスイッチ２
０３の共鳴周波数がエタロンＱスイッチレーザ装置本体
２１１の所望の発振周波数に一致し、この所望の周波数
に対する共振器の損失がほとんど無くなる。

【００７５】ところで、レーザ共振器の反射率が最小に
なる位置とレーザ共振器長が理想値となる位置との差が
比較的大きい場合には、第１実施例の第２変形例と同様
に、レーザ共振器からの反射モニターレーザ光の強度が
所定の増減傾向にしたがって所定の強度に近づくように
レーザ共振器長を常に変化させることによって、エタロ
ンＱスイッチレーザ装置本体２１１の発振周波数とエタ
ロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数とをほぼ一致させる
ことができる。また、レーザ共振器の反射率が最小にな
る位置とレーザ共振器長が理想値となる位置との差が比
較的小さい場合には、第２実施例と同様に同時検波して
得られる制御信号が０になるようにレーザ共振器長を制
御することによって、エタロンＱスイッチレーザ装置本
体２１１の発振周波数とエタロンＱスイッチ２０３の共
鳴周波数とを高精度に一致させることができる。

【００７６】図１４は、本発明の第６実施例にかかるレ
ーザ装置の構成を概略的に示す図である。第６実施例
は、第５実施例と類似の構成を有する。しかしながら、
第５実施例では無変調の反射モニターレーザ光の強度変
化に直接対応する制御信号に基づいてレーザ共振器長の
制御を行っているが、第６実施例ではレーザ共振器長を
変位変調させ反射モニターレーザ光の強度変化を変調周
波数で同期検波して得られた制御信号に基づいてレーザ
共振器長の制御を行っている。図１４において、第５実
施例の構成要素と同じ機能を有する要素には図１０と同
じ参照符号を付している。以下、第５実施例との相違点
に着目して第６実施例を説明する。

【００７７】第６実施例において、レーザ光源２１２か
ら射出されたモニターレーザ光は、アイソレータ２１４
および１／２波長板２１５を介して、図１４の紙面に垂
直な偏光方位を有するｓ偏光になる。１／２波長板２１
５を介してｓ偏光になったモニターレーザ光は、ハーフ
ミラー２１６および偏光ビームスプリッター２１７で反
射され、エタロンＱスイッチレーザ装置本体２１１のレ
ーザ共振器に入射する。エタロンＱスイッチレーザ共振
器から反射されたモニターレーザ光は、偏光ビームスプ
リッター２１７で反射され、ハーフミラー２１６を透過
した後に、ディテクタ２１８に達する。ディテクタ２１
８では、エタロンＱスイッチレーザ共振器からの反射モ
ニターレーザ光の強度を検出し、検出した光強度変化に
対応する強度信号をミキサー２２０に供給する。

【００７８】一方、ピエゾ駆動部２１３は、発振器２２
１から供給される信号に基づいて、レーザ共振器長を変
位変調させる。ミキサー２２０では、ディテクタ２１８
から供給される信号と発振器２２１から供給される信号
とに基づいて、反射モニターレーザ光の強度変化を変位
変調における変調周波数で同期検波し、同期検波で得ら
れた信号を制御部２１９に供給する。制御部２１９は、
ミキサー２２０から供給された制御信号に基づき、ピエ
ゾ駆動部２１３がピエゾ素子２０４に印加する電圧を制
御する。

【００７９】図１５は、第６実施例において同期検波に
より得られた信号の周波数特性を示す図である。図１５
において、縦軸は同期検波により得られた信号を示し、
横軸はエタロンＱスイッチレーザ装置本体２１１の発振
周波数とエタロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数との周
波数差を示している。図１５を参照すると、レーザ共振
器長を変位変調させ且つ反射モニターレーザ光の強度変
化を変調周波数で同期検波することにより、図１３に示
すレーザ共振器の反射率の微分特性を検出していること
がわかる。第６実施例のレーザ装置ではエタロンＱスイ
ッチが挿入されているため、反射モニターレーザ光の強
度変化にはエタロンＱスイッチの反射率の周波数特性も
反映されている。この点を考慮して、パルスレーザ発振
時に所望の周波数の光が得られるような最適な信号値を
得て、その最適な信号値になるようにレーザ共振器の共
振器長を変化させることにより、所望の周波数でレーザ
発振が行われるようにしている。

【００８０】第６実施例では、レーザ共振器長を変位変
調させ且つ反射モニターレーザ光の強度変化を変調周波
数で同期検波して得られる信号を制御信号としてレーザ
共振器長の制御を行っているので、Ｑスイッチレーザ装
置本体２１１の発振周波数とエタロンＱスイッチ２０３
の共鳴周波数とが一致する状態において制御信号がほぼ
０となり、その近傍においてピエゾ素子４への印加電圧
の微小増加に対して制御信号が明瞭に単調増加する。し
たがって、第６実施例では、Ｑスイッチレーザの発振モ
ードとＱスイッチパルス発振前の共振器モードとの差が
小さい（あるいは双方がほぼ一致している）場合、ピエ
ゾ素子２０４への印加電圧を常時変化させることなく、
フィードバック制御により制御信号が０に近づくように
共振器長を制御し、Ｑスイッチレーザ装置本体２１１の
発振周波数とエタロンＱスイッチ２０３の共鳴周波数と
を高精度にほぼ一致させることができる。

【００８１】さらに、第６実施例において同期検波によ
り得られる信号には、レーザ共振器長の変位に伴う反射
率の変化のみが反映される。したがって、図１３に示し
たようなＱスイッチ素子反射率の周波数依存性や、温度
変化等によるＱスイッチ素子反射率の変化の影響を受け
ない制御信号を検出することができる。なお、第５実施
例および第６実施例では、電気光学効果を有するエタロ
ンＱスイッチを使用した場合について述べている。しか
しながら、Ｑスイッチを構成する光学素子とエタロンを
構成する光学素子とを組み合わせた従来のレーザ装置に
も第５実施例および第６実施例の制御方法を適用するこ
とができる。

【００８２】図１６は、本発明の第７実施例にかかるレ
ーザ装置の構成を概略的に示す図である。第７実施例
は、本出願人の出願にかかる特開平８−３３４８０３号
公報に開示された紫外レーザ光源を構成する各レーザユ
ニットに本発明の第５実施例を適用した例である。

【００８３】図１６に示すように、第７実施例のレーザ
装置は、並列的に縦横配置された１００個のレーザユニ
ット本体と、モニターレーザ光を供給するためのレーザ
光源２８２とを備えている。レーザ光源２８２から射出
されたモニターレーザ光は、図示を省略したアイソレー
タおよび１／２波長板を介してｓ偏光となる。ここで、
各レーザユニット本体は第５実施例のエタロンＱスイッ
チレーザ装置本体２１１に対応し、レーザ光源２８２は
第５実施例のレーザ光源２１２に対応している。ｓ偏光
となったモニターレーザ光は、１００個のパーシャルリ
フレクタ（図１６では１つのパーシャルリフレクタ２８
３だけを図示している）の作用により分割され、各レー
ザユニット本体のレーザ共振器に入射する。

【００８４】以下、各レーザユニットにおけるモニター
レーザ光の入射および反射モニターレーザ光の検出につ
いては共通しているので、１００個のレーザユニットの
うちレーザユニット本体２８１を有する１つのレーザユ
ニットに着目して第７実施例を説明する。パーシャルリ
フレクタ２８３を透過したｓ偏光状態のモニターレーザ
光は、偏光ビームスプリッターのような偏光子２８４に
入射する。偏光ビームスプリッター２８４は、ｐ偏光を
透過させ且つｓ偏光を反射するように配置されている。
したがって、偏光ビームスプリッター２８４で反射され
たモニターレーザ光は、レーザユニット本体２８１のレ
ーザ共振器に入射する。

【００８５】レーザユニット本体２８１のレーザ共振器
から反射されたモニターレーザ光は、偏光ビームスプリ
ッター２８４で反射され、パーシャルリフレクタ２８３
で反射された後に、ディテクタ２８５に達する。なお、
ｓ偏光を透過させ且つｐ偏光を反射する特性を有する偏
光子２８６をパーシャルリフレクタ２８３とディテクタ
２８５との間の光路中に配置し、ノイズ成分となるｐ偏
光（レーザユニット本体２８１からの発振レーザ光）の
消光比を向上させることが好ましい。ディテクタ２８５
では、レーザユニット本体２８１のレーザ共振器からの
反射モニターレーザ光の強度を検出し、検出した光強度
変化に対応した強度信号を制御部２８７に供給する。制
御部２８７は、ディテクタ２８５からの強度信号に基づ
き、ピエゾ駆動部２８０がレーザユニット本体２８１内
のピエゾ素子に印加する電圧を制御する。

【００８６】こうして、第７実施例のレーザ装置では、
第５実施例の制御方法にしたがって反射モニターレーザ
光の強度が最小になるように各レーザユニット本体のレ
ーザ共振器長を制御し、各レーザユニット本体の発振周
波数をエタロンＱスイッチの共鳴周波数にほぼ一致させ
ることができる。その結果、各レーザユニットからの発
振レーザ光を合成させて最終的に得られるレーザ光は、
エタロンＱスイッチの共鳴周波数にほぼ一致して狭帯域
化される。換言すると、第７実施例では、エタロンＱス
イッチの共鳴周波数にほぼ同調して狭帯域化された単一
周波数レーザ発振を行うレーザアレイを実現することが
できる。

【００８７】図１７は、本発明の第８実施例にかかるレ
ーザ装置の構成を概略的に示す図である。第８実施例
は、本出願人の出願にかかる特開平８−３３４８０３号
公報に開示された紫外レーザ光源を構成する各レーザユ
ニットに本発明の第６実施例を適用した例である。

【００８８】図１７に示すように、第８実施例のレーザ
装置は、並列的に縦横配置された１００個のレーザユニ
ット本体と、モニターレーザ光を供給するためのレーザ
光源２９２とを備えている。レーザ光源２９２から射出
されたモニターレーザ光は、図示を省略したアイソレー
タおよび１／２波長板を介してｓ偏光となる。ここで、
各レーザユニット本体は第６実施例のエタロンＱスイッ
チパルスレーザ装置本体２１１に対応し、レーザ光源２
９２は第６実施例のレーザ光源２１２に対応している。
ｓ偏光となったモニターレーザ光は、１００個のパーシ
ャルリフレクタ（図１７では１つのパーシャルリフレク
タ２９３だけを図示している）の作用により分割され、
各レーザユニット本体のレーザ共振器に入射する。以
下、各レーザユニットにおけるモニターレーザ光の入射
および反射モニターレーザ光の検出については共通して
いるので、１００個のレーザユニットのうちレーザユニ
ット本体２９１を有する１つのレーザユニットに着目し
て第８実施例を説明する。

【００８９】パーシャルリフレクタ２９３を透過したｓ
偏光状態のモニターレーザ光は、偏光ビームスプリッタ
ーのような偏光子２９４に入射する。偏光ビームスプリ
ッター２９４は、ｐ偏光を透過させ且つｓ偏光を反射す
るように配置されている。したがって、偏光ビームスプ
リッター２９４で反射されたモニターレーザ光は、レー
ザユニット本体２９１のレーザ共振器に入射する。レー
ザユニット本体２９１のレーザ共振器から反射されたモ
ニターレーザ光は、偏光ビームスプリッター２９４で反
射され、パーシャルリフレクタ２９３で反射された後
に、ディテクタ２９５に達する。なお、ｓ偏光を透過さ
せ且つｐ偏光を反射する特性を有する偏光子２９６をパ
ーシャルリフレクタ２９３とディテクタ２９５との間の
光路中に配置し、ノイズ成分となるｐ偏光（レーザユニ
ット本体２９１からの発振レーザ光）の消光比を向上さ
せることが好ましい。

【００９０】ディテクタ２９５では、レーザユニット本
体２９１のレーザ共振器からの反射モニターレーザ光の
強度を検出し、検出した光強度変化に対応した強度信号
をミキサー２９７に供給する。一方、ピエゾ駆動部２９
０は、発振器２９８から供給される信号に基づいて、レ
ーザユニット本体２９１のレーザ共振器長を変位変調さ
せる。ミキサー２９７では、ディテクタ２９５から供給
される信号と発振器２９８から供給される信号とに基づ
いて、反射モニターレーザ光の強度変化を変位変調にお
ける変調周波数で同期検波し、同期検波で得られた信号
を制御部２９９に供給する。制御部２９９は、ミキサー
２９７から供給された制御信号に基づき、ピエゾ駆動部
２９０がレーザユニット本体２９１内のピエゾ素子に印
加する電圧を制御する。

【００９１】こうして、第８実施例のレーザ装置では、
第６実施例の制御方法にしたがって同期検波して得られ
た制御信号が０になるように各レーザユニット本体の共
振器長を制御し、各レーザユニット本体の発振周波数を
エタロンＱスイッチの共鳴周波数にほぼ一致させること
ができる。その結果、各レーザユニット本体からの発振
レーザ光を合成させて最終的に得られるレーザ光は、エ
タロンＱスイッチの共鳴周波数にほぼ一致して狭帯域化
される。換言すると、第８実施例では、エタロンＱスイ
ッチの共鳴周波数にほぼ同調して狭帯域化された単一周
波数レーザ発振を行うレーザアレイを実現することがで
きる。

【００９２】また、第７実施例および第８実施例のレー
ザ装置では、並列的に配置された複数のレーザユニット
本体から出力されたレーザ光を合成させているので、各
レーザユニット本体からの出力が小さくても最終的に得
られるレーザ光の出力を高くするとともに、空間的コヒ
ーレンスを低くすることができる。その結果、たとえば
半導体露光装置の光源として十分な出力と低コヒーレン
スとを備えたレーザ装置を実現することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、所定
の周波数を有するレーザ光をモニターレーザ光としてレ
ーザ共振器に入射させ、レーザ共振器から反射されたモ
ニターレーザ光の強度変化に基づいて共振器長を高精度
に制御する。この制御方法により、共振器モード周波数
の１つをモニターレーザ光の周波数にほぼ一致させるこ
とができ、その結果レーザ発振周波数を所望の周波数に
同調させてレーザ発振を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかるレーザ装置の構成
を概略的に示す図である。

【図２】第１実施例のＱスイッチパルスレーザの共振器
モードを実線で示すとともに、利得媒体の利得曲線を破
線で示す図である。

【図３】第１実施例におけるピエゾ素子への印加電圧と
モニターレーザ光に対するレーザ共振器の反射率との関
係を示す図である。

【図４】第１実施例の図３に対応する図であって、Ｑス
イッチレーザ装置本体の発振モード周波数νがＱスイッ
チパルス発振前の共振器モードの中心周波数ν_m よりも
６０ＭＨｚだけ大きい場合のピエゾ素子への印加電圧と
レーザ共振器の反射率との関係を示す図である。

【図５】第１実施例の図３に対応する図であって、Ｑス
イッチレーザ装置本体の発振モード周波数νがＱスイッ
チパルス発振前の共振器モードの中心周波数ν_m よりも
６０ＭＨｚだけ小さい場合のピエゾ素子への印加電圧と
レーザ共振器の反射率との関係を示す図である。

【図６】本発明の第２実施例にかかるレーザ装置の構成
を概略的に示す図である。

【図７】第２実施例におけるピエゾ素子への印加電圧と
同期検波により得られた信号との関係を示す図である。

【図８】本発明の第３実施例にかかるレーザ装置の構成
を概略的に示す図である。

【図９】本発明の第４実施例にかかるレーザ装置の構成
を概略的に示す図である。

【図１０】本発明の第５実施例にかかるレーザ装置の構
成を概略的に示す図である。

【図１１】第５実施例のエタロンＱスイッチパルスレー
ザの共振器モードを実線で示すとともに、利得媒体の利
得曲線を破線で示す図である。

【図１２】第５実施例のエタロンＱスイッチに電圧が印
加されている状態（ＯＮ状態）における透過率を周波数
の関数として実線で示すとともに、エタロンＱスイッチ
に電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ状態）における
透過率を周波数の関数として破線で示す図である。

【図１３】第５実施例におけるピエゾ素子への印加電圧
とモニターレーザ光に対するレーザ共振器の反射率との
関係を示す図である。

【図１４】本発明の第６実施例にかかるレーザ装置の構
成を概略的に示す図である。

【図１５】第６実施例において同期検波により得られた
信号の周波数特性を示す図である。

【図１６】本発明の第７実施例にかかるレーザ装置の構
成を概略的に示す図である。

【図１７】本発明の第８実施例にかかるレーザ装置の構
成を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１、２０１ レーザ媒体 ２、２０２ 出力ミラー ３ Ｑスイッチ ２０３ エタロンＱスイッチ ４、２０４ ピエゾ素子 １１、２１１ レーザ装置本体 １２、２１２ レーザ光源 １３、２１３ ピエゾ駆動部 １４、２１４ アイソレータ １５、２１５ １／２波長板 １６、１９、２１７ 偏光ビームスプリッター １７、８４、９４、２８４、２９４ パーシャルリフレ
クター １８、２１６ ハーフミラー ２０、２１８ ディテクタ ２１、２１９ 制御部 ２２ ＥＯモジュレータ ２３、２２１ 発振器 ２４ ＥＯ駆動部 ２５、２２０ ミキサー ８１、９１、２８１、２９１ レーザユニット本体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振器長を可変するための可変手段を有
   するレーザ共振器と、 前記レーザ共振器にモニター光を入射するモニター光入
   射手段と、 前記レーザ共振器から反射された前記モニター光を受光
   するモニター光受光部と、 前記モニター光受光部から得られた信号に基づき、所望
   の発振状態が得られるように前記可変手段を制御する制
   御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記レーザ共振器の共
   振器長を微小変化させながら、前記レーザ共振器から反
   射されたモニター光の強度が所定の強度に近づくよう
   に、前記可変手段を制御することを特徴とする請求項１
   に記載のレーザ装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記レーザ共振器の共
   振器長を変位変調させるための変位変調制御部を有し、 前記モニター光受光部から出力される信号を前記変位変
   調手段による変調周波数で同期検波して得られた信号に
   基づいて前記可変手段を制御することを特徴とする請求
   項１に記載のレーザ装置。
4. 【請求項４】 レーザ装置の発振周波数を所定の周波数
   に同調させてレーザ発振を行うためのレーザ装置の共振
   器長の制御方法において、 前記所定の周波数のモニター光を前記レーザ装置のレー
   ザ共振器内に入射させ、 前記レーザ共振器から反射されたモニター光の強度に基
   づいて、所望の発振状態が得られるように前記共振器長
   を変化させることを特徴とするレーザ装置の共振器長の
   制御方法。
5. 【請求項５】 前記レーザ共振器の共振器長を微小変化
   させながら、前記レーザ共振器から反射されたモニター
   光の強度が所定の強度に近づくように、前記共振器長を
   制御することを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置
   の共振器長の制御方法。
6. 【請求項６】 前記レーザ共振器の共振器長を変位変調
   させながら、前記レーザ共振器から反射されたモニター
   光の強度変化を前記共振器長の変位変調の周波数で同期
   検波して得られた信号に基づいて前記共振器長を制御す
   ることを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置の共振
   器長の制御方法。
7. 【請求項７】 並列的に配置された複数のレーザユニッ
   ト本体の発振周波数を所定の周波数に同調させて単一周
   波数でレーザ発振させ、前記複数のレーザユニット本体
   からの複数の発振レーザ光を合成して出力するレーザ装
   置における各レーザユニット本体のレーザ共振器長の制
   御方法において、 各レーザユニットに共通な１つの光源から供給された前
   記所定の周波数を有する単一周波数レーザ光を複数のレ
   ーザ光に分割し、分割された複数のレーザ光の各々をモ
   ニターレーザ光として各レーザユニット本体のレーザ共
   振器に入射させ、 各レーザユニット本体のレーザ共振器から反射されたモ
   ニターレーザ光の強度変化に基づいて各レーザユニット
   本体のレーザ共振器の共振器長を制御することによっ
   て、各レーザユニット本体の共振器モード周波数の１つ
   を前記モニターレーザ光の周波数にほぼ一致させること
   を特徴とするレーザ共振器長の制御方法。