JPH1152443A - Laser beam generating device - Google Patents

Laser beam generating device

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JPH1152443A
JPH1152443A JP21208097A JP21208097A JPH1152443A JP H1152443 A JPH1152443 A JP H1152443A JP 21208097 A JP21208097 A JP 21208097A JP 21208097 A JP21208097 A JP 21208097A JP H1152443 A JPH1152443 A JP H1152443A
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laser light
laser
wavelength
generator
solid
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JP21208097A
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Yuji Kaneda
有史 金田
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To approximate a wavelength to 248 nm, to obtain high output, to eliminate toxicity and to enhance resolution performance by obtaining an output laser beam of a specific wavelength from two laser beams. SOLUTION: A first laser beam source 1 consisting of respectively Q switch solid-state lasers is an Nd:YAG solid-state laser which generates the first laser beam of a wavelength λ1 (=946 nm). A second laser beam source 2 is an Nd: YLF solid-state laser which generates the second laser beam of a wavelength λ2 (=1047 nm). The first and second laser beams are made the same in the respective optical axes by using a dichroic mirror 3. The first and second laser beams are made incident on a sum frequency generator(SFG) 4, by which the laser beams are converted to the laser beam of a wavelength λ3 =λ1.λ2/(λ+λ2)}. The wavelength λ3 turns to about 497 nm. This laser beam is subjected to wavelength conversion to an output laser beam λ4 of λ4[=λ3/2=λ1.λ2/ 2(λ1+λ2)} in wavelength. This wavelength λ4 turns to about 248.5 nm.

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、半導体製造装置に
おける半導体ウェーハの微細加工に用いたれるステップ
式投影露光装置(ステッパ)の露光用光源、加工装置等
に適用して好適なレーザ光発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light generator suitable for use as an exposure light source, a processing device, and the like of a step type projection exposure apparatus (stepper) used for fine processing of a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】かかる露光用光源や加工装置に適用され
るレーザ光源は、その短波長化及び高出力化が強く要請
されている。この露光用光源としては、従来、波長が2
48nmのフッ化クリプトン(KrF)気体レーザが用
いられていた。
2. Description of the Related Art There is a strong demand for a laser light source used for such an exposure light source or a processing apparatus to have a shorter wavelength and a higher output. Conventionally, this light source for exposure has a wavelength of 2
A 48 nm krypton fluoride (KrF) gas laser was used.

【0003】一方、Nd:YAG(Nd3+:Y3Al5O12 , N
eodym:Yttrium Alminium Garnet)固体レーザやNd:Y
LF(Nd3+ :LiYF4 , Neodym:Yttrium Lithium Floride)
固体レーザよりのレーザ光を、非線形波長変換によって
第4高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は広く普
及してる。即ち、固体レーザよりの波長が1064nm
のレーザ光の第4高調波の波長は266nmとなる。
On the other hand, Nd: YAG (Nd 3+ : Y 3 Al 5 O 12 , N
eodym: Yttrium Alminium Garnet) solid-state laser or Nd: Y
LF (Nd 3+ : LiYF 4 , Neodym: Yttrium Lithium Floride)
2. Description of the Related Art A laser light generator that obtains a fourth harmonic from laser light from a solid-state laser by nonlinear wavelength conversion is widely used. That is, the wavelength from the solid-state laser is 1064 nm.
The wavelength of the fourth harmonic of the laser light is 266 nm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】KrF気体レーザはそ
の波長がかなり短く、しかも出力が高いので、ステップ
式投影露光装置の露光用光源に好適であるが、その反面
以下のような欠点を有している。即ち、KrF気体レー
ザは、そのKrFガスに毒性があり、ガス自体の寿命が
短く、光源の構成部品の寿命が短いという欠点があっ
た。
The KrF gas laser has a considerably short wavelength and a high output, so that it is suitable for an exposure light source of a step type projection exposure apparatus, but has the following disadvantages. ing. That is, the KrF gas laser has the drawback that the KrF gas is toxic, the life of the gas itself is short, and the life of components of the light source is short.

【0005】又、Nd:YAG固体レーザやNd:YL
F固体レーザよりのレーザ光を非線形波長変換により、
第4高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は、固体
レーザの励起光源として半導体レーザを使用でき、信頼
性が高く、メンテナンスコストが低いという特長を有し
ているが、その反面以下のような欠点を有している。即
ち、半導体製造装置における露光装置や加工装置に用い
られレーザ光源は、解像性能を高くするために緻密な設
計が要求され、又、合成石英等のように、用いられる硝
材の屈折率分散(屈折率の波長依存性)から、20nm
異なる波長では、所望の解像性能は得られないため、か
かるレーザ光発生装置は、固体レーザの優位性にも拘ら
ず、半導体製造装置の露光装置の光源や加工装置に採用
されていない。
In addition, Nd: YAG solid-state lasers and Nd: YL
Laser light from F solid-state laser is converted by nonlinear wavelength conversion.
The laser light generating device for obtaining the fourth harmonic has the features that a semiconductor laser can be used as an excitation light source of a solid-state laser, high reliability and low maintenance cost. Disadvantages. That is, a laser light source used in an exposure apparatus and a processing apparatus in a semiconductor manufacturing apparatus requires a precise design in order to enhance resolution performance, and a refractive index dispersion of a glass material used, such as synthetic quartz. 20 nm from the wavelength dependence of the refractive index)
At different wavelengths, desired resolution performance cannot be obtained, and thus such laser light generators have not been adopted as light sources or processing devices for exposure devices in semiconductor manufacturing equipment, despite the superiority of solid-state lasers.

【0006】かかる点に鑑み、本発明は、波長が248
nmに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿
命で、解像性能の高いレーザ光発生装置を提案しようと
するものである。
[0006] In view of the above, the present invention has a wavelength of 248.
It is an object of the present invention to propose a laser light generating device which is close to nm, has a high output, has no toxicity, has a long service life, and has high resolution performance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ光発
生装置は、波長がλ1(=946nm)の第1のレーザ
光を発生する固体レーザからなる第1のレーザ光源と、
波長がλ2(=1047nm)の第2のレーザ光を発生
する固体レーザからなる第2のレーザ光源と、第1及び
第2のレーザ光から波長がλ1・λ2/{2(λ1+λ
2)}の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有
するものである。
A laser light generator according to the present invention comprises: a first laser light source comprising a solid-state laser for generating a first laser light having a wavelength of λ1 (= 946 nm);
A second laser light source including a solid-state laser that generates a second laser beam having a wavelength of λ2 (= 1047 nm), and a wavelength of λ1 · λ2 / {2 (λ1 + λ) from the first and second laser beams.
2) a non-linear wavelength converting means for obtaining the output laser light of}.

【0008】かかる本発明によれば、波長がλ1(=9
46nm)の第1のレーザ光を発生する固体レーザから
なる第1のレーザ光源からのその第1のレーザ光と、波
長がλ2(=1047nm)の第2のレーザ光を発生す
る固体レーザからなる第2のレーザ光源の第2のレーザ
光とを、非線形波長変換手段によって波長変換すること
によって、波長がλ1・λ2/{2(λ1+λ2)}
(≒248.5nm)の出力レーザ光が得られる。
According to the present invention, the wavelength is λ1 (= 9).
The first laser light from a first laser light source, which is a solid-state laser that generates a first laser light of 46 nm), and the solid-state laser that generates a second laser light having a wavelength of λ2 (= 1047 nm). The wavelength of the second laser light from the second laser light source is converted by the nonlinear wavelength conversion means, so that the wavelength is λ1 / λ2 / {2 (λ1 + λ2)}.
(≒ 248.5 nm) output laser light is obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明によるレーザ光発生装置
は、波長がλ1(=946nm)の第1のレーザ光を発
生する固体レーザからなる第1のレーザ光源と、波長が
λ2(=1047nm)の第2のレーザ光を発生する固
体レーザからなる第2のレーザ光源と、第1及び第2の
レーザ光から波長がλ1・λ2/{2(λ1+λ2)}
の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有するも
のである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser light generator according to the present invention comprises a first laser light source comprising a solid-state laser for generating a first laser light having a wavelength of λ1 (= 946 nm), and a laser light having a wavelength of λ2 (= 1047 nm). A second laser light source composed of a solid-state laser that generates the second laser light, and a wavelength λ1 · λ2 / {2 (λ1 + λ2)} from the first and second laser lights.
And a non-linear wavelength converting means for obtaining the output laser light.

【0010】この場合、第1のレーザ光源は、Nd:Y
AG固体レーザであり、第2のレーザ光源は、Nd:Y
LF固体レーザである。
In this case, the first laser light source is Nd: Y
AG solid-state laser, and the second laser light source is Nd: Y
LF solid-state laser.

【0011】非線形波長変換手段は、第1及び第2のレ
ーザ光から波長がλ1・λ2/(λ1+λ2)のレーザ
光を得る和周波発生器と、その和周波発生器よりの波長
がλ1・λ2/(λ1+λ2)のレーザ光から、波長が
λ1・λ2/{2(λ1+λ2)}のレーザ光を得る第
2高調波発生器とから構成される。
The nonlinear wavelength converting means includes a sum frequency generator for obtaining a laser beam having a wavelength of λ1 / λ2 / (λ1 + λ2) from the first and second laser beams, and a wavelength of λ1 / λ2 from the sum frequency generator. And a second harmonic generator for obtaining a laser beam having a wavelength of λ1 / λ2 / {2 (λ1 + λ2)} from a laser beam of / (λ1 + λ2).

【0012】非線形波長変換手段は、第1及び第2のレ
ーザ光から波長がλ1/2、λ2/2のレーザ光を得る
第1及び第2高調波発生器と、その第1及び第2高調波
発生器よりの波長がλ1/2、λ2/2のレーザ光か
ら、波長がλ1・λ2/{2(λ1+λ2)}のレーザ
光を得る和周波発生器とから構成することも可能であ
る。
The nonlinear wavelength converting means includes first and second harmonic generators for obtaining laser beams having wavelengths of λ1 / 2 and λ2 / 2 from the first and second laser beams, and the first and second harmonic generators. It is also possible to use a sum frequency generator that obtains a laser beam having a wavelength of λ1 / λ2 / {2 (λ1 + λ2)} from a laser beam having a wavelength of λ1 / 2 and λ2 / 2 from a wave generator.

【0013】第1及び第2のレーザ光源は、それぞれ同
じ繰り返し周波数でパルス発振するQスイッチ固体レー
ザから構成される。
The first and second laser light sources are each composed of a Q-switched solid-state laser that oscillates at the same repetition frequency.

【0014】所定周波数のパルス信号を発生するパルス
発生器及びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定
時間差を有する第1及び第2のトリガパルス信号を得る
遅延手段を備えた駆動装置を設け、Nd:YAG固体レ
ーザ(Qスイッチ固体レーザ)及びNd:YLF固体レ
ーザ(Qスイッチ固体レーザ)をそれぞれ構成する第1
及び第2の共振器の各光制御素子に、それぞれ第1及び
第2のトリガパルス信号を供給して、その各トリガパル
ス期間毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにす
る。
A driving device including a pulse generator for generating a pulse signal of a predetermined frequency and delay means for obtaining first and second trigger pulse signals having a predetermined time difference from the pulse signal from the pulse generator; : A first component constituting a YAG solid-state laser (Q-switched solid-state laser) and a first component constituting an Nd: YLF solid-state laser (Q-switched solid-state laser), respectively.
The first and second trigger pulse signals are supplied to the light control elements of the second and second resonators, respectively, so that the optical resonance operation is performed for each trigger pulse period.

【0015】遅延手段は可変遅延手段にて構成され、出
力レーザ光の強度が最大になるように、所定時間差を調
整し得るようにする。
The delay means is constituted by a variable delay means, and is capable of adjusting a predetermined time difference so that the intensity of the output laser light is maximized.

【0016】非線形波長変換手段は、2個又は3個の非
線形波長変換器から構成されると共に、そのうちの少な
くとも1個の非線形波長変換器は、β−ほう酸バリウ
ム、ほう酸リチウム、又は、ほう酸セシウムリチウムか
ら構成される。
The nonlinear wavelength converting means comprises two or three nonlinear wavelength converters, and at least one of the nonlinear wavelength converters comprises β-barium borate, lithium borate, or cesium lithium borate. Consists of

【0017】〔実施例〕以下に、図1及び図2を参照し
て、本発明によるレーザ光発生装置の実施例を詳細に説
明する。先ず、図1Aの実施例を説明する。それぞれQ
スイッチ固体レーザからなる第1及び第2のレーザ光源
1、2を設ける。第1のレーザ光源1は、具体的には、
波長がλ1(=946nm)の第1のレーザ光を発生す
るNd:YAG固体レーザである。第2のレーザ光源2
は、具体的には、波長がλ2(=1047nm)の第2
のレーザ光を発生するNd:YLF固体レーザである。
[Embodiment] An embodiment of a laser beam generator according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. First, the embodiment of FIG. 1A will be described. Each Q
First and second laser light sources 1 and 2 comprising a switched solid-state laser are provided. The first laser light source 1 is, specifically,
This is an Nd: YAG solid-state laser that generates a first laser beam having a wavelength of λ1 (= 946 nm). Second laser light source 2
Specifically, the second wavelength of λ2 (= 1047 nm)
Nd: YLF solid-state laser that generates the laser light of

【0018】尚、Nd:YAG固体レーザは波長が10
64nmのときの発振が強く、産業用途にも良く用いら
れ、又、半導体レーザによる励起も可能であるところか
ら、安価で信頼性の高いレーザ光源である。近年、励起
用光源である半導体レーザの高輝度化によって、レーザ
媒質内の励起密度を上げることが可能になり、波長が9
46nmの発振を行なわせることが可能になってきた。
The Nd: YAG solid-state laser has a wavelength of 10
It is a low-cost and highly reliable laser light source because it has strong oscillation at 64 nm, is often used in industrial applications, and can be excited by a semiconductor laser. In recent years, by increasing the brightness of a semiconductor laser, which is a light source for excitation, it has become possible to increase the excitation density in a laser medium, and the wavelength becomes 9
It has become possible to oscillate at 46 nm.

【0019】Nd:YAG固体レーザの波長が946n
mの発振は、疑似3準位と呼ばれる発振で、波長が10
64nmのときの発振に比べて発振効率は低いが、レー
ザ媒質の冷却等により、十分実用に供し得る高効率発振
が可能となっている。この946nmの発振は、固体レ
ーザにおける共振器を構成する一対の反射鏡として特性
の異なる反射鏡を選ぶことで実現できる。
The wavelength of the Nd: YAG solid-state laser is 946 n
The oscillation of m is an oscillation called a pseudo-three level, and the wavelength is 10
Although the oscillation efficiency is lower than the oscillation at 64 nm, high-efficiency oscillation that is sufficiently practical can be achieved by cooling the laser medium or the like. The oscillation of 946 nm can be realized by selecting reflectors having different characteristics as a pair of reflectors constituting a resonator in the solid-state laser.

【0020】Nd:YLF固体レーザは、Nd:YAG
固体レーザと同様に、産業用途にも良く用いられ、又、
半導体レーザによる励起も可能であるところから、安価
で信頼性の高いレーザ光源であり、波長が1053nm
での発振の他に、波長が1047nmの発振も可能であ
る。
The Nd: YLF solid-state laser is a Nd: YAG
Like solid-state lasers, they are often used in industrial applications.
Since it can be excited by a semiconductor laser, it is an inexpensive and highly reliable laser light source having a wavelength of 1053 nm.
In addition to the oscillation at, oscillation with a wavelength of 1047 nm is also possible.

【0021】第1及び第2のレーザ光源1、2よりの第
1及び第2のレーザ光は、ダイクロイックミラー3を用
いて、それぞれの光軸が同一となるようにされる。図1
Aの場合は、第2のレーザ光はダイクロイックミラー3
の一方の面に対し45度の角度を以て入射及び通過さ
せ、第1のレーザ光はダイクロイックミラー3の他方の
面に対し45度の角度を以て入射及び反射させることに
よって、それぞれの光軸が同一となるようにしている
が、その逆でも良い。尚、ダイクロイックミラー3の代
わりに、波長分散プリズムも使用できる。図1Aでは、
第1のレーザ光源1から出射した第1のレーザ光の光路
を途中で90度偏向しているが、その偏向は図示を省略
した全反射ミラーによって行なう。
The first and second laser beams from the first and second laser light sources 1 and 2 are made to have the same optical axis by using a dichroic mirror 3. FIG.
In the case of A, the second laser beam is emitted from the dichroic mirror 3
The first laser beam is incident and reflected at an angle of 45 degrees with respect to one surface of the dichroic mirror 3, and the first laser beam is incident and reflected at an angle of 45 degrees with respect to the other surface of the dichroic mirror 3, so that the respective optical axes are the same. But it is also possible to do the opposite. Incidentally, a wavelength dispersion prism can be used instead of the dichroic mirror 3. In FIG. 1A,
Although the optical path of the first laser light emitted from the first laser light source 1 is deflected by 90 degrees in the middle, the deflection is performed by a not-shown total reflection mirror.

【0022】第1及び第2のレーザ光源1、2よりのそ
れぞれ波長がλ1、λ2の第1及び第2のレーザ光は、
それぞれの光軸が同一とされた後、和周波発生(SF
G:Sum Frequency generation)器4に入射させること
によって、波長がλ3{=λ1・λ2/(λ1+λ
2)}のレーザ光に変換する。この波長λ3は約497
nmになる。
The first and second laser beams having wavelengths λ1 and λ2 from the first and second laser light sources 1 and 2, respectively, are:
After each optical axis is the same, sum frequency generation (SF
G: Sum frequency generation), and the wavelength is λ3 {= λ1 / λ2 / (λ1 + λ).
2) It is converted into the laser light of ①. This wavelength λ3 is about 497
nm.

【0023】この和周波発生器4の材料としては、ほう
酸リチウム(LiB3O5)(LBO)、チタン酸リン酸カリ
ウム(KTiOPO4)(KTP)、β−ほう酸バリウム (β-
BaB2O4) (BBO)等が可能である。
The materials of the sum frequency generator 4 include lithium borate (LiB 3 O 5 ) (LBO), potassium titanate phosphate (KTiOPO 4 ) (KTP), and β-barium borate (β-
BaB 2 O 4 ) (BBO) and the like are possible.

【0024】和周波発生器4よりの波長がλ3のレーザ
光を、第2高調波発生器5によって、波長がλ4〔=λ
3/2=λ1・λ2/{2(λ1+λ2)}〕の出力レ
ーザ光λ4に波長変換する。この波長λ4は約248.
5nmになる。
The laser light having a wavelength of λ3 from the sum frequency generator 4 is converted by the second harmonic generator 5 into a laser beam having a wavelength of λ4 [= λ
3/2 = λ1 · λ2 / {2 (λ1 + λ2)}]. This wavelength λ4 is about 248.
5 nm.

【0025】この第2高調波発生器5の材料としては、
β−ほう酸バリウム (β- BaB2O4)(BBO)、ほう酸
セシウムリチウム(CsLiB6O10)(CLBO)等が可能で
ある。
The material of the second harmonic generator 5 is as follows.
β-barium borate (β-BaB 2 O 4 ) (BBO), cesium lithium borate (CsLiB 6 O 10 ) (CLBO) and the like are possible.

【0026】次に、図1Bの実施例を説明するも、図1
Bにおいて、図1Aと対応する部分には、同一符号を付
して重複説明を省略する。図1Aの実施例では、第1及
び第2のレーザ光源1、2よりのそれぞれ波長がλ1、
λ2の第1及び第2のレーザ光を、和周波発生器4によ
って、波長がλ3{=λ1・λ2/(λ1+λ2)}の
レーザ光に変換し、その波長がλ3のレーザ光を第2高
調波発生器5によって、波長がλ4〔=λ1・λ2/
{2(λ1+λ2)}〕の出力レーザ光に変換したが、
和周波発生器及び第2高調波発生器の位置を入れ換えて
も良いことは明白である。
Next, the embodiment of FIG. 1B will be described.
In FIG. 1B, parts corresponding to those in FIG. In the embodiment of FIG. 1A, the wavelengths of the first and second laser light sources 1 and 2 are respectively λ1,
The first and second laser beams of λ2 are converted by the sum frequency generator 4 into laser beams of wavelength λ3 {= λ1 / λ2 / (λ1 + λ2) 2, and the laser beam of wavelength λ3 is converted to the second harmonic. The wavelength is λ4 [= λ1 · λ2 /
{2 (λ1 + λ2)}].
Obviously, the positions of the sum frequency generator and the second harmonic generator may be interchanged.

【0027】即ち、図1Bの実施例では、第1及び第2
のレーザ光源1、2よりの波長がそれぞれλ1、λ2の
第1及び第2のレーザ光を、それぞれ各別の第2高調波
発生器5A、5Bによって、波長がそれぞれλ1/2
(=473nm)、λ2/2(=523.5nm)のレ
ーザ光に変換する。そして、波長がそれぞれλ1/2、
λ2/2のレーザ光を、ダイクロイックミラー3によっ
て、それぞれの光軸が同一になるようにし後、和周波発
生器4によって、波長がλ4〔=λ1・λ2/{2(λ
1+λ2)}〕の出力レーザ光を得るようにする。この
出力レーザ光の波長λ4は248.5nmとなり、図1
Aの場合の出力レーザ光の波長と同じになる。
That is, in the embodiment of FIG. 1B, the first and second
The first and second laser beams having wavelengths of λ1 and λ2 from the laser light sources 1 and 2 are respectively separated by second harmonic generators 5A and 5B into λ1 / 2.
(= 473 nm) and λ2 / 2 (= 523.5 nm). And the wavelengths are respectively λ1 / 2,
After the laser light of λ2 / 2 is made to have the same optical axis by the dichroic mirror 3, the wavelength is λ4 [= λ1 · λ2 / {2 (λ
1 + λ2)}]. The wavelength λ4 of this output laser light is 248.5 nm, and FIG.
The wavelength is the same as the wavelength of the output laser light in the case of A.

【0028】次に、図1A、Bの実施例におけるそれぞ
れ固体レーザからなる第1及び第2のレーザ光源1、2
の具体的構成例及びその駆動装置の例を説明する。第1
及び第2のレーザ光源1、2は、一対の互いに対向する
反射鏡(凹面鏡)10A、10B及び11A、11Bか
らなるレーザ共振器9A、9B並びにそのレーザ共振器
9A、9B内に配されたレーザ媒質6A、6B、そのレ
ーザ媒質6A、6Bをそれぞれ励起する励起光源(半導
体レーザ及びその他のレーザが可能である)7A、7B
及び集光器8A、8B及び光制御素子12A、12Bか
ら構成される。
Next, first and second laser light sources 1, 2 each comprising a solid-state laser in the embodiment of FIGS.
An example of a specific configuration and an example of a driving device thereof will be described. First
And second laser light sources 1 and 2 are laser resonators 9A and 9B including a pair of opposing reflecting mirrors (concave mirrors) 10A and 10B and 11A and 11B, and lasers disposed in the laser resonators 9A and 9B. Excitation light sources (semiconductor lasers and other lasers are possible) 7A, 7B for exciting the media 6A, 6B and the laser media 6A, 6B, respectively.
And light collectors 8A and 8B and light control elements 12A and 12B.

【0029】次に、第1及び第2のレーザ光源1、2の
駆動装置について説明する。例えば、3kHz〜10k
Hz程度の一定周波数のパルス信号を発生するパルス発
生器13よりのパルス信号をそれぞれ遅延時間がτA、
τB(τA≠τB)の遅延器(可変遅延器)14A、1
4Bに供給してそれぞれ遅延させて、トリガパルス信号
を形成して、光制御素子14A、14Bに供給する。
Next, a driving device for the first and second laser light sources 1 and 2 will be described. For example, 3 kHz to 10 k
A pulse signal from the pulse generator 13 for generating a pulse signal having a constant frequency of about
τB (τA ≠ τB) delay device (variable delay device) 14A, 1
The trigger pulse signal is supplied to the optical control elements 14A and 14B after being delayed by being supplied to the optical control elements 4A and 14B.

【0030】そして、各光制御素子12A、12Bにト
リガパルス信号が供給されているパルス期間のみ、第1
及び第2のレーザ光が各光制御素子12A、12Bを通
過して、レーザ媒質6A、6Bよりのレーザ光が各一対
の反射鏡10A、10B及び11A、11B間を順逆双
方向に繰り返し進行し、それ以外の期間では各光制御素
子12A、12Bによって第1及び第2のレーザ光の進
行が阻止されるようになされる。
Then, only during the pulse period in which the trigger pulse signal is supplied to each of the light control elements 12A and 12B, the first
And the second laser beam passes through each light control element 12A, 12B, and the laser beam from the laser medium 6A, 6B repeatedly travels between the pair of reflecting mirrors 10A, 10B and 11A, 11B in forward and reverse directions. During the other periods, the light control elements 12A and 12B prevent the first and second laser beams from traveling.

【0031】第1及び第2のレーザ光源1、2のレーザ
共振器9A、9Bをそれぞれ構成する互いに対向する反
射鏡10A、10B及び11A、11B間を、第1及び
第2のレーザ光が往復進行し、大きなパワーになったと
き第1及び第2のレーザ光が反射鏡10A、10B又は
11A、11Bから外部に出射する。
The first and second laser beams reciprocate between the opposing reflecting mirrors 10A, 10B and 11A, 11B constituting the laser resonators 9A, 9B of the first and second laser light sources 1, 2, respectively. When the laser beam advances and has a large power, the first and second laser beams are emitted from the reflecting mirrors 10A and 10B or 11A and 11B to the outside.

【0032】そして、第1及び第2のレーザ光源1、2
よりの第1及び第2のレーザ光のパワーが最大になるよ
うに、遅延器14A又は/及び14Bの遅延量を調整し
て、第1及び第2のレーザ光間の時間差を調整するよう
にしている。
Then, the first and second laser light sources 1 and 2
The time difference between the first and second laser beams is adjusted by adjusting the delay amount of the delay device 14A and / or 14B so that the power of the first and second laser beams becomes maximum. ing.

【0033】高効率、高出力非線形変換に用いられるパ
ルスレーザは、外部からの信号によってトリガされるQ
スイッチによって時間幅に短い、即ち、尖頭値の高いパ
ルスレーザ光を得るQスイッチレーザと称されるレーザ
光源である。
The pulse laser used for high-efficiency, high-power non-linear conversion has a Q that is triggered by an external signal.
This is a laser light source called a Q-switched laser that obtains a pulse laser beam having a short time width, that is, a high peak value by a switch.

【0034】図1A及び図1Bの和周波発生器4から出
力されるレーザ光のパワーは、和周波発生器4に入力す
る2つのレーザ光のパワーの瞬時値の積の関数で表され
る。そして、和周波発生器4に入力する2つのレーザ光
がパルスレーザ光である場合は、それぞれのパルス期間
が重なっていることが必要で、若し重なっていない場合
は、2つのレーザ光は相互作用せず、2つのレーザ光の
パワーの瞬時値の積は0となってしまう。
The power of the laser light output from the sum frequency generator 4 shown in FIGS. 1A and 1B is expressed as a function of the product of the instantaneous values of the powers of the two laser lights input to the sum frequency generator 4. If the two laser lights input to the sum frequency generator 4 are pulsed laser lights, the respective pulse periods need to overlap, and if not, the two laser lights are mutually Without this, the product of the instantaneous values of the powers of the two laser beams becomes zero.

【0035】和周波発生器4に入力する2つのパルスレ
ーザ光が時間的に重なるためには、それぞれの繰り返し
周波数が完全に一致していることが必要であるので、図
2に示す如く、共通のパルス発生器13からのパルス信
号を各別の遅延器14A、14Bによって遅延させてそ
れぞれのトリガパルス信号を作って、第1及び第2のレ
ーザ光源1、2の光制御素子12A、12Bに供給する
ようにしている。
In order for the two pulse laser beams input to the sum frequency generator 4 to overlap in time, it is necessary that their repetition frequencies be completely the same, and as shown in FIG. The pulse signal from the pulse generator 13 is delayed by separate delay units 14A and 14B to generate respective trigger pulse signals, which are transmitted to the light control elements 12A and 12B of the first and second laser light sources 1 and 2. I am trying to supply.

【0036】しかし、Qスイッチパルスの立ち上がりの
タイミングは、レーザ光源によって異なるので、2つの
Qスイッチレーザ光源に同じタイミングのトリガパルス
信号でトリガを掛けたとしても、同じタイミングのパル
スレーザ光が発生するとは限らないので、第1及び第2
のレーザ光源、即ち、2つのQスイッチレーザ光源1、
2に供給されるトリガパルス信号の相対的タイミングを
可変して、それぞれのパルスレーザ光が同期するよう
に、即ち、パルスレーザ光のタイミングを測定機器によ
って観測しながら、又は、第2高調波発生器5(図1A
の場合)若しくは和周波発生器4(図1Bの場合)より
出力されるパルスレーザ光のパワーが最大になるよう
に、遅延器14A、14Bのいずれか一方、又は、両方
の遅延量τA、τBを可変する。
However, the rising timing of the Q switch pulse differs depending on the laser light source. Therefore, even if the two Q switch laser light sources are triggered by the same trigger pulse signal, the pulse laser light of the same timing is generated. Is not limited, the first and second
Laser light sources, ie, two Q-switch laser light sources 1,
2 to change the relative timing of the trigger pulse signal supplied thereto so that the respective pulsed laser beams are synchronized, that is, while observing the timing of the pulsed laser beam with a measuring instrument, or generating the second harmonic. Vessel 5 (FIG. 1A)
) Or one of the delay units 14A and 14B or both of the delay amounts τA and τB so that the power of the pulsed laser light output from the sum frequency generator 4 (the case of FIG. 1B) is maximized. Variable.

【0037】[0037]

【発明の効果】第1の本発明によれば、波長がλ1(=
946nm)の第1のレーザ光を発生する固体レーザか
らなる第1のレーザ光源と、波長がλ2(=1047n
m)の第2のレーザ光を発生する固体レーザからなる第
2のレーザ光源と、第1及び第2のレーザ光から波長が
λ1・λ2/{2(λ1+λ2)}の出力レーザ光を得
る非線形波長変換手段とを有するので、波長が248n
mに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿命
で、解像性能の高いレーザ光発生装置を得ることができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the wavelength is λ1 (=
946 nm) of a first laser light source composed of a solid-state laser that generates a first laser beam, and a wavelength of λ2 (= 1047 n).
m) a second laser light source composed of a solid-state laser for generating a second laser light, and a non-linear light source for obtaining an output laser light having a wavelength of λ1 / λ2 / {2 (λ1 + λ2)} from the first and second laser lights. Wavelength conversion means, the wavelength is 248n
m, high output, no toxicity, long life, and a high resolution laser light generator can be obtained.

【0038】尚、この第1の本発明の非線形波長変換手
段は、第1及び第2のレーザ光から波長がλ1・λ2/
(λ1+λ2)のレーザ光を得る和周波発生器と、その
和周波発生器よりの波長がλ1・λ2/(λ1+λ2)
のレーザ光から、波長がλ1・λ2/{2(λ1+λ
2)}のレーザ光を得る第2高調波発生器とから構成さ
れるか、又は、第1及び第2のレーザ光から波長がλ1
/2、λ2/2のレーザ光を得る第1及び第2高調波発
生器と、その第1及び第2高調波発生器よりの波長がλ
1/2、λ2/2のレーザ光から、波長がλ1・λ2/
{2(λ1+λ2)}のレーザ光を得る和周波発生器と
から構成される。
The first non-linear wavelength converting means of the present invention has a wavelength of λ1 / λ2 /
A sum frequency generator for obtaining (λ1 + λ2) laser light, and the wavelength from the sum frequency generator is λ1 · λ2 / (λ1 + λ2)
From the laser light having a wavelength of λ1 / λ2 / {2 (λ1 + λ
2) a second harmonic generator for obtaining the laser light of}, or a wavelength of λ1 from the first and second laser lights.
/ 2, λ2 / 2, the first and second harmonic generators for obtaining laser light, and the wavelengths of the first and second harmonic generators are λ
From the laser light of 1/2 and λ2 / 2, the wavelength is λ1 / λ2 /
And a sum frequency generator that obtains {2 (λ1 + λ2)} laser light.

【0039】第1の本発明のレーザ光発生装置におい
て、第1及び第2のレーザ光源は、それぞれ同じ繰り返
し周波数でパルス発振するQスイッチ固体レーザからな
り、所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生器及
びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定時間差を
有する第1及び第2のトリガパルス信号を得る遅延手段
を備えた駆動装置を設け、Nd:YAG固体レーザ及び
Nd:YLF固体レーザをそれぞれ構成する第1及び第
2の共振器の各光制御素子に、それぞれ第1及び第2の
トリガパルス信号を供給して、その各トリガパルス期間
毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにしたので、
非線形波長変換手段を構成する和周波発生器の変換効率
を高くすることができると共に、遅延手段によって、第
1及び第2のトリガパルス信号の時間差を調整すること
により、出力レーザ光の強度が最大になるように調整す
ることができる。
In the laser light generating apparatus according to the first aspect of the present invention, the first and second laser light sources are each composed of a Q-switch solid-state laser that oscillates at the same repetition frequency, and generates a pulse signal of a predetermined frequency. And a driving device having delay means for obtaining first and second trigger pulse signals having a predetermined time difference from a pulse signal from the pulse generator, respectively, to constitute an Nd: YAG solid-state laser and an Nd: YLF solid-state laser, respectively. Since the first and second trigger pulse signals are supplied to the respective light control elements of the first and second resonators to perform the optical resonance operation in each of the trigger pulse periods,
The conversion efficiency of the sum frequency generator constituting the nonlinear wavelength conversion means can be increased, and the time difference between the first and second trigger pulse signals is adjusted by the delay means, so that the intensity of the output laser light is maximized. Can be adjusted so that

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

【図1】A 本発明の一実施例を示すブロック線図であ
る。 B 本発明の他の実施例を示すブロック線図である。
FIG. 1A is a block diagram showing one embodiment of the present invention. B is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図2】図1A、Bの実施例におけるレーザ光源の構成
例と、その駆動装置の例を示すブロック線図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a laser light source in the embodiment of FIGS. 1A and 1B and an example of a driving device thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のレーザ光源、2 第2のレーザ光源、3 ダ
イクロイックミラー、4 和周波発生器、5、5A、5
B 第2高調波発生器、6A、6B レーザ媒質、7
A、7B 励起光源、8A、8B 集光器、9A、9B
共振器、10A、10B 反射鏡、11A、11B
反射鏡。
1 First laser light source, 2 Second laser light source, 3 Dichroic mirror, 4 Sum frequency generator, 5, 5A, 5
B second harmonic generator, 6A, 6B laser medium, 7
A, 7B Excitation light source, 8A, 8B Condenser, 9A, 9B
Resonator, 10A, 10B Reflector, 11A, 11B
Reflector.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長がλ1(=946nm)の第1のレ
ーザ光を発生する固体レーザからなる第1のレーザ光源
と、 波長がλ2(=1047nm)の第2のレーザ光を発生
する固体レーザからなる第2のレーザ光源と、 上記第1及び第2のレーザ光から波長がλ1・λ2/
{2(λ1+λ2)}の出力レーザ光を得る非線形波長
変換手段とを有することを特徴とするレーザ光発生装
置。
1. A first laser light source comprising a solid-state laser for generating a first laser light having a wavelength of λ1 (= 946 nm), and a solid-state laser for generating a second laser light having a wavelength of λ2 (= 1047 nm) A second laser light source comprising: and a wavelength λ1 / λ2 / from the first and second laser lights.
A non-linear wavelength converter for obtaining {2 (λ1 + λ2)} output laser light.
【請求項2】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記第1のレーザ光源は、Nd:YAG固体レーザであ
り、 上記第2のレーザ光源は、Nd:YLF固体レーザであ
ることを特徴とするレーザ光発生装置。
2. The laser light generating device according to claim 1, wherein the first laser light source is a Nd: YAG solid-state laser, and the second laser light source is a Nd: YLF solid-state laser. Characteristic laser light generator.
【請求項3】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、 上記第1及び第2のレーザ光から波長がλ1・λ2/
(λ1+λ2)のレーザ光を得る和周波発生器と、 該和周波発生器よりの波長がλ1・λ2/(λ1+λ
2)のレーザ光から、波長がλ1・λ2/{2(λ1+
λ2)}のレーザ光を得る第2高調波発生器とから構成
されることを特徴とするレーザ光発生装置。
3. The laser light generating device according to claim 1, wherein said nonlinear wavelength converting means has a wavelength of λ1 / λ2 / from the first and second laser lights.
A sum frequency generator that obtains (λ1 + λ2) laser light, and a wavelength from the sum frequency generator is λ1 · λ2 / (λ1 + λ)
From the laser light of 2), the wavelength is λ1 / λ2 / {2 (λ1 +
λ2) A second harmonic generator for obtaining a laser beam of}.
【請求項4】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、 上記第1及び第2のレーザ光から波長がλ1/2、λ2
/2のレーザ光を得る第1及び第2高調波発生器と、 該第1及び第2高調波発生器よりの波長がλ1/2、λ
2/2のレーザ光から、波長がλ1・λ2/{2(λ1
+λ2)}のレーザ光を得る和周波発生器とから構成さ
れることを特徴とするレーザ光発生装置。
4. The laser light generating device according to claim 1, wherein said nonlinear wavelength converting means has a wavelength of λ1 / 2, λ2 from said first and second laser lights.
First and second harmonic generators for obtaining a laser beam of 2/2, and wavelengths from the first and second harmonic generators are λ1 / 2, λ
From the 2/2 laser beam, the wavelength is λ1 / λ2 / {2 (λ1
And a sum frequency generator for obtaining a laser beam of + λ2)}.
【請求項5】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記第1及び第2のレーザ光源は、それぞれ同じ繰り返
し周波数でパルス発振するQスイッチ固体レーザからな
ることを特徴とするレーザ光発生装置。
5. The laser light generator according to claim 1, wherein the first and second laser light sources are each a Q-switch solid-state laser that oscillates at the same repetition frequency. apparatus.
【請求項6】 請求項5に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生器及び該
パルス発生器よりのパルス信号から所定時間差を有する
第1及び第2のトリガパルス信号を得る遅延手段を備え
た駆動装置を設け、 上記Nd:YAG固体レーザ及び上記Nd:YLF固体
レーザをそれぞれ構成する第1及び第2の共振器の各光
制御素子に、それぞれ上記第1及び第2のトリガパルス
信号を供給して、その各トリガパルス期間毎にそれぞれ
光共振動作を行なわせるようにしたことを特徴とするレ
ーザ光発生装置。
6. The laser light generator according to claim 5, wherein a pulse generator for generating a pulse signal of a predetermined frequency, and first and second trigger pulses having a predetermined time difference from the pulse signal from the pulse generator. A driving device having a delay means for obtaining a signal is provided, and the first and second optical control elements of the first and second resonators constituting the Nd: YAG solid-state laser and the Nd: YLF solid-state laser, respectively, are provided with the first and second optical control elements, respectively. A laser light generating device, wherein a second trigger pulse signal is supplied to perform an optical resonance operation for each trigger pulse period.
【請求項7】 請求項6に記載のレーザ光発生装置にお
いて 上記遅延手段は可変遅延手段にて構成され、上記出力レ
ーザ光の強度が最大になるように、上記所定時間差を調
整し得るようにしたことを特徴とするレーザ光発生装
置。
7. The laser light generating apparatus according to claim 6, wherein said delay means is constituted by a variable delay means, and said predetermined time difference can be adjusted so that the intensity of said output laser light is maximized. A laser light generator characterized by the following.
【請求項8】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、2個又は3個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも1
個の非線形波長変換器は、β−ほう酸バリウムからなる
ことを特徴とするレーザ光発生装置。
8. The laser light generating device according to claim 1, wherein said nonlinear wavelength converting means comprises two or three nonlinear wavelength converters, and at least one of said nonlinear wavelength converters is provided.
The non-linear wavelength converters are made of β-barium borate.
【請求項9】 請求項1に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、2個又は3個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも1
個の非線形波長変換器は、ほう酸リチウムからなること
を特徴とするレーザ光発生装置。
9. The laser light generating device according to claim 1, wherein said nonlinear wavelength converting means comprises two or three nonlinear wavelength converters, and at least one of them.
The non-linear wavelength converter is made of lithium borate.
【請求項10】 請求項1に記載のレーザ光発生装置に
おいて、 上記非線形波長変換手段は、2個又は3個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも1
個の非線形波長変換器は、ほう酸セシウムリチウムから
なることを特徴とするレーザ光発生装置。
10. The laser light generating device according to claim 1, wherein said nonlinear wavelength converting means comprises two or three nonlinear wavelength converters, and at least one of said nonlinear wavelength converters.
The non-linear wavelength converter is made of cesium lithium borate.
【請求項11】 請求項3に記載のレーザ光発生装置に
おいて、 上記和周波発生器は、チタン酸リン酸カリウムの光学結
晶からなることを特徴とするレーザ光発生装置。
11. The laser light generator according to claim 3, wherein the sum frequency generator is made of an optical crystal of potassium titanate phosphate.
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