KR102393457B1 - 펄스 광 생성 장치, 펄스 광 생성 방법, 펄스 광 생성 장치를 구비한 노광 장치 및 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제해서 증폭한 큰 강도의 펄스 광을 얻는다.
[해결 수단] 펄스 광 생성 장치는, 제 1 펄스 광과, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가하는 제 2 펄스 광이 합파되어 입사해서 내부를 전파하는 제 1 광 파이버와, 상기 제 1 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 받아 내부를 전파해 증폭하는 제 2 광 파이버를 구비하고, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 상기 제 2 펄스 광으로부터의 상호 위상 변조에 의해 상기 제 1 펄스 광에 위상 변조가 발생하고, 상기 제 2 광 파이버에 있어서 상기 제 1 펄스 광에 발생하는 자기 위상 변조는, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 발생한 위상 변조에 의해 감쇄되는 구성이다

Description

펄스 광 생성 장치, 펄스 광 생성 방법, 펄스 광 생성 장치를 구비한 노광 장치 및 검사 장치
본 발명은, 펄스 광 생성 장치, 펄스 광 생성 방법, 펄스 광 생성 장치를 구비한 노광 장치 및 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 레이저 등으로부터 출사한 펄스 광을 검사 장치나 가공 장치의 광원으로서 이용하기 위해서, 펄스 광의 강도가 크고, 또한, 파장 스펙트럼 폭이 작은 것이 요구된다. 강도가 큰 펄스 광을 얻기 위해서는, 반도체 레이저로부터 출사한 펄스 광을 광 파이버 증폭기에 의해 증폭할 필요가 있다. 그러나, 증폭하는 과정에서 펄스 광에는 자기 위상 변조에 의한 위상 변조가 발생하고, 그 결과, 펄스 광의 파장 스펙트럼이 넓어진다고 하는 문제가 있다.
특허문헌 1에는, 광 통신 시스템에 있어서 신호 광을 통신할 때에, 2치 신호 데이터에 대응해서 강도 변조된 신호 광과, 그 2치 신호 데이터를 반전한 반전 2치 신호에 대응해 강도 변조된 반전 신호 광을 합파해 광 파이버 전송로를 통해 송신하는 것이 개시되어 있다.
선행 기술 문헌
특허문헌
특허문헌 1 : 일본 특허공개 평 8－125605호 공보
특허문헌 1에 개시된 광 통신 시스템에서는, 펄스 광을, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서 큰 강도로 증폭할 수가 없다.
본 발명의 제 1의 태양에 따른 펄스 광 생성 장치는, 제 1 펄스 광과, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고 상기 제 1 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가하는 제 2 펄스 광이 합파되어 입사하고 내부를 전파하는 제 1 광 파이버와, 상기 제 1 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 받아 내부를 전파하고 증폭하는 제 2 광 파이버를 구비하고, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 상기 제 2 펄스 광으로부터의 상호 위상 변조에 의해 상기 제 1 펄스 광에 위상 변조가 발생하고, 상기 제 2 광 파이버에 있어서 상기 제 1 펄스 광에 발생하는 자기 위상 변조는, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 발생한 위상 변조에 의해 감쇄되는 구성이다. 　
본 발명의 제 2의 태양에 따른 펄스 광 생성 방법은, 제 1 펄스 광과, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고 상기 제 1 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가하는 제 2 펄스 광을 합파한 후에 제 1 광 파이버에 입사시켜서 내부를 전파시키고, 상기 제 1 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 제 2 광 파이버에 입사시키고 내부를 전파시켜서 증폭하고, 상기 제 2 광 파이버에 있어서 자기 위상 변조에 의해 발생하는 상기 제 1 펄스 광의 위상 변조를, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 상기 제 2 펄스 광으로부터의 상호 위상 변조에 의해 상기 제 1 펄스 광에 발생하는 위상 변조에 의해 감쇄한다.
도 1은 제 1의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 2는 주 펄스 광의 시간 강도 변화와 부 펄스 광의 시간 강도 변화의 관계를 나타내는 개념도이다.
도 3은 제 2의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 4는 시뮬레이션에 이용한 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 각각의 파형을 나타내는 모식도이다.
도 5는 시뮬레이션에 있어서 제 1 광 파이버에 입사하는 시점에서의 주 펄스 광의 파장 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 제 1 광 파이버를 전파하는 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 제 2 광 파이버를 전파하는 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제 2 광 파이버를 출사하는 시점에서의 주 펄스 광의 파장 스펙트럼의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 제 1 광 파이버(1)를 배치하지 않는 구성에 있어서의 주 펄스 광의 파장 스펙트럼의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제 3의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 11은 제 4의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 12는 제 5의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 13은 제 6의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 14는 제 7의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 15는 제 8의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다.
도 16은 파장 변환부의 구체적 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 17은 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 1의 적용예로서 예시하는 노광 장치의 개요 구성도이다.
도 18은 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 2의 적용예로서 예시하는 노광 장치의 개요 구성도이다.
도 19는 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 3의 적용예로서 예시하는 노광 장치의 개요 구성도이다.
도 20은 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 4의 적용예로서 예시하는 검사 장치의 개요 구성도이다.
(제 1의 실시의 형태)　
이하, 본 발명의 제 1의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 제 1의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치의 개념도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 펄스 광 생성 장치(100)는, 시간 강도 변화가 다른 제 1 펄스 광과 제 2 펄스 광의 합파 광이 입사하는 제 1 광 파이버(1)와, 제 1 광 파이버(1)의 하류 측에 배치되어, 제 1 광 파이버(1)로부터 출사한 제 1 펄스 광이 입사하고 증폭되어 출사하는 제 2 광 파이버(2)를 가진다. 제 1 펄스 광은, 제 2 광 파이버(2)에 있어서 증폭하는 펄스 광이며, 이후, 주 펄스 광이라고 기재한다. 제 2 펄스 광은, 제 1 광 파이버(1)에 있어서, 상호 위상 변조에 의해 주 펄스 광에 위상 변조를 발생시키는 펄스 광이며, 이후, 부 펄스 광이라고 기재한다.
주 펄스 광은, 예를 들면, DFB 레이저(Distributed Feedback Laser) 등(도시하지 않음)으로부터 출사한 펄스 광 또는 연속 광을, 소망의 펄스 길이(pulse duration)와 펄스 간격을 가지도록 변조기(도시하지 않음)에 의해 변조하는 것으로 생성된다. 부 펄스 광은, 예를 들면, DFB 레이저 등으로부터 출사한 펄스 광 또는 연속 광을, 주 펄스 광과는 다른 소망한 시간 강도 파형을 가지도록 변조기(도시하지 않음)에 의해 변조하는 것으로 생성된다. 주 펄스 광과 부 펄스 광을 합파하는 합파 소자로서는, 예를 들면, 파장 분할 다중 방식(WDM)의 합파기를 이용할 수 있다.
도 2는, 주 펄스 광의 시간 강도 변화와 부 펄스 광의 시간 강도 변화의 관계를 나타내는 개념도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 서로 다음과 같은 관계가 되도록 동기되어 출사된다. 즉, 주 펄스 광의 강도가 증가하는(상승하는) 기간에 있어서는, 부 펄스 광의 강도는 감소하고(하강하고), 주 펄스 광의 강도가 감소하는(하강하는) 기간에 있어서는, 부 펄스 광의 강도는 증가한다(상승한다). 부 펄스 광은, 주 펄스 광의 상승이 개시되기 전의 시점에서 상승이 완료하고 있으므로, 주 펄스 광이 상승하는 기간에 있어서 부 펄스 광을 하강시킬 수가 있다. 또, 부 펄스 광은, 주 펄스 광의 하강이 완료한 후의 시점에서 하강이 완료한다.
바꾸어 말하면, 부 펄스 광은 2개의 피크를 가지는 한 쌍의 펄스의 세트(1회째의 펄스와 2회째의 펄스)로 되어, 그 중앙부의 시간 강도 변화는, 주 펄스 광의 시간 강도 변화와 상보적인 관계를 이룬다. 도 2에서는, 부 펄스 광의 한 쌍의 펄스의 세트의 사이의 강도는 제로로 되어 있다. 이 부분의 강도가 제로로 되는 것은 바람직하지만, 제로인 것은 필수는 아니고, 전후의 강도에 비해 충분히 작으면 좋다.
제 1 광 파이버(1)에 입사하는 시점에 있어서, 주 펄스 광의 피크 강도는, 부 펄스 광의 피크 강도에 비해 충분히 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 주 펄스 광의 피크 강도는, 부 펄스 광의 피크 강도의 1/1000 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 펄스 광이 광 파이버를 전파할 때에 발생하는 파장 스펙트럼의 퍼짐에 대해서 설명한다. 펄스 광이 광 파이버를 전파하면 펄스 광 자신의 강도 변화에 의해 자기 위상 변조(SPM：Self-Phase Modulation)에 의한 위상 변조φSPM이 발생한다. 이 위상 변조 φSPM은 펄스 광의 파장 스펙트럼의 퍼짐을 초래한다. 이 파장 스펙트럼의 퍼짐은 챠프(chirp)로 불린다. 따라서, 챠프를 억제하기 위해서는 상기의 위상 변조를 작게 할 필요가 있다.
펄스 광이 광 파이버를 전파할 때에, 이 펄스 광과는 다른 펄스 광이 동시에 광 파이버를 전파하는 경우에는, 상기의 SPM에 의한 위상 변조 φSPM에 더해서, 다른 펄스 광의 강도 변화에 의한 상호 위상 변조(XPM：Cross-Phase Modulation)에 의해 위상 변조 φXPM가 발생한다. 위상 변조 φXPM도 펄스 광의 파장 스펙트럼의 퍼짐을 초래한다. 즉, 펄스 광이 광 파이버를 전파할 때의 파장 스펙트럼의 퍼짐은, 위상 변조 φSPM＋φXPM에 의존한다.
도 1에 나타내는 펄스 광 생성 장치(100)에 있어서, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 합파된 후, 제 1 광 파이버(1)에 입사하고 그 내부를 전파한다. 상기 설명대로, 제 1 광 파이버(1)에 있어서, 주 펄스 광에는, SPM에 의한 위상 변조 φSPM1와 함께, 부 펄스 광으로부터의 XPM에 의한 위상 변조 φXPM1가 발생한다. 제 1 광 파이버(1)를 전파하는 것으로써 주 펄스 광이 받는 위상 변조의 합계 φ1은 φ1=φSPM1＋φXPM1로 나타낼 수가 있다. 여기서, 주 펄스 광의 시간 강도 변화와 부 펄스 광의 시간 강도 변화는 서로 역방향이 되도록, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 동기되어 있다. 즉, 주 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 부 펄스 광의 강도는 감소하고, 주 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 　부 펄스 광의 강도는 증가한다. 이 때문에, φSPM1와 φXPM1는 위상 변조의 방향이 반대, 즉,φSPM1와 φXPM1는 부호가 반대로 된다(다만, 여기에서는, 파장 스펙트럼의 퍼짐에 기여하지 않는 DC적인 위상의 옵셋은 무시해서 생각하고 있다).
제 1 광 파이버(1)를 출사한 주 펄스 광은 제 2 광 파이버(2)에 입사해서 그 내부를 전파한다. 제 2 광 파이버(2)에 입사시킬 때에는, 부 펄스 광의 피크 강도는, 제로, 즉 부 펄스 광은 제 2 광 파이버(2)에는 입사하지 않거나, 또는, 매우 작은 강도로 할 필요가 있다. 이러한 상태를 실현하기 위해서, 예를 들면, 제 1 광 파이버(1)에 있어서 부 펄스 광이 흡수되어도 좋고, 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)의 사이에 부 펄스 광을 분리해도 된다. 제 2 광 파이버(2)는 주 펄스 광을 증폭하기 위한 것이므로, 주 펄스 광 이외의 증폭 대역 내의 광이 제 2 광 파이버(2)에 입사하면, 그 광을 증폭하기 위해서 제 2 광 파이버(2)의 증폭 게인이 소비되어 그 만큼 주 펄스 광의 증폭 효율이 저하한다.
제 2 광 파이버(2)에 있어서, 주 펄스 광에는, 자신의 강도 변화에 수반해 발생하는 SPM에 의해 위상 변조 φSPM2가 발생한다. 상기와 같이, 제 2 광 파이버(2)에 입사하는 부 펄스 광의 강도는 제로 또는 매우 작기 때문에, 부 펄스 광의 강도 변화에 수반하는 XPM에 의해 주 펄스 광에 발생하는 위상 변화는 무시할 수 있다. 따라서, 제 2 광 파이버(2)를 전파하는 것에 따라 주 펄스 광에 발생하는 위상 변조의 합계 φ2는, φ2=φSPM2로 나타낼 수가 있다.
이상으로부터, 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)를 전파한 주 펄스 광에 발생하는 합계 위상 변조 φTOT(=φ1＋φ2)는,　
φTOT=φSPM1＋φXPM1＋φSPM2　　　　　　 (1)　
로 나타낼 수 있다. 식(1)에 있어서, φSPM1 및 φSPM2의 부호는, φXPM1의 부호와 반대이다. 따라서, φSPM1＋φSPM2의 절대치와 φXPM1의 절대치가 동일하면, 합계 위상 변조 φTOT는 제로로 된다(여기에서도, 주 펄스 광의 파장 스펙트럼의 퍼짐에 기여하지 않는 DC적인 위상의 옵셋은 무시하고 생각하고 있다). 이점에 대해서는, 이하의 기재에 대해서도 동일하다). 즉, 주 펄스 광의 시간 강도 변화, 부 펄스 광의 시간 강도 변화(파형), 제 1 광 파이버(1)의 길이, 제 2 광 파이버(2)의 길이를 주로 하는 각 파라미터를 조정해서, 합계 위상 변조 φTOT를 실질적으로 제로로 할 수가 있다. 그 결과, 주 펄스 광의 파장 스펙트럼이 퍼지는 것을 억제할 수 있다.
제 1 광 파이버(1)에 주 펄스 광과 부 펄스 광이 입사하는 시점에 있어서, 주 펄스 광의 피크 강도가 부 펄스 광의 피크 강도에 비해 충분히 작은 경우에는,φSPM1의 값은 작다. φSPM1≒0으로 간주할 수 있는 경우에는, φ1≒ φXPM1가 되어, 식(1)은 다음에 나타내는 식(2)와 같이 나타낼 수가 있다. 　
φTOT=φXPM1＋φSPM2　　　　　　　(2)　
상기와 같이, φXPM1와 φSPM2는 부호가 반대이므로, φXPM1의 절대치, φSPM2의 절대치가 동일하면, 합계 위상 변조 φTOT는 제로가 된다. 즉, 제 2 광 파이버(2)에 있어서 주 펄스 광을 증폭할 때에 발생하는 SPM에 의한 위상 변조와, 제 1 광 파이버(1)에 있어서 부 펄스 광으로부터의 XPM에 의해 주 펄스 광에 발생하는 위상 변조를 상쇄시킬 수가 있다.
본 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치에 의하면, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있다.
(제 2의 실시의 형태)　
도 3에, 본 발명의 제 2의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(200)의 개념도를 나타낸다. 펄스 광 생성 장치(200)에 있어서는, 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)의 사이에, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자(3)가 마련되어 있다. 이러한 구성으로 하는 것으로써, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 보다 확실히 분리해, 부 펄스 광이 제 2 광 파이버(2)에 입사하지 않게 할 수가 있다. 한편, 도 3에 있어서, 펄스 광 생성 장치(100)와 같은 구성에 대해서는 같은 부호를 이용하고 있다.
펄스 광 생성 장치(200)에 있어서는, 주 펄스 광의 파장과 부 펄스 광의 파장은 서로 다르다. 예를 들면, 주 펄스 광의 파장은 1064nm, 부 펄스 광의 파장은 1058nm이다. 또, 주 펄스 광의 피크 강도는 10mW 정도, 부 펄스 광의 피크 강도는 80W정도이다. 즉, 부 펄스 광의 피크 강도는 주 펄스 광의 피크 강도에 비해 매우 크고, 강도 비는 8000배 정도이다. 제 1 광 파이버(1)로서는, 석영 유리를 주재료로 하는 싱글 모드의 광 파이버를 이용할 수 있다. 제 2 광 파이버(2)로서는, 1064nm의 파장을 증폭하는 광 파이버 증폭기인 YDFA(Ytterbium Doped Fiber Amplifier)를 이용할 수 있다. 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)의 사이에는, 분리 소자로서 파장 1064nm의 주 펄스 광은 투과시키고, 파장 1058nm의 부 펄스 광은 투과시키지 않는 파장 선택 필터(밴드 패스 필터)(3)를 구비한다.
파장 1064nm의 주 펄스 광과 파장 1058nm의 부 펄스 광은 합파된 후, 제 1 광 파이버(1)에 입사해서 그 내부를 전파한다. 제 1 광 파이버(1)에 있어서, 부 펄스 광으로부터의 XPM에 의해 주 펄스 광에는 위상 변조 φXPM1가 발생한다. 제 1 광 파이버(1)에 있어서의 SPM에 의한 주 펄스 광의 위상 변조 φSPM1에 대해서는, 주 펄스 광의 피크 강도가 10mW로 매우 작기 때문에 무시할 수 있는 정도로 작은 값이 된다. 제 1 광 파이버(1)를 출사한 주 펄스 광과 부 펄스 광은, 밴드 패스 필터(3)에 입사한다. 밴드 패스 필터(3)는, 상기한 바와 같이, 파장 1064nm의 주 펄스 광은 투과시키고, 파장 1058nm의 부 펄스 광은 투과시키지 않는다. 따라서, 파장 1058nm의 부 펄스 광은 밴드 패스 필터(3)에 흡수 또는 반사되고, 파장1064 nm의 주 펄스 광만이 제 2 광 파이버(2)에 입사한다.
제 2 광 파이버(2)에 입사한 주 펄스 광은 제 2 광 파이버(2)를 전파해 증폭되는 과정에 있어서, 주 펄스 광에는 SPM에 의한 위상 변조 φSPM2가 발생한다. 위상 변조 φXPM1와 위상 변조 φSPM2는, 강도 변화의 방향이 반대이기 때문에 부호는 반대이다. 따라서, 위상 변조 φXPM1와 위상 변조 φSPM2가 상쇄하도록, 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)의 길이를 조정하는 것으로, 합계 위상 변조를 실질적으로 제로로 할 수가 있고, 그 결과, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제해 주 펄스 광을 증폭할 수가 있다. 한편, 증폭 후의 주 펄스 광의 피크 강도는 사양에 의해 설정되므로, 이것에 의해 제 2 광 파이버(2)의 길이가 우선 설정된다. 그것에 의해 위상 변조 φSPM2가 산출되고, 그 다음에, 위상 변조 φXPM1와 위상 변조 φSPM2가 상쇄하도록, 제 1 광 파이버(1)의 길이를 설정할 수가 있다.
상기의 펄스 광 생성 장치(200)에 있어서는, 분리 소자로서 밴드 패스 필터(3)를 이용했지만, 분리 소자로서 다이클로익 미러나 다이클로익 프리즘 등을 이용해도 된다.
(시뮬레이션)　
파장 스펙트럼의 퍼짐에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 4는, 시뮬레이션에 이용한 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 각각의 파형(시간 강도 변화)을 나타내는 모식도이다. 위쪽은 주 펄스 광의 파형을 나타내고, 아래쪽은 부 펄스 광의 파형을 나타낸다. 주 펄스 광의 세로축 스케일은 부 펄스 광의 세로축 스케일의 8000배로 확대해 표시하고 있다. 주 펄스 광은, 파장 1064nm, 피크 강도 10mW(0.01W), 펄스 길이 40ps이다. 부 펄스 광은, 파장 1058nm, 피크 강도 80W이다. 즉, 부 펄스 광의 피크 강도는 주 펄스 광의 피크 강도보다 훨씬 크고, 부 펄스 광의 피크 강도는 주 펄스 광의 피크 강도의 8000배이다.
도 4로부터 분명한 바와 같이, 부 펄스 광의 중앙부의 시간 강도는, 주 펄스 광의 시간 강도와는 반대로 변화하는 한 쌍의 펄스의 세트에 의해 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 부 펄스 광은, 주 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고, 주 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가한다. 부 펄스 광의 강도는, 주 펄스 광의 강도가 피크에 도달하는 시점보다 전과 후에 각각 피크를 가지도록, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 동기되어 있다.
제 1 광 파이버(1)는, 길이 20m, 모드 직경(MFD) 6.6μm, 비선형 굴절률 n 2=3.0×10－20m2/W, 분산β2=0.02ps2/m로 한다. 제 1 광 파이버(1)를 전파하는 주 펄스 광의 파장 스펙트럼의 퍼짐을 해석한다. 광 파이버 내에 있어서의 펄스 광의 전파는, 공지의 비선형 슐레징거-방정식으로 기술된다. 비선형 굴절률 n2 및 분산 β2만 고려하면, 펄스 광의 완만한 변동 진폭 A(z, t)(slowly varying amplitude)의 전파는, 다음에 나타내는 식(3)으로 기술된다. 　
[수 1]　
Figure 112018117522191-pct00001
여기서,　
[수 2]　
Figure 112018117522191-pct00002
이다. 또, Aeff는 제 1 광 파이버(1)의 모드 단면적이다. z는 광 파이버에 따라 설정한 좌표이다.
제 1 광 파이버(1)에 입사하는 시점에 있어서의 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 진폭은 다음에 나타내는 식(4)로 나타낼 수가 있다. 　
[수 3]　
Figure 112018117522191-pct00003
여기서, A1 및 A2는, 각각 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 포락선(envelope)을 나타내고, ω0은, 주 펄스 광과 부 펄스 광의 주파수의 차이를 나타낸다. 한편, 주 펄스 광 및 부 펄스 광은 모두, 제 1 광 파이버(1)에 입사하는 시점에서는 위상 변조가 없다(챠프는 없다)라고 생각하고, A1 및 A2는 모두 실수로 한다.
도 5는, 상기 시뮬레이션에 있어서, 제 1 광 파이버(1)에 입사시키는 시점에 있어서의 주 펄스 광의 파장 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 주 펄스 광은 트랜스 폼 리밋트 펄스(Transform-Limit Pulse)이며, 그 파장 스펙트럼 폭은 약 35 pm(0.035nm)이다. 제 1 광 파이버(1)를 전파하는 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼은, 식(4)를 식(3)에 입력해 Z방향으로 적분하는 것으로써 산출된다.
도 6은, 상기의 요령으로 산출한, 제 1 광 파이버(1)를 전파하는 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼을 2m마다 나타내는 그래프이다. 도 6으로부터, 주 펄스 광이 제 1 광 파이버(1)를 전파하는 것에 따라, 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼이 퍼지는 상태를 알 수 있다. 주파수 스펙트럼의 퍼짐은 파장 스펙트럼 폭의 퍼짐에 상당한다. 이 주파수 스펙트럼의 퍼짐은, 부 펄스 광으로부터의 XPM에 의해 주 펄스 광에 위상 변조가 발생하고, 그것에 의해 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼이 퍼진 것을 나타내는 것이다. 한편, 제 1 광 파이버(1)에 있어서의 SPM에 의한 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼(파장 스펙트럼)의 퍼짐은 거의 없다. 이것은, 제 1 광 파이버(1)에 입사시키는 주 펄스 광의 피크 강도가 충분히 작기 때문에, SPM에 의한 위상 변조가 매우 작기 때문이다.
제 1 광 파이버(1)를 출사한 주 펄스 광 및 부 펄스 광은, 밴드 패스 필터(3)에 입사한다. 밴드 패스 필터(3)는 주 펄스 광만 투과시킨다. 밴드 패스 필터를 출사한 주 펄스 광은 제 2 광 파이버(2)에 입사하고 내부를 전파해 증폭된다. 제 2 광 파이버(2)를 전파하는 주 펄스 광의 SPM에 의한 주파수 스펙트럼의 변화를 산출한다. 제 2 광 파이버(2)는, 길이 3m, 모드 직경 20μm, 비선형 굴절률 n2=3.0×10－20m2/W, 분산 β2=0.02ps2/m로 한다.　여기서의 계산에서는, 간단을 위해 증폭 과정은 취급하지 않고, 광 파이버 중에서의 피크 강도는 9.2 kW로 일정한 것으로 하고 있다. 이 경우의 비선형 위상 변조는 15.7rad이다(SPM에 의한 비선형 위상 변조 φSPM2의 최대치는, 피크 강도가 일정한 경우, 대략 γ2PmL2로 주어진다. 여기서,γ2, L2는 제 2 광 파이버(2)의 비선형성 및 길이, Pm은 주 펄스 광의 피크 강도이다). 상기의 비선형 위상 변조의 15.7 rad라고 하는 값은, 상기의 광 파이버를 이용해 0.01W에서 15kW까지 증폭하는 경우의 비선형 위상 변조와 대체로 동일하다.
제 2 광 파이버(2)는, 복수의 광 파이버에 의해 구성해도 된다. 즉, 제 2 광 파이버(2)를 복수 단의 광 파이버(요소 광 파이버)를 직렬로 배치해서 구성해도 된다. 이것에 의해, 1개의 제 2 광 파이버(2)에 의해 주 펄스 광의 피크 강도를 0.01W 정도로부터 10kW 정도까지 증폭하는 대신에, 복수 단의 요소 광 파이버에 의해 주 펄스 광의 피크 강도를 단계적으로 증폭할 수가 있다. 예를 들면, 2단의 요소 광 파이버에 의해 제 2 광 파이버(2)를 구성하고, 1단째(초단)의 요소 광 파이버에 의해 주 펄스 광의 피크 강도를 0.01 W 정도로부터 100 W 정도까지 증폭하고, 2단째(최종단)의 요소 광 파이버에 의해 10 kW정도까지 증폭한다. 펄스 길이가 40ps 정도보다 큰 펄스 광이면, 분산의 영향은 무시할 수 있는 정도로 작다.
한편, 상기 설명에서는, 제 2 광 파이버(2)를 2단의 요소 광 파이버에 의해 구성했지만, 단수는 2단보다 많아도 좋다. 예를 들면, 1단째 및 2단째의 요소 광 파이버에 의해 주 펄스 광의 강도를, 0.1W 정도로부터 100W 정도까지 순차적으로 증폭하고, 그 후, 3단째(최종단)의 요소 광 파이버에 의해 주 펄스 광의 강도를 10 kW 정도까지 증폭해도 된다.
도 7은, 상기의 식(3)에 의해 산출한, 제 2 광 파이버(2)를 전파하는 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼을 0.3m마다 나타내는 그래프이다. 도 7로부터, 주 펄스 광이 제 2 광 파이버(2)를 전파함에 따라서, 퍼지고 있던 주 펄스 광의 주파수 스펙트럼이 축소하는 상태를 알 수 있다. 이것은, SPM에 의해 주 펄스 광에 위상 변조가 발생하고, 이 위상 변조가, 제 1 광 파이버(1)에 있어서 부 펄스 광으로부터의 XPM에 의해 발생한 주 펄스 광의 위상 변조를 감소시키는 것을 나타내고 있다.
도 8은, 제 2 광 파이버(2)를 출사하는 시점에서의 주 펄스 광의 파장 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 파장 스펙트럼 폭은 약 55pm이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 광 파이버(1)에 입사하는 시점에 있어서의 주 펄스의 파장 스펙트럼 폭은 35pm이므로, 주 펄스 광의 증폭에 의한 파장 스펙트럼 폭의 퍼짐은 매우 작게 억제되는 것을 알 수 있다. 또, 도시하고 있지 않지만, 제 2 광 파이버(2)를 출사하는 시점에 있어서의 주 펄스 광의 시간 파형에는 흐트러짐이 거의 생기지 않는다. 즉, 제 1 광 파이버(1) 및 제 2 광 파이버(2)를 통과 후에도, 주 펄스 광의 시간 파형의 열화는 매우 작다.
도 9는, 비교를 위해서, 제 1 광 파이버(1)를 가지지 않는 구성에 있어서 산출한 파장 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 9로부터 분명한 바와 같이, 제 2 광 파이버(2)만에 의해 주 펄스 광을 증폭했을 경우, 증폭 후의 주 펄스 광의 스펙트럼 폭은 670pm이며, 현저하게 퍼져 있는 것을 알 수 있다. 이것은, SPM에 의해 주 펄스 광에 큰 위상 변조가 발생하고, 그것에 의해 주 펄스 광의 파장 스펙트럼이 크게 퍼져 버린 것을 의미한다. 즉, 증폭시에 발생하는 SPM에 의한 위상 변조를 상쇄하는 기능을 완수하는 제 1 광 파이버(1)가 배치되지 않는 경우, 주 펄스 광의 파장 스펙트럼은 크게 퍼진다.
도 4에 나타낸 부 펄스 광 및 주 펄스 광에 관해서, 부 펄스 광이 주 펄스 광에 미치는 XPM의 위상 변조 φXPM1의 절대치는, 대략 2γ1PsL1으로 주어진다. 여기서,γ1는 제 1 광 파이버(1)의 비선형성(식(3)), Ps는 부 펄스 광의 피크 강도, L1은 제 1 광 파이버(1)의 파이버 길이이다. 상기 시뮬레이션에 있어서 이용된 각 파라미터의 값에 의하면, φXPM1의 값은 대략 16rad가 된다. 이미 기재한 대로, 제 2 광 파이버(2)에서의 비선형 위상 변조 φSPM2는 대략 16rad이기 때문에, 제 1 광 파이버(1)에 있어서의 XPM에 의한 φXPM1에 의해 제 2 광 파이버(2)에 있어서의 SPM에 의한 φSPM2를 상쇄할 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 제 2 광 파이버(2)에 있어서의 주 펄스 광의 피크 강도(약 10kW)와 비교해, 제 1 광 파이버(1)에서의 부 펄스 광의 피크 강도(80W)는 현저하게 작다. 즉, 작은 피크 강도의 부 펄스 광에 의한 XPM에 의해, 큰 피크 강도의 주 펄스 광의 SPM를 상쇄하는 것이 가능하다. 이것은, 제 1 광 파이버(1)의 파이버 길이(20m)가 제 2 광 파이버(2)의 파이버 길이(3 m)보다 길고, 또한, 제 1 광 파이버(1)의 모드 직경(6.6μm)이 제 2 광 파이버(2)의 모드 직경(20μm)보다 작은 것에 의한다.
본 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치는, 제 1의 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치의 구성에 더해서, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자(파장 선택 필터)(3)를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있고, 증폭된 펄스 광을 보다 확실히 분리할 수 있다.
(제 3의 실시의 형태)　
제 2의 실시의 형태에서는, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자로서 파장 선택 필터(3)를 구비하는 구성으로 했지만, 다른 구성에서도 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하는 것이 가능하다.
도 10은, 본 발명의 제 3의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(300)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(300)에서는, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 모두 직선 편광이며, 각각의 편광 방향은 서로 다르다. 예를 들면, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 편광 방향이 90°다르다. 주 펄스 광의 피크 강도는 10mW, 부 펄스 광의 피크 강도는 80W이다. 제 1 광 파이버(1) 및 제 2 광 파이버(2)는, 제 2의 실시의 형태에 이용한 것과 동일하다. 도 10에 있어서, 펄스 광 생성 장치(200)와 같은 구성에 대해서는 같은 부호를 이용하고 있다.
상기한 바와 같이, 편광 방향이 서로 90°다른 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자로서, 제 1 광 파이버(1)와 제 2 광 파이버(2)의 사이에 편광 빔 분할기(4)를 배치한다. 편광 빔 분할기(4)는, 주 펄스 광을 투과시키고 부 펄스 광을 반사시키도록 조정되어 있다.
펄스 광 생성 장치(300)에 있어서, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 합파된 후, 제 1 광 파이버(1)에 입사하고 그 내부를 전파한다. 제 1 광 파이버(1)를 출사한 주 펄스 광과 부 펄스 광은, 편광 빔 분할기(4)에 입사한다. 편광 빔 분할기(4)는, 주 펄스 광을 제 2 광 파이버(2)를 향해 투과하고, 부 펄스 광은 주 펄스 광과는 다른 방향으로 반사한다. 이것에 의해 주 펄스 광만이 제 2 광 파이버(2)에 입사한다. 제 2 광 파이버(2)에 입사한 주 펄스 광은 제 2 광 파이버(2)를 전파해서 증폭된다.
제 1 광 파이버(1)에 있어서 XPM에 의해 발생하는 주 펄스 광의 위상 변조와, 제 2 광 파이버(2)에 있어서 SPM에 의해 발생하는 주 펄스 광의 위상 변조가 상쇄되는 것에 대하여는, 제 2의 실시의 형태에 관해서 기재한 설명과 동일하기 때문에 , 여기에서는 설명을 생략한다. 펄스 광 생성 장치(300)와 같은 구성에 의해도, 파장 스펙트럼이 퍼지는 것 없이 주 펄스 광을 증폭할 수 있다.
본 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치는, 제 1의 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치의 구성에 더해서, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자(편광 빔 분할기)를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있고, 증폭된 펄스 광을 보다 확실히 분리할 수 있다.
(제 4의 실시의 형태)　
도 11은, 본 발명의 제 4의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(400)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(400)는, 펄스 광 생성 장치(200)에 있어서의 제 2 광 파이버(2)를 복수 단의 광 파이버(요소 광 파이버)에 의해 치환해서 구성한 것이다. 즉, 제 2 광 파이버(2)는 2개의 제 1 요소 광 파이버(21) 및 제 2 요소 광 파이버(22)에 의해 구성되어 있다. 펄스 광 생성 장치(400)에 있어서, 주 펄스 광의 강도는, 제 1 요소 광 파이버(21)에 의해 0.01W부터 10W 정도까지 증폭되고, 제 2 요소 광 파이버(22)에 의해 10kW 정도까지 증폭된다. 이러한 구성에 의해, 보다 확실히, 파장 스펙트럼이 퍼지는 것 없이 주 펄스 광을 증폭할 수 있다.
제 2 광 파이버(2)를 복수 단의 요소 광 파이버에 의해 구성하는 것은, 제 3의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 발생 장치(300)에도 적용할 수 있다.
(제 5의 실시의 형태)　
도 12는, 본 발명의 제 5의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(500)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(500)는, 서로 파장이 다른 2개의 레이저 광원을 갖고, 각각의 레이저 광원으로부터 주 펄스 광과 부 펄스 광을 출사한다. 펄스 광 생성 장치(500)는, 파장 1064nm의 주 펄스 광을 출사하는 제 1 레이저 광원(51)과, 파장 1058nm의 부 펄스 광을 출사하는 제 2 레이저 광원(52)을 구비한다. 제 1 레이저 광원(51) 및 제 2 레이저 광원(52)은 모두 변조기를 구비하고, 각각의 파장의 광을 주 펄스 광 및 부 펄스 광으로 변조해 출사한다. 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 각각의 피크 강도는 모두 10mW이다.
펄스 광 생성 장치(500)는 또한, 제 1 레이저 광원(51)으로부터 출사한 주 펄스 광을 전파시키는 제 3 광 파이버(53)와, 제 2 레이저 광원(52)을 출사한 부 펄스 광을 전파시키는 제 4 광 파이버(54)를 구비한다. 제 3 광 파이버(53)를 출사한 주 펄스 광과 제 4 광 파이버(54)를 출사한 부 펄스 광은 합파 소자(55)에 입사해서 합파된다. 제 4 광 파이버(54)는 부 펄스 광의 피크 강도를 10mW 정도로부터 80W 정도로 증폭한다. 제 3 파이버(53)는, 합파 소자(55)에 있어서, 주 펄스 광을 부 펄스 광에 동기시키기 위해서 광로 길이를 조정하기 위해서 배치된다.
주 펄스 광을 부 펄스 광에 동기시킨다는 것은, 주 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 　부 펄스 광의 강도는 감소하고, 주 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 부 펄스 광의 강도는 증가하는 상태로 되도록 타이밍을 조정하는 것을 가리킨다. 즉, 주 펄스 광과 부 펄스 광은 시간 강도 변화가 반대의 관계가 된다. 한편, 제 4 광 파이버(54)는 1개에 의해 구성해도 좋고, 복수 단의 광 파이버에 의해 구성해도 좋다.
제 1 광 파이버(1), 제 2 광 파이버(2), 및 밴드 패스 필터(3)는 제 2의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 발생 장치(200)에 장비된 것과 동일하다. 또, 주 펄스 광과 부 펄스 광이 합파된 후, 제 1 광 파이버(1)에 입사되는 것도 펄스 광 발생 장치(200)와 같다. 주 펄스 광을, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제해 증폭하는 작용에 대해서는 펄스 광 생성 장치(200)와 같다. 한편, 본 실시의 형태에 있어서도, 제 2 광 파이버(2)를 복수 단의 요소 광 파이버로 구성할 수가 있다.
본 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치는, 적절한 파장 차이를 가지는 2개의 레이저 광원으로부터 각각 주 펄스 광과 부 펄스 광을 출사하고, 주 펄스 광과 부 펄스 광을 분리하기 위한 분리 소자로서 파장 선택 필터(3)를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있고, 증폭된 펄스 광을 보다 확실히 분리할 수 있다.
(제 6의 실시의 형태)　
도 13은, 본 발명의 제 6의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(600)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(600)는, 파장 1064nm의 직선 편광의 펄스 광 또는 연속 광을 출사하는 제 3 레이저 광원(61)과, 제 3 레이저 광원으로부터 출사한 펄스 광 또는 연속 광을 제 1 광로 L1와 제 2 광로 L2와에 분파해 전파시키는 분파 소자(62)를 구비한다. 또, 펄스 광 생성 장치(600)는, 제 1 광로 L1에 배치되어 주 펄스 광을 생성하는 제 1 변조 소자(63)와 제 2 광로 L2에 배치되어 부 펄스 광을 생성하는 제 2 변조 소자(64)를 구비한다. 또한, 펄스 광 생성 장치(600)는, 제 1 광로 L1를 전파하는 주 펄스 광과 제 2 광로 L2를 전파하는 부 펄스 광을 합파해 제 3 광로 L3에 전파시키는 합파 소자(65)를 구비한다. 분파 소자(62)로서는 1：99 분기 커플러(1% 포토를 광로 L1에 접속하고, 99% 포토를 광로 L2에 접속한다), 합파 소자(65)로서는 편광 빔 분할기를 이용할 수 있다.
펄스 광 생성 장치(600)에 있어서, 제 3 레이저 광원(61)은 직선 편광의 펄스 광 또는 연속 광을 출사한다. 이 펄스 광 또는 연속 광은 분파 소자(62)에 의해 분파되어, 각각 제 1 광로 L1 및 제 2 광로 L2를 전파한다. 제 1 광로 L1 및 제 2 광로 L2에는 각각 제 1 변조 소자(63) 및 제 2 변조 소자(64)가 배치되어 있다. 제 1 변조 소자(63)는 제 1 광로 L1를 전파하는 펄스 광을 변조해 주 펄스 광을 생성한다. 제 2 변조 소자(64)는 제 2 광로 L2를 전파하는 펄스 광을 변조해 부 펄스 광을 생성한다. 제 1 변조 소자(63) 및 제 2 변조 소자(64)로는 전기 광학 변조기(EO 변조기)를 이용할 수 있지만, 전기 광학 변조기 이외의 변조기(예를 들면, 음향 광학 변조기 등 )도 이용할 수 있다.
주 펄스 광과 부 펄스 광은 합파 소자(65)에서 합파되어 제 3 광로 L3를 전파 하고, 제 1 광 파이버(1)에 입사한다. 합파 후의 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 전파 경로에 대해서는, 도 10을 참조해 설명한 제 3의 실시의 형태에 있어서의 펄스 광 생성 장치(300)와 같다.
본 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치는, 1개의 레이저 광원으로부터 출사시킨 펄스 광으로부터 주 펄스 광과 부 펄스 광을 생성하고, 주 펄스 광과 부 펄스 광이 서로 편광 방향이 다른 상태로 된 후, 분리 소자로서 편광 빔 분할기에 의해 양자를 분리하는 구성을 구비한다. 이러한 구성에 의해, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있고, 증폭된 펄스 광을 보다 확실히 분리할 수 있다.
(제 7의 실시의 형태)　
도 14는, 본 발명의 제 7의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(700)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(700)는, 펄스 광 생성 장치(600)의 구성에 더해, 제 2 광로 L2에 제 3의 광 파이버(71)를 배치한 구성으로 되어 있다. 도 14에 있어서는, 제 1 광로 L1 및 제 2 광로 L2의 근방의 구성만 나타내고, 그 이외의 부분의 구성에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 주 펄스 광과 부 펄스 광이 합파되어 제 1 광 파이버(1)에 입사되는 시점에 있어서, 부 펄스 광의 피크 강도는 주 펄스 광의 피크 강도에 비해 충분히 큰 것이 바람직하다. 그 때문에, 펄스 광 생성 장치(700)는, 제 2 광로 L2에 부 펄스 광을 증폭하기 위한 제 3 광 파이버(71)를 구비하고 있다.
펄스 광 생성 장치(700)에 있어서, 제 3 레이저 광원(61)으로부터 출사된 펄스 광 또는 연속 광은, 분파 소자(62)에 의해 제 1 광로 L1와 제 2 광로 L2로 분파 되어 각각의 광로를 전파한다. 분파 소자(62)로서는 50：50 분기 커플러를 이용할 수 있다. 제 1 광로 L1에서는 제 1 변조 소자(63)에 의해 주 펄스 광이 생성되고, 제 2 광로 L2에서는 제 2 변조 소자(64)에 의해 부 펄스 광이 생성된다. 생성된 시점에 있어서의 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 피크 강도는 모두 10mW 정도이다. 제 2 광로 L2에 있어서, 부 펄스 광은 제 3 광 파이버(71)에 의해 80W 정도로 증폭된다. 제 3 광 파이버(71)로서는, 1064nm의 파장을 증폭하는 광 파이버 증폭기인 YDFA를 이용할 수 있다. 주 펄스 광과 부 펄스 광은 합파 소자(65)에 의해 합파되어 제 3 광로 L3를 전파한다. 합파 소자(65)로서는 편광 빔 분할기를 이용할 수 있다. 합파 후의 주 펄스 광 및 부 펄스 광의 전파 경로에 대해서는, 도 10을 참조해 설명한 제 3의 실시의 형태에 있어서의 펄스 광 생성 장치(300)와 같다.
제 7의 실시의 형태의 펄스 광 발생 장치는, 주 펄스 광의 피크 강도를 부 펄스 광의 피크 강도에 비해 작게 하도록 구성된다. 이러한 구성에 의해, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서, 큰 강도로 펄스 광을 증폭할 수가 있다.
제 7의 실시의 형태에 의하면, 제 3 레이저 광원(61)으로부터 출사되는 펄스 광 또는 연속 광의 강도를, 최종적으로 제 2 광 파이버(2)로 증폭하기 위한 최적인 값으로 조정할 수가 있다.
(제 8의 실시의 형태)　
도 15는, 본 발명의 제 8의 실시의 형태와 관련되는 펄스 광 생성 장치(800)의 개념도이다. 펄스 광 생성 장치(800)는, 제 2 광 파이버(2)로부터 출사한 증폭 후의 주 펄스 광의 파장을 보다 짧은 파장으로 변환한다. 펄스 광 생성 장치(800)는, 펄스 광 생성 장치(500)의 구성에 더해, 제 2 광 파이버(2)의 하류 측에 파장 변환부(81)를 더 더해 구성된다. 제 2 광 파이버(2)를 전파해 증폭되어 출사한 주 펄스 광은, 파장 변환부(81)에 입사한다. 파장 변환부(81)는 복수의 비선형 광학 결정을 가지고 있고, 주 펄스 광의 파장을 자외 영역의 파장으로 변환해 출사한다. 즉, 펄스 광 생성 장치(800)는 자외 펄스 광을 출력한다.
도 16은, 파장 변환부(81)의 구체적 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 16에 있어서, 상하 방향의 화살표는 편광 방향이 지면에 평행한 직선 편광(P 편광)을 나타내고, 이중 원 마크는 지면에 수직 방향의 편광 방향(S 편광)을 나타낸다. 또, 세로가 긴 타원은 주 펄스 광의 형상을 성형하기 위한 렌즈를 나타내고, ω는 주 펄스 광의 주파수를 나타낸다. 제 2 광 파이버(2)를 출사한 파장 1064nm의 주 펄스 광은 파장 변환부(81)에 입사한다. 파장 변환부(81)에 입사시의 주 펄스 광은 P 편광이다.
파장 변환부(81)에 입사한 P 편광의 주 펄스 광(이후, 기본파라고도 부른다)은, 비선형 광학 결정(101)에 입사해서 전파하고, 기본파의 2배 고조파(S 편광으로 주파수 2ω)가 발생한다. 비선형 광학 결정(101)으로서는 LBO 결정을 이용할 수 있다. 비선형 광학 결정(101)에서 발생한 S 편광의 2배 고조파와 비선형 광학 결정(101)을 투과한 P 편광의 기본파는, 파장판(103)에 입사한다. 파장판(103)은, 2배 고조파의 편광 방향을 90°변화시켜 S 편광으로부터 P 편광으로 변화시킨다. P 편광의 2배 고조파 및 P 편광의 기본파는, 비선형 광학 결정(102)에 입사해서 전파한다. 비선형 광학 결정(102)에서는 합주파 발생에 의해, S 편광의 3배 고조파(주파수 3ω)가 발생한다. 비선형 광학 결정(102)으로서는 LBO 결정을 이용할 수 있다.
비선형 광학 결정(102)에서 발생한 S 편광의 3배 고조파와 비선형 광학 결정(102)를 투과한 P 편광의 2배 고조파 및 P 편광의 기본파는, 다이클로익 미러(104)에 입사한다. 다이클로익 미러(104)는, S 편광의 3배 고조파만을 반사시키고, 그 이외의 P 편광의 2배 고조파, 및 P 편광의 기본파는 투과시킨다. 이것에 의해, S 편광의 3배 고조파가 분리된다. 3배 고조파의 파장은 자외 영역의 355nm이다.
상기에서는, 파장 변환부(81)에 입사하는 주 펄스 광은 P 편광으로서 설명했지만, 주 펄스 광은 S 편광이어도 좋고, 도 16에 나타낸 구성에 의해 자외 영역의 주 펄스 광을 얻을 수 있다.
한편, 제 6의 실시의 형태는, 펄스 광 생성 장치(500)에 더해, 파장 변환부(91)를 더 구비한 구성으로 했지만, 펄스 광 생성 장치(600), (700), 또는 (800)에 더해 파장 변환부(91)를 더 구비한 구성으로 해도 좋다.
본 실시의 형태의 펄스 광 생성 장치에 의하면, 주 펄스 광을, 파장 스펙트럼의 퍼짐을 억제하면서 큰 강도로 증폭하고, 또한 자외 대역의 파장으로 파장 변환할 수가 있다. 이러한 펄스 광 생성 장치는, 고밀도의 집적 회로의 노광 장치나 검사 장치 등의 광원으로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.
상기의 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 1의 적용예로서 반도체 제조나 액정 패널 제조의 포토리소그래피(photolithography) 공정에서 이용되는 노광 장치에 대해, 그 개요 구성을 나타내는 도 17을 참조해 설명한다. 노광 장치(900)는, 원리적으로는 사진 제판과 같고, 패턴 형성부로서의 석영 유리제의 포토마스크(photomask)(913)에 정밀하게 그려진 패턴을, 포토레지스트(photoresist)를 도포한 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 노광 대상물 (915)에 광학적으로 투영해서 전사한다.
노광 장치(900)는, 상술한 펄스 광 생성 장치 PD(예를 들면, 펄스 광 생성 장치(800))와, 조명 광학계(902)와 포토마스크(913)를 유지하는 마스크 지지대(903)와, 투영 광학계(904)와, 노광 대상물(915)를 유지하는 노광 대상물 지지 테이블(905)과, 노광 대상물 지지 테이블(905)을 수평면 내에서 이동시키는 구동 기구(906)를 구비해서 구성된다. 조명 광학계(902)는 복수의 렌즈 군으로 되어, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을, 마스크 지지대(903)에 유지 된 포토마스크(913)에 조사한다. 투영 광학계(904)는 복수의 렌즈 군에 의해 구성되어, 포토마스크(913)를 투과한 광을 노광 대상물 지지 테이블 상의 노광 대상물(915)에 투영한다.
노광 장치(900)에 있어서는, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광이 조명 광학계(902)에 입력되고, 소정 광속으로 조정된 자외 펄스 광이 마스크 지지대(903)에 유지된 포토마스크(913)에 조사된다. 포토마스크(913)에 그려진 패턴 상은 투영 광학계(904)를 개재해서 노광 대상물 지지 테이블(905)에 유지된 노광 대상물(915)의 소정 위치에 결상한다. 이것에 의해, 포토마스크(913)의 패턴의 상이, 반도체 웨이퍼나 액정 패널용 유리 기판 등의 노광 대상물(915) 위에 소정 배율로 노광된다.
노광 장치(900)는, 비교적 간명(簡明)한 구성으로, 고 출력, 고 빔 품질의 자외 펄스 광을 출력 가능한 펄스 광 생성 장치 PD를 구비하고 있으므로, 포토리소그래피 공정에 있어서의 스루푸트(throughput)의 향상이나 가공 품질 향상에 기여할 것이라고 기대된다.
상기한 펄스 광 생성 장치를 구비한 시스템의 제 2의 적용예로서, 패턴 형성부로서의 가변 성형 마스크를 이용한 노광 장치에 대해, 그 개요 구성을 나타내는 도 18을 참조해 설명한다. 노광 장치(920)는, 포토마스크에 대신해 가변 성형 마스크를 갖추는 점을 제외하고, 기본적으로는 상술한 제 1의 적용 예의 노광 장치(900)와 같다. 노광 장치(920)에 있어서는, 가변 성형 마스크에 의해 생성된 임의 패턴의 상을, 포토레지스트를 도포한 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 노광 대상물(935)에 광학적으로 투영해 전사한다(예를 들면, 본 출원인과 관련되는 일본 일본 특허 제 5211487호 공보, 일본 특허공개 2012－54500호 공보, 일본 특허공개 2011－49296호 공보 등을 참조).
노광 장치(920)는, 상술한 펄스 광 생성 장치 PD(예를 들면, 펄스 광 생성 장치(800))와, 조명 광학계(922)와, 가변 성형 마스크(933)와, 투영 광학계(924)와, 노광 대상물(935)을 유지하는 노광 대상물 지지 테이블(925)과, 노광 대상물 지지 테이블(925)을 수평면 내에서 이동시키는 구동 기구(926)를 구비하여 구성된다. 조명 광학계(922)는 복수의 렌즈 군으로부터 되어, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을, 미러(923)를 개재하여 가변 성형 마스크(933)에 조사한다. 투영 광학계(924)는 복수의 렌즈 군에 의해 구성되어, 가변 성형 마스크(933)에 의해 생성된 임의 패턴의 광을, 노광 대상물 테이블(925)에 유지된 노광 대상물(935)에 투영한다.
가변 성형 마스크(933)는, 복수의 가동 미러를 가져 임의 패턴의 반사광을 생성 가능하게 구성된다. 가변 성형 마스크(933)로서는, 예를 들면, 복수의 가동 미러를 이차원상으로 배열한 DMD(Digital Micromirror Device, 혹은 Deformable Micromirror Device)가 매우 적합하게 이용된다. 복수의 가동 미러의 각각은, 독립적으로 반사면의 방향을 변화시키는 것이 가능하게 마련되어 있고, 도시 생략하는 DMD 구동 장치에 의해, 각 가동 미러의 방향을 온 위치와 오프 위치로 절환 제어한다. 또, 패턴 형성부는, 각 가동 미러의 반사면의 방향을 바꾸지 않고, 반사광에 위상차만을 주는 것으로 온 위치와 오프 위치를 절환하는 구조의 마이크로 미러 디바이스를 이용해도 된다.
DMD 구동 장치에 의해 가동 미러가 온 위치가 되도록 제어되었을 경우, 조명 광학계(922)로부터 출사해 가동 미러로 반사된 광은, 투영 광학계(924)에 입사하고 노광 대상물(935)의 노광면에 결상한다. 한편, DMD 구동 장치에 의해 가동 미러가 오프 위치가 되도록 제어되었을 경우, 조명 광학계(922)로부터 출사해 가동 미러로 반사된 광은 투영 광학계(924)에 입사하지 않고, 반사 광로 상에 마련된 댐퍼에 의해 흡수된다. 그 때문에, 소정 위치의 가동 미러를 온 위치가 되도록 제어하고, 그 이외의 가동 미러를 오프 위치가 되도록 제어하는 것으로써, 임의 패턴의 광을 생성해 노광할 수가 있다.
노광 장치(920)에 있어서는, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광이 조명 광학계(922)에 입사하고, 소정 광속으로 조정된 자외 펄스 광은 미러 (923)를 개재해서 가변 성형 마스크(933)에 조사된다. 가변 성형 마스크(933)에 의해 소정 패턴이 생성된 자외 펄스 광은 투영 광학계(924)에 입사하고, 노광 대상물 지지 테이블(925)에 유지된 노광 대상물(935)의 소정 위치에 조사된다. 이것에 의해, 노광 패턴에 따른 노광 광이, 반도체 웨이퍼나 액정 패널 등의 노광 대상물(935)에 소정 배율로 결상된다.
상술한 바와 같이, 펄스 광 생성 장치 PD는 자외 펄스 광을 고속으로 온/오프 제어할 수가 있다. 그 때문에, 가변 성형 마스크를 이용한 노광 장치에 있어서 특별히 중요해지는 자외 펄스 광 그 자체를 고정밀도에 제어할 수가 있고, 정밀도가 높은 노광을 실현할 수가 있다.
상술한 펄스 광 생성 장치 PD를 구비한 시스템의 제 3의 적용예로서 직접 묘화 타입의 노광 장치에 대해, 도 19를 참조해 설명한다. 이 노광 장치(940)의 패턴 형성부는, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을 편향 수단에 의해 편향해서 노광 대상물(955) 상에 주사시켜, 미리 설정된 임의 패턴의 상을 노광 대상물에 직접 묘화한다. 본 적용예에서는, 편향 수단으로서 다각형 미러를 이용한 구성을 예시한다.
노광 장치(940)는, 상술한 펄스 광 생성 장치 PD(예를 들면, 펄스 광 생성 장치(800))와, 정형 광학계(942)와, 다각형 미러(953)와, 대물 광학계(944)와, 노광 대상물(955)를 유지하는 노광 대상물 지지 테이블(945)과, 노광 대상물 지지 테이블(945)을 수평면 내에서 이동시키는 구동 기구(946)를 구비하여 구성된다. 정형 광학계(942)는 코리메이트 렌즈를 포함한 복수의 렌즈 군으로 되어, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을 정형하고, 미러(943)를 개재해서 다각형 미러(953)에 입사시킨다. 다각형 미러(953)는 회전 다면경이다. 도 19에서는, 평면에서 볼 때에, 정육각형의 다각형 미러가 미러 구동 기구에 의해 지면에 직교하는 축회전으로 회전 구동되는 구성을 예시한다. 대물 광학계(944)는 fθ렌즈나 집광 렌즈 등의 복수의 렌즈 군에 의해 구성되어, 다각형 미러(953)에 의해 주사되는 자외 펄스 광을, 노광 대상물 테이블(945)에 유지된 노광 대상물(955) 상에 결상 시킨다. 노광 대상물 테이블(945)은, 노광 대상물(955)을 다각형 미러(953)로부터의 자외 펄스 광의 주사 방향과 직교하는 방향(도면에 있어서 지면 직교 방향)으로 이동시킨다.
펄스 광 생성 장치 PD, 다각형 미러(953) 및 노광 대상물 테이블(945)의 동작은, 도시 생략하는 제어 장치에 의해 제어된다. 제어 장치에는, 노광 대상물(955)에 묘화하는 패턴의 데이터가 미리 기억되고 있고, 제어 장치는, 기억된 패턴의 데이터에 대응해서 펄스 광 생성 장치 PD, 다각형 미러(953) 및 노광 대상물 테이블(945)의 동작을 제어한다. 이것에 의해, 노광 대상물 테이블(945)에 유지 된 노광 대상물(955)에 미리 설정된 패턴의 상이 노광 형성된다.
상술한 바와 같이, 펄스 광 생성 장치 PD는 자외 펄스 광을 고속으로 온/오프 제어할 수가 있다. 그 때문에, 마스크를 이용하지 않고 자외 펄스 광으로 직접 묘화하는 본 적용 예의 노광 장치에 있어서 특별히 중요해지는 자외 펄스 광 그 자체를 고정밀도로 제어할 수가 있고, 정밀도가 높은 노광을 실현할 수가 있다.
한편, 본 적용예에서는, 편향 수단으로서 다각형 미러(953)를 예시했지만, 편향 수단으로서는 다른 구성을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 다각형 미러(953)를 대신해, 가르바노 미러를 이용할 수 있다. 혹은, 2개의 가르바노 미러를 직교하는 2축 방향으로 조합해서, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을 노광 대상물(955)상에서 2축 방향으로 주사시키도록 구성할 수도 있다.
펄스 광 생성 장치 PD를 구비한 시스템의 제 4의 적용예로서 포토마스크(photomask)나 액정 패널, 웨이퍼 등(피검물)의 검사 공정에서 사용되는 검사 장치에 대해, 그 개요 구성을 나타내는 도 20을 참조해 설명한다. 검사 장치(960)는, 포토마스크 등의 광 투과성을 가지는 피검물(973)에 그려진 미세한 패턴의 검사에 매우 적합하게 사용된다.
검사 장치(960)는, 상술한 펄스 광 생성 장치 PD와, 조명 광학계(962)와, 피검물(973)을 유지하는 피검물 지지대(963)과, 투영 광학계(964)와, 피검물(973)로부터의 광을 검출하는 TDI(Time Delay Integration) 센서(975)와, 피검물 지지대(963)를 수평면 내에서 이동시키는 구동 기구(966)를 구비하여 구성된다. 조명 광학계(962)는 복수의 렌즈 군으로 되어, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광을, 소정 광속으로 조정해 피검물 지지대(963)에 유지된 피검물(973)에 조사한다. 투영 광학계(964)는 복수의 렌즈 군에 의해 구성되어, 피검물(973)을 투과한 광을 TDI 센서(975)에 투영한다.
검사 장치(960)에 있어서는, 펄스 광 생성 장치 PD로부터 출력된 자외 펄스 광이 조명 광학계(962)에 입력되고, 소정 광속으로 조정된 자외 펄스 광이 피검물 지지대(963)에 유지된 포토마스크 등의 피검물(973)에 조사된다. 피검물(973)로부터의 광(본적용예에 있어서는 투과광)은, 피검물(973)에 그려진 패턴의 상을 가지고 있고, 이 광이 투영 광학계(964)를 개재하여 TDI 센서(975)에 투영되어 결상한다. 이때, 구동 기구(966)에 의한 피검물 지지대(963)의 수평 이동 속도와, TDI 센서(975)의 전송 클럭은 동기하여 제어된다.
이것에 의해, 피검물(973)의 패턴의 상은 TDI 센서(975)에 의해 검출되고, 검출된 화상과, 미리 설정된 소정의 참조 화상을 비교하는 것으로써, 피검물에 그려진 패턴에 결함이 있는 경우에는, 이것을 추출할 수가 있다. 한편, 피검물(973)이 웨이퍼 등과 같이 광 투과성을 갖지 않는 경우에는, 피검물로부터의 반사광을 투영 광학계(964)에 입사해서 TDI 센서(975)로 인도하는 것에 의해, 동일하게 구성할 수가 있다.
검사 장치(960)는 비교적 간명한 구성으로, 고 출력, 고 빔 품질의 자외 펄스 광을 출력하는 펄스 광 생성 장치 PD를 구비하고 있으므로, 검사 공정에 있어서의 검사 정밀도의 향상이나 검사 시간의 단축에 기여할 것이라고 기대된다.
한편, 본 발명은 상기 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각되는 그 외의 태양도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 또, 상기 실시의 형태의 조합도 본 발명에 포함된다.
다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 조합된다. 　
일본 특허 출원 2016년 제105612호(2016년 5월 26일 출원)
1:　제 1 광 파이버　
2:　제 2 광 파이버　
3:　파장 선택 필터　
4:　편광 빔 분할기　
51:　제 1 레이저 광원　
52:　제 2 레이저 광원　
55, 65: 합파 소자　
62:　분파 소자　
63:　제 1 변조 소자　
64:　제 2 변조 소자　
81:　파장 변환부　
101, 102: 비선형 광학 결정

Claims (28)

  1. 제 1 펄스 광과, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고 상기 제 1 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가하는 제 2 펄스 광이 합파되어 입사하고 내부를 전파하는 제 1 광 파이버와, 　
    상기 제 1 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 받아 내부를 전파 하고 증폭하는 제 2 광 파이버를 구비하고, 　
    상기 제 1 광 파이버에 있어서 상기 제 2 펄스 광으로부터의 상호 위상 변조에 의해 상기 제 1 펄스 광에 위상 변조가 발생하고,　
    상기 제 2 광 파이버에 있어서 상기 제 1 펄스 광에 발생하는 자기 위상 변조는, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 발생한 위상 변조에 의해 감쇄되는 구성으로 한,
    펄스 광 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,　
    상기 제 2 펄스 광은, 상기 제 1 펄스 광의 최대 강도보다 큰 최대 강도를 가지는, 펄스 광 생성 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 펄스 광은, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 최대가 되는 시점의 전 및 후의 시점에 각각 극대치를 가지는, 펄스 광 생성 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,　
    상기 제 2 광 파이버에 입사할 때의 상기 제 2 펄스 광의 상기 최대 강도는, 상기 제 2 광 파이버에 입사할 때의 상기 제 1 펄스 광의 최대치보다 작거나, 또는 제로인, 펄스 광 생성 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광 파이버와 상기 제 2 광 파이버의 사이에 배치되고, 상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광을 분리하는 분리 소자를 더 가지는, 펄스 광 생성 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과,
    상기 제 2 펄스 광을 출사하는 제 2 레이저 광원
    을 더 가지는 펄스 광 생성 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,　
    상기 제 1 펄스 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과,
    상기 제 2 펄스 광을 출사하는 제 2 레이저 광원
    을 더 가지고,
    상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광은 서로 파장이 다르고,　
    상기 분리 소자는 파장 선택 필터인,
    펄스 광 생성 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,　
    상기 제 1 펄스 광을 출사하는 제 1 레이저 광원과,
    상기 제 2 펄스 광을 출사하는 제 2 레이저 광원
    을 더 가지고,
    상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광은 서로 편광 방향이 다르고,　
    상기 분리 소자는 편광 빔 분할기인,
    펄스 광 생성 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 3 펄스 광을 출사하는 제 3 레이저 광원과,
    상기 제 3 펄스 광을 제 1 광로와 제 2 광로로 분파해 전파시키는 분파 소자와, 　
    상기 제 1 광로에 배치되어 상기 제 1 펄스 광을 생성하는 제 1 변조 소자와, 　
    상기 제 2 광로에 배치되어 상기 제 2 펄스 광을 생성하는 제 2 변조 소자와,　
    상기 제 1 광로를 전파하는 상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 광로를 전파하는 상기 제 2 펄스 광을 합파시켜 제 3 광로에 전파시키는 합파 소자 　
    를 더 갖고,　
    상기 제 1 광 파이버 및 상기 제 2 광 파이버는 상기 제 3 광로에 배치되고,
    상기 제 1 광 파이버와 상기 제 2 광 파이버의 사이에, 편광 빔 분할기가 배치된,
    펄스 광 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 광로에, 제 2 펄스 광을 증폭하는 제 3 광 파이버가 배치된, 펄스 광 생성 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 광로에 부분 반사 소자가 배치된, 펄스 광 생성 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광이 입사해서 전파하고, 상기 제 1 펄스 광의 파장을 변환하는 파장 변환부를 더 가지는, 펄스 광 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 파장 변환부는, 복수의 비선형 광학 결정을 포함하고, 상기 제 1 펄스 광의 파장을 자외 영역의 파장으로 변환하는, 펄스 광 생성 장치.
  14. 제 1 펄스 광과, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 증가할 때에는 강도가 감소하고 상기 제 1 펄스 광의 강도가 감소할 때에는 강도가 증가하는 제 2 펄스 광을 합파한 후에 제 1 광 파이버에 입사시켜 내부를 전파시키고,　
    상기 제 1 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 제 2 광 파이버에 입사시키고 내부를 전파시켜 증폭하고,　
    상기 제 2 광 파이버에 있어서 자기 위상 변조에 의해 발생하는 상기 제 1 펄스 광의 위상 변조를, 상기 제 1 광 파이버에 있어서 상기 제 2 펄스 광으로부터의 상호 위상 변조에 의해 상기 제 1 펄스 광에 발생하는 위상 변조에 의해 감쇄 하는,
    펄스 광 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 펄스 광은, 상기 제 1 펄스 광의 최대 강도보다 큰 최대 강도를 가지는, 펄스 광 생성 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,　
    상기 제 2 펄스 광은, 상기 제 1 펄스 광의 강도가 최대가 되는 시점보다 전 및 후의 시점에 각각 극대치를 가지는, 펄스 광 생성 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 광 파이버에 입사할 때의 상기 제 2 펄스 광의 최대 강도는, 상기 제 2 광 파이버에 입사할 때의 상기 제 1 펄스 광의 최대치보다 작거나, 또는 제로인, 펄스 광 생성 방법.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 광 파이버와 상기 제 2 광 파이버의 사이에 배치된 분리 소자에 의해, 상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광을 분리하는, 펄스 광 생성 방법.
  19. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    제 1 레이저 광원으로부터 상기 제 1 펄스 광을 생성하고,　
    제 2 레이저 광원으로부터 상기 제 2 펄스 광을 생성하는,
    펄스 광 생성 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,　
    제 1 레이저 광원으로부터 상기 제 1 펄스 광을 생성하고,　
    제 2 레이저 광원으로부터 상기 제 2 펄스 광을 생성하고,
    상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광은 서로 파장이 다르고,　
    상기 분리 소자는 파장 선택 필터인,
    펄스 광 생성 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,　
    제 1 레이저 광원으로부터 상기 제 1 펄스 광을 생성하고,　
    제 2 레이저 광원으로부터 상기 제 2 펄스 광을 생성하고,
    상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광은 서로 편광 방향이 다르고,　
    상기 분리 소자는 편광 빔 분할기인,
    펄스 광 생성 방법.
  22. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    제 3 레이저 광원으로부터 제 3 펄스 광을 출사시키고,　
    상기 제 3 펄스 광을 제 1 광로와 제 2 광로로 분파해 전파시키고,　
    상기 제 1 광로에 상기 제 1 펄스 광을 생성하고,　
    상기 제 2 광로에 상기 제 2 펄스 광을 생성하고,　
    상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광을 합파하고,　
    상기 제 1 광 파이버와 상기 제 2 광 파이버의 사이에서, 편광 빔 분할기에 의해 상기 제 1 펄스 광과 상기 제 2 펄스 광을 분리하는,
    펄스 광 생성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 　
    상기 제 2 펄스 광을 제 3 광 파이버에 의해 증폭하는, 펄스 광 생성 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 광을 상기 제 1 광로로부터 부분적으로 반사시켜 상기 제 1 펄스 광의 피크 강도를 작게 하는, 펄스 광 생성 방법.
  25. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 광 파이버로부터 출사한 상기 제 1 펄스 광을 파장 변환부에 입사 시켜 내부를 전파시키고, 상기 제 1 펄스 광의 파장을 변환하는, 펄스 광 생성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 광의 파장을, 상기 파장 변환부에 포함되는 복수의 비선형 광학 결정에 의해 자외 영역의 파장으로 변환하는, 펄스 광 생성 방법.
  27. 청구항 1 또는 2에 기재된 펄스 광 생성 장치와,
    노광 대상물을 유지하는 노광 대상물 지지부와, 　
    상기 펄스 광 생성 장치로부터 출력된 펄스 광을 소정의 패턴 광으로 형성하는 패턴 형성부와, 　
    상기 패턴 광을 노광 대상물 지지부에 유지된 노광 대상물에 투영하는 투영 광학계
    를 구비한 노광 장치.
  28. 청구항 1 또는 2에 기재된 펄스 광 생성 장치와, 　
    피검물을 유지하는 피검물 지지부와, 　
    상기 펄스 광 생성 장치로부터 출력된 펄스 광을 상기 피검물 지지부에 유지 된 피검물에 조사하는 조명 광학계와, 　
    상기 피검물로부터의 광을 검출기에 투영하는 투영 광학계
    를 구비한 검사 장치.
KR1020187034159A 2016-05-26 2017-05-19 펄스 광 생성 장치, 펄스 광 생성 방법, 펄스 광 생성 장치를 구비한 노광 장치 및 검사 장치 KR102393457B1 (ko)

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