WO2018158899A1 - 固体レーザシステム、及び波長変換システム - Google Patents

固体レーザシステム、及び波長変換システム Download PDF

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pulse laser
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solid
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貴士 小野瀬
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ギガフォトン株式会社
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection

Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state laser system and a wavelength conversion system.
  • exposure apparatuses In recent years, in semiconductor exposure apparatuses (hereinafter referred to as “exposure apparatuses”), improvement in resolution has been demanded as semiconductor integrated circuits have been miniaturized and highly integrated. For this reason, the wavelength of light emitted from the exposure light source is being shortened.
  • a gas laser device is used as an exposure light source in place of a conventional mercury lamp.
  • a KrF excimer laser device that outputs ultraviolet laser light having a wavelength of 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs ultraviolet laser light having a wavelength of 193 nm are used.
  • the spontaneous amplitude of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as about 350 to 400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet rays such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, the resolution can be reduced. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light output from the gas laser device until the chromatic aberration is negligible. Therefore, a narrowband module (Line ⁇ ⁇ ⁇ Narrow Module: LNM) with a narrowband element (etalon, grating, etc.) is provided in the laser resonator of the gas laser device to narrow the spectral line width. There is.
  • a laser device whose spectral line width is narrowed is referred to as a narrow-band laser device.
  • a solid-state laser system includes a first solid-state laser device that outputs a first pulse laser beam having a first wavelength, and a second solid-state laser device that outputs a second pulse laser beam having a second wavelength. And the first pulsed laser beam and the second pulsed laser beam are disposed on the first optical path, and the first pulsed laser beam and the second pulsed laser beam are converted into the third frequency by the sum frequency generation process.
  • a first nonlinear crystal that outputs a wavelength converted to a third pulsed laser beam having a wavelength of, a second pulsed laser beam, and a third pulsed laser beam are disposed on a second optical path
  • a second nonlinear crystal that converts the wavelength of the second pulsed laser beam and the third pulsed laser beam into a fourth pulsed laser beam having a fourth wavelength by a sum frequency generation process and outputs the second nonlinear crystal.
  • the wavelength conversion system is disposed on a first optical path in which a first pulse laser beam having a first wavelength and a second pulse laser beam having a second wavelength travel, and the first pulse laser beam and A first non-linear crystal that outputs the second pulse laser beam by converting the wavelength of the second pulse laser beam into a third pulse laser beam having a third wavelength by a sum frequency generation process; a second pulse laser beam;
  • the second pulse laser beam and the third pulse laser beam are arranged on the second optical path along which the pulse laser beam travels, and the wavelength of the second pulse laser beam and the third pulse laser beam is changed to the fourth pulse laser beam having the fourth wavelength by the sum frequency generation process.
  • a second non-linear crystal that converts and outputs the second pulsed laser light to the second non-linear crystal at a first timing before being incident on the first non-linear crystal, and the second pulse
  • the second nonlinear crystal is not used in the sum frequency generation process of the laser light.
  • the residual light which has passed through at the second timing later than the first timing to be incident on the first nonlinear crystal.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration example of a laser apparatus for an exposure apparatus including a solid-state laser system according to a comparative example.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration example of an amplifier in the laser apparatus for exposure apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 schematically shows a more detailed configuration example of the wavelength conversion system in the solid-state laser system according to the comparative example.
  • FIG. 4 schematically illustrates an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulsed laser beams in the solid-state laser system according to the comparative example.
  • FIG. 5 schematically shows a modification of the wavelength conversion system in the solid-state laser system according to the comparative example.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration example of a laser apparatus for an exposure apparatus including a solid-state laser system according to a comparative example.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration example of an amplifier in the laser apparatus for exposure apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 schematically shows a more detailed configuration example of the wavelength conversion system in the solid-state laser system
  • FIG. 6 schematically illustrates a configuration example of the solid-state laser system according to the first embodiment.
  • FIG. 7 schematically illustrates an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulsed laser beams in the solid-state laser system according to the first embodiment.
  • FIG. 8 schematically shows a configuration example of the solid-state laser system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 schematically illustrates an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulsed laser beams in the solid-state laser system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 schematically illustrates a configuration example of a solid-state laser system according to the third embodiment.
  • FIG. 11 schematically shows an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulsed laser beams in the solid-state laser system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 schematically shows an example of the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion system.
  • FIG. 13 schematically illustrates a configuration example of a solid-state laser system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 schematically illustrates a configuration example of a solid-state laser system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 schematically shows a configuration example of the first or second semiconductor laser and the first or second semiconductor optical amplifier.
  • Embodiment 3> (Wavelength conversion system having a ring-shaped optical path) (FIG. 10) 4.1 Configuration 4.2 Operation 4.3 Action / Effect ⁇ 5.
  • Embodiment 4> (Optimization method for wavelength conversion efficiency) (FIGS. 11 to 12) 5.1 Configuration / Operation 5.2 Action / Effect ⁇ 6.
  • Embodiment 5> (First Example of Solid-State Laser System Considering Polarization Direction) (FIG. 13) 6.1 Configuration 6.2 Operation, action and effect ⁇ 7.
  • Embodiment 6> (Second Example of Solid-State Laser System Considering Polarization Direction) (FIG. 14) 7.1 Configuration 7.2 Operation, Action and Effect ⁇ 8.
  • Embodiment 7> (Configuration Example of Semiconductor Laser and Semiconductor Optical Amplifier) (FIG. 15) 8.1 Configuration 8.2 Operation ⁇ 9. Other>
  • a laser apparatus for an exposure apparatus there is a configuration including an MO (master oscillator) and a PO (power oscillator).
  • MO master oscillator
  • PO power oscillator
  • a laser using an excimer laser gas as a laser medium can be used for MO and PO.
  • MO master oscillator
  • PO power oscillator
  • the MO is a solid-state laser system that outputs an ultraviolet pulsed laser beam combining a nonlinear crystal and a solid-state laser.
  • the structural example of the laser apparatus for exposure apparatuses containing such a solid-state laser system is demonstrated.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration example of a laser apparatus for an exposure apparatus including a solid-state laser system 1 according to a comparative example.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration example of the amplifier 2 in the exposure apparatus laser apparatus shown in FIG.
  • the exposure apparatus laser apparatus is a laser apparatus that outputs pulsed laser light to the exposure apparatus 4 including the exposure apparatus control unit 5.
  • the exposure apparatus laser apparatus includes a solid-state laser system 1, an amplifier 2 such as an ArF laser amplifier, a laser control unit 3, a synchronization control unit 7, and high reflection mirrors 91 and 92.
  • the solid-state laser system 1 includes a first solid-state laser device 11, a second solid-state laser device 12, a synchronization circuit unit 13, a solid-state laser control unit 14, a wavelength conversion system 15, a high reflection mirror 16, and a dichroic. And a mirror 17.
  • the high reflection mirror 16 and the dichroic mirror 17 may be provided in the wavelength conversion system 15.
  • the first solid-state laser device 11 is configured to output a first pulsed laser beam 71A having a first wavelength.
  • the first wavelength may be about 257.5 nm.
  • the first solid-state laser device 11 includes a first semiconductor laser 20, a first semiconductor optical amplifier (SOA) 23, a Yb fiber amplifier system 24, a Yb: YAG crystal amplifier 25, and an LBO crystal. (LiB 3 O 5 ) 21 and CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) 22 are included.
  • the first semiconductor laser 20 may be a laser that performs CW (Continuous Wave) oscillation or pulse oscillation at a wavelength of about 1030 nm.
  • the first semiconductor laser 20 is, for example, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser.
  • DFB distributed feedback
  • the first semiconductor optical amplifier 23 is a semiconductor element that converts CW or pulse seed light into pulse laser light having a predetermined pulse width by flowing a pulse current through a current controller (not shown) in the semiconductor.
  • the predetermined pulse width may be about 5 ns or more and 20 ns or less.
  • the Yb fiber amplifier system 24 includes a multi-stage optical fiber amplifier doped with Yb, and a CW pumped semiconductor laser (not shown) that emits pumping light by CW oscillation and supplies the pumping light to each optical fiber amplifier.
  • the second solid-state laser device 12 is configured to output a second pulse laser beam 71B having a second wavelength.
  • the second wavelength may be about 1554 nm.
  • the second solid-state laser device 12 includes a second semiconductor laser 40, a second semiconductor optical amplifier (SOA) 41, and an Er fiber amplifier system 42.
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • the second semiconductor laser 40 may be a laser that is in a single longitudinal mode and that performs CW oscillation or pulse oscillation at a wavelength of about 1554 nm.
  • the second semiconductor laser 40 is, for example, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser.
  • DFB distributed feedback
  • the second semiconductor optical amplifier 41 is a semiconductor element that converts CW or pulse seed light into pulse laser light having a predetermined pulse width by flowing a pulse current through a current controller (not shown) in the semiconductor.
  • the predetermined pulse width may be about 5 ns or more and 20 ns or less.
  • the Er fiber amplifier system 42 includes a multistage optical fiber amplifier doped with both Er and Yb, and a CW pumped semiconductor laser (not shown) that emits pumping light by CW oscillation and supplies the pumping light to each optical fiber amplifier. Including.
  • the wavelength conversion system 15 includes a first CLBO crystal 18, a second CLBO crystal 19, a dichroic mirror 81, a dichroic mirror 82, and a high reflection mirror 83.
  • the high reflection mirror 16 is arranged to highly reflect the second pulse laser beam 71B output from the second solid-state laser device 12 and to enter the dichroic mirror 17.
  • the first CLBO crystal 18, the dichroic mirror 81, the second CLBO crystal 19, and the dichroic mirror 82 are arranged in this order on the optical path of the second pulse laser beam 71B.
  • the dichroic mirror 17 is coated with a film that highly transmits the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm and highly reflects the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 17 is disposed so that the first pulsed laser light 71A and the second pulsed laser light 71B are incident on the wavelength conversion system 15 with their optical path axes being substantially coincident with each other.
  • the first CLBO crystal 18 is disposed on the first optical path along which the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm travel.
  • the first CLBO crystal 18 converts the first pulse laser light 71A and the second pulse laser light 71B into a third pulse laser light having a third wavelength by a sum frequency generation (SFG) process.
  • FSG sum frequency generation
  • the third wavelength may be about 220.9 nm.
  • the second CLBO crystal 19 is disposed on the second optical path along which the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm travel.
  • the second CLBO crystal 19 converts the wavelength of the second pulse laser beam 71B and the third pulse laser beam into the fourth pulse laser beam 71C having the fourth wavelength by the sum frequency generation process, and outputs it.
  • the fourth wavelength may be a wavelength of about 193.4 nm.
  • the dichroic mirror 81 highly reflects the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm, and receives a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm. A highly permeable membrane is coated.
  • the pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm incident on the dichroic mirror 81 is a third pulse laser beam output from the first CLBO crystal 18, and the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5nm and This is a pulse laser beam having a sum frequency with the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 82 highly transmits two pulse laser beams having a wavelength of about 1554 nm and a wavelength of about 220.9 nm that have been transmitted through the second CLBO crystal 19, and the wavelength converted by the second CLBO crystal 19 is about 193.
  • the fourth pulse laser beam 71C of 4 nm is disposed so as to be highly reflected.
  • the high reflection mirror 83 is arranged so that the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is output from the wavelength conversion system 15.
  • the high reflection mirror 91 and the high reflection mirror 92 are arranged so that the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is incident on the amplifier 2.
  • the amplifier 2 includes an amplifier control unit 30, a charger 31, a trigger corrector 32, a pulse power module (PPM) 34 including a switch 33, a chamber 35, and a partial reflection mirror 36. And an output coupling mirror 37.
  • PPM pulse power module
  • the chamber 35 is provided with windows 39a and 39b.
  • the chamber 35 contains, for example, a laser gas containing Ar gas, F 2 gas, and Ne gas.
  • a pair of discharge electrodes 38 is disposed in the chamber 35. The pair of discharge electrodes 38 is connected to the output terminal of the PPM 34.
  • the partial reflection mirror 36 and the output coupling mirror 37 constitute an optical resonator.
  • the partial reflection mirror 36 has a configuration in which a partial reflection film having a reflectance of 70% or more and 90% or less is coated on a substrate made of a CaF 2 crystal that transmits light having a wavelength of about 193.4 nm.
  • the output coupling mirror 37 has a configuration in which a partial reflection film having a reflectance of 10% or more and 20% or less is coated on a substrate made of a CaF 2 crystal that transmits light having a wavelength of about 193.4 nm.
  • the configuration example in which the optical resonator of the amplifier 2 is a Fabry-Perot resonator is shown.
  • the present invention is not limited to this example, and the amplifier 2 may be a ring resonator.
  • the solid-state laser control unit 14 is connected to the first semiconductor laser 20, the second semiconductor laser 40, and a CW excitation semiconductor laser (not shown) by a signal line (not shown).
  • the synchronization control unit 7 is supplied with an oscillation trigger signal Tr0 for instructing the generation timing of the pulsed laser light in the solid-state laser system 1 from the exposure device control unit 5 of the exposure device 4 via the laser control unit 3.
  • the synchronization control unit 7 is configured to generate a trigger signal Tr1 based on the oscillation trigger signal Tr0 and output the trigger signal Tr1 to the synchronization circuit unit 13.
  • the synchronization control unit 7 is configured to generate a trigger signal Tr2 based on the oscillation trigger signal Tr0 and to output the trigger signal Tr2 to the trigger corrector 32 via the amplifier control unit 30.
  • the solid-state laser control unit 14 is configured to output delay data Tr10 indicating first and second delay times Td1 and Td2 to be described later to the synchronization circuit unit 13.
  • the synchronization circuit unit 13 Based on the delay data Tr10 from the solid-state laser control unit 14 and the trigger signal Tr1 from the synchronization control unit 7, the synchronization circuit unit 13 includes a first trigger signal Tr11 for the first semiconductor optical amplifier 23, and a second trigger signal Tr11. The second trigger signal Tr12 for the semiconductor optical amplifier 41 is generated and output.
  • the laser control unit 3 causes the first semiconductor laser 20, the second semiconductor laser 40, and an excitation semiconductor laser (not shown) to CW oscillate via the solid-state laser control unit 14.
  • the synchronization control unit 7 When the synchronization control unit 7 receives the oscillation trigger signal Tr0 from the exposure apparatus control unit 5 of the exposure apparatus 4 via the laser control unit 3, the synchronization control unit 7 outputs the fourth pulse having a wavelength of about 193.4 nm output from the solid-state laser system 1.
  • the delay time between the trigger signal Tr1 and the trigger signal Tr2 is controlled so that the pair of discharge electrodes 38 are discharged in synchronization with the laser light 71C being injected into the optical resonator of the amplifier 2.
  • CW oscillation light or pulse oscillation light having a wavelength of about 1030 nm is output from the first semiconductor laser 20.
  • the CW oscillation light or pulse oscillation light is converted and amplified to a predetermined pulse width by the first semiconductor optical amplifier 23, and enters the Yb fiber amplifier system 24 as pulsed seed light.
  • This pulsed seed light is amplified by the Yb fiber amplifier system 24 and the Yb: YAG crystal amplifier 25.
  • the amplified pulsed laser light generates fourth harmonic light having a wavelength of about 257.5 nm by the LBO crystal 21 and the CLBO crystal 22.
  • the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is output from the first solid-state laser device 11.
  • CW oscillation light or pulse oscillation light having a wavelength of about 1554 nm is output from the second semiconductor laser 40.
  • This CW oscillation light or pulse oscillation light is converted and amplified to a predetermined pulse width by the second semiconductor optical amplifier 41, and enters the Er fiber amplifier system.
  • the amplified pulsed laser light is further amplified by the Er fiber amplifier system 42 and output from the second solid-state laser device 12 as the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm output from the first solid-state laser device 11 and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm output from the second solid-state laser device 12 are high
  • the light enters the wavelength conversion system 15 via the reflection mirror 16 and the dichroic mirror 17.
  • the delay data Tr10 is transmitted from the solid-state laser control unit 14 to the synchronization circuit unit 13.
  • the delay data Tr10 includes first and second delay times Td1, which are set so that the first pulse laser beam 71A and the second pulse laser beam 71B are incident on the first CLBO crystal 18 at substantially the same timing. It includes delay data indicating Td2.
  • the synchronization circuit unit 13 transmits the first trigger signal Tr11 to the first semiconductor optical amplifier 23 at a predetermined timing based on the trigger signal Tr1.
  • the synchronization circuit unit 13 transmits the second trigger signal Tr12 to the second semiconductor optical amplifier 41 at a predetermined timing based on the trigger signal Tr1.
  • the first pulse laser beam 71A and the second pulse laser beam 71B are incident on the first CLBO crystal 18 at substantially the same timing, and the first pulse laser beam 71A and the first pulse laser beam 71A are incident on the first CLBO crystal 18.
  • the beam with the second pulse laser beam 71B overlaps.
  • the first CLBO crystal 18 generates a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm, which is the sum frequency of the wavelength of about 257.5 nm and the wavelength of about 1554 nm.
  • the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is highly reflected, and both pulse laser beams having a wavelength of about 1554 nm and a wavelength of about 220.9 nm are highly transmitted. Thereby, both pulsed laser beams having a wavelength of about 1554 nm and a wavelength of about 220.9 nm are incident on the second CLBO crystal 19.
  • the second CLBO crystal 19 generates a fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm, which is the sum frequency of a wavelength of about 220.9 nm and a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 82 highly transmits the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm, and the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is high. Reflected.
  • the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is output from the wavelength conversion system 15 via the high reflection mirror 83.
  • the fourth pulse laser beam 71C is highly reflected by the high reflection mirror 91, and is injected as a seed light into the optical resonator of the amplifier 2 including the output coupling mirror 37 and the partial reflection mirror 36 through the high reflection mirror 92.
  • the trigger corrector 32 adjusts the timing of the switch 33 of the PPM 34 so that the fourth pulsed laser light 71C from the solid-state laser system 1 having a wavelength of about 193.4 nm is efficiently amplified by the amplifier 2.
  • the laser beam is amplified and oscillated by the optical resonator of the amplifier 2, and the amplified pulse laser beam is output from the output coupling mirror 37.
  • the amplified pulsed laser light is incident on the exposure device 4.
  • FIG. 3 schematically shows a more detailed configuration example of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the wavelength conversion system 15 includes condensing lenses 61, 62, 63, high reflection mirrors 16, 83, 86, 87, dichroic mirrors 17, 81, 82, 84, 85, first CLBO crystal 18, 2 CLBO crystal 19 may be included.
  • the condensing lens 61 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm between the second solid-state laser device 12 and the dichroic mirror 17.
  • the condenser lens 61 is a first pulse having a wavelength of about 257.5 nm that is output from the first solid-state laser device 11 to the first CLBO crystal 18 by the second pulse laser beam 71B via the dichroic mirror 17. It is arranged so as to overlap with the beam of the pulse laser beam 71A.
  • the condenser lens 62 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm between the dichroic mirror 84 and the dichroic mirror 85.
  • the condensing lens 62 is arranged so that the second pulsed laser light 71B is condensed through the dichroic mirror 85 so as to overlap the beam of the third pulsed laser light having a wavelength of about 220.9 nm.
  • the condenser lens 63 is disposed on the optical path of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm between the first solid-state laser device 11 and the dichroic mirror 17.
  • the condensing lens 63 transmits a second pulse having a wavelength of about 1554 nm, which is output from the second solid-state laser device 12 to the first CLBO crystal 18 by the first pulse laser beam 71A via the dichroic mirror 17.
  • the laser beam 71B is arranged so as to overlap with the beam of the laser beam 71B.
  • the condensing lens 63 may be omitted from the configuration when the beam of the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is small.
  • the high reflection mirror 86 is disposed on the optical path of the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm reflected from the dichroic mirror 84.
  • the high reflection mirror 86 is arranged so that the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm is incident on the second CLBO crystal 19 via the dichroic mirror 85.
  • the high reflection mirror 86 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 220.9 nm.
  • the high reflection mirror 87 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that has passed through the dichroic mirror 84.
  • the high reflection mirror 87 is arranged so that the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B enters the second CLBO crystal 19 through the dichroic mirror 85.
  • the high reflection mirror 87 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 84 is disposed on the optical path between the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that have passed through the dichroic mirror 81.
  • the dichroic mirror 84 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 220.9 nm and highly transmits light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 85 is disposed on the optical path with the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that has passed through the condenser lens 62.
  • the dichroic mirror 85 is coated with a film that highly transmits light having a wavelength of about 220.9 nm and highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • FIG. 4 schematically shows an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulse laser beams in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • 4A shows the timing of the trigger signal Tr1 for the synchronization circuit section 13.
  • FIG. (B) shows the timing of the first trigger signal Tr11 for the first semiconductor optical amplifier 23.
  • (C) shows the timing of the second trigger signal Tr12 for the second semiconductor optical amplifier 41.
  • FIG. (D) and (E) show the incident timing of the incident light to the first CLBO crystal 18.
  • (D) shows the incidence timing of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm to the first CLBO crystal 18.
  • (E) shows the incident timing of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm to the first CLBO crystal 18.
  • (F) and (G) show the incident timing of the incident light to the second CLBO crystal 19.
  • (F) shows the incidence timing of the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm to the second CLBO crystal 19.
  • (G) shows the incident timing of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm to the second CLBO crystal 19.
  • (H) shows the emission timing from the second CLBO crystal 19 of the fourth pulsed laser light 71C having a wavelength of about 193.4 nm, which is one of the emitted light from the second CLBO crystal 19.
  • the horizontal axes of (A) to (H) indicate time.
  • the vertical axis of (A) to (C) indicates the on / off state of the trigger signal.
  • the vertical axis of (D) to (H) indicates the light intensity.
  • the timing of each pulse laser beam in (D) to (H) is shown with reference to the timing at which the light intensity of each pulse laser beam peaks.
  • the first delay time Td1 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1 is the first delay time Td1.
  • 1 trigger signal Tr11 is output.
  • the second trigger signal Tr12 is output at the second delay time Td2 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1.
  • the first CLBO of the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are at the same timing.
  • the incident light enters the crystal 18 and the beams of both pulsed laser beams overlap on the first CLBO crystal 18.
  • a first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm and a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are converted into a third pulse having a wavelength of about 220.9 nm by a sum frequency generation process. Wavelength conversion into laser light.
  • the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is highly reflected by the dichroic mirror 82, and the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are high.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are high.
  • the third pulse laser beam with a wavelength of about 220.9 nm is highly reflected by the dichroic mirror 84, and the second pulse laser beam 71B with a wavelength of about 1554 nm is highly transmitted.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm is incident on the second CLBO crystal 19 through the high reflection mirror 86 and the dichroic mirror 85.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm is incident on the second CLBO crystal 19 through the high reflection mirror 87, the condenser lens 62, and the dichroic mirror 85.
  • the second CLBO crystal with the same timing as the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the beams of both pulse laser beams are incident on the second CLBO crystal 19.
  • a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are generated as a sum frequency.
  • the wavelength is converted into the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm.
  • FIG. 5 schematically shows a modification of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the wavelength conversion system 15 may be configured like the wavelength conversion system 150 shown in FIG. 5 in consideration of the polarization direction of each pulse laser beam.
  • the wavelength conversion system 150 further includes a half-wave plate 88 with respect to the wavelength conversion system 15 of FIG.
  • the half-wave plate 88 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm between the dichroic mirror 84 and the dichroic mirror 87, for example.
  • the first solid-state laser device 11 and the second solid-state laser device 12 emit pulse laser light having the same polarization direction.
  • the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 19 are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other.
  • the polarization direction of the first pulsed laser beam 71A and the polarization direction of the second pulsed laser beam 71B are made perpendicular to the paper surface and are incident on the first CLBO crystal 18.
  • a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm is output with a polarization parallel to the paper surface.
  • the second pulse laser beam 71B that has not contributed to the wavelength conversion by the first CLBO crystal 18 is transmitted through the dichroic mirror 81 and the dichroic mirror 84, and the polarization direction is rotated by 90 ° by the half-wave plate 88.
  • the polarization direction is parallel to the paper surface.
  • the second pulse laser light 71B having a polarization direction parallel to the paper surface and a third pulse laser light having a polarization direction parallel to the paper surface are incident on the second CLBO crystal 19.
  • a fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm perpendicular to the paper surface is output by the sum frequency generation process.
  • a first solid-state laser device 11 that outputs a first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm includes a Yb fiber amplifier system 24, a Yb: YAG crystal amplifier 25 that is a solid-state amplifier, and a pulse laser having a wavelength of about 1030 nm.
  • An LBO crystal 21 and a CLBO crystal 22 that convert light into fourth harmonic light are included.
  • a laser apparatus for an exposure apparatus it is necessary to narrow the spectral line width of laser light until chromatic aberration is negligible.
  • the spectrum of each pulse laser beam output from the first solid-state laser device 11 and the second solid-state laser device 12 of the solid-state laser system 1 is used. It is necessary to reduce the line width.
  • SBS stimulated Brillouin scattering
  • Yb fiber amplifier system 24 it is difficult to increase the pulse energy in order to suppress stimulated Brillouin scattering.
  • the pulse energy of the pulse laser beam having a wavelength of about 1030 nm, which is the fundamental wave can be further increased by a solid-state amplifier that does not generate stimulated Brillouin scattering.
  • the output of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm converted into the fourth harmonic light can also be increased.
  • the second solid-state laser device 12 suppresses the stimulated Brillouin scattering by the Er fiber amplifier system 42 and the second pulse of the wavelength of about 1554 nm. It is necessary to amplify the laser beam 71B. For this reason, in the second solid-state laser device 12, it is difficult to increase the pulse energy of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the pulse energy of the fourth pulse laser beam 71C having the wavelength of about 193.4 nm the pulse energy of the first pulse laser beam 71A having the wavelength of about 257.5 nm, which is the fourth harmonic of the wavelength of about 1030 nm. Will be increased.
  • the second pulse laser having a wavelength of about 1554 nm is generated in the sum frequency generation process in the first CLBO crystal 18 of the wavelength conversion system 15.
  • the amount of pulse energy consumed by the light 71B increases.
  • the pulse energy of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm that has not been consumed by the first CLBO crystal 18 is reduced. Therefore, the light intensity of the second pulse laser beam 71B incident on the second CLBO crystal 19 decreases.
  • a fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is generated using the reduced second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion system 15 is sufficiently improved. It was difficult.
  • the second pulse laser beam 71B is incident on the second CLBO crystal 19 at a first timing before being incident on the first CLBO crystal 18. Then, residual light that has not been used in the sum frequency generation process of the second pulse laser beam 71B, that is, has not been consumed in wavelength conversion and has passed through the second CLBO crystal 19, is later than the first timing. Is incident on the first CLBO crystal 18. As described above, after the second pulse laser beam 71B is first incident on the second CLBO crystal 19, the second pulse laser which has passed through the second CLBO crystal 19 without being consumed by wavelength conversion next. The remaining light of the light 71 ⁇ / b> B is incident on the first CLBO crystal 18. Thus, the fourth pulse laser beam 71C is generated in a state where the decrease in the light intensity of the second pulse laser beam 71B incident on the second CLBO crystal 19 is suppressed.
  • the first pulsed laser light 71A having the first wavelength has a wavelength of about 257.5 nm
  • the wavelength of 1 may be another value within the range of 220 nm to 400 nm.
  • the case where the second pulse laser beam 71B having the second wavelength has a wavelength of about 1554 nm will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the second wavelength is another value in the range of 1100 nm to 2000 nm. It is good.
  • the fourth pulse laser beam 71C having the fourth wavelength has a wavelength of about 193.4 nm will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the fourth wavelength may be in the range of 150 nm to 300 nm. It is good also as the value of.
  • Embodiment 1 (First Example of Solid State Laser System) Next, the solid-state laser system according to Embodiment 1 of the present disclosure will be described. In the following description, substantially the same components as those of the solid-state laser system 1 according to the comparative example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
  • FIG. 6 schematically shows a configuration example of the solid-state laser system 1A according to the first embodiment.
  • the solid-state laser system 1A includes a wavelength conversion system 15A instead of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the timing at which the first pulse laser beam 71A enters the first CLBO crystal 18 and the first timing at which the second pulse laser beam 71B enters the second CLBO crystal 19 are substantially the same. It is configured to be the same.
  • the wavelength conversion system 15A includes a first CLBO crystal 18 and a second CLBO crystal 19, condensing lenses 210, 211, 212, high reflection mirrors 410, 411, 412, 413, 414, and dichroic mirrors 310, 311. , 312, 313, 314 and a collimator lens 510.
  • the condensing lens 210 is disposed on the optical path of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm between the collimator lens 510 and the dichroic mirror 313.
  • the condenser lens 210 is disposed on the optical path between the collimator lens 510 and the high reflection mirror 412.
  • the condensing lens 211 is disposed on the optical path of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm between the second solid-state laser device 12 and the dichroic mirror 310.
  • the condensing lens 212 is disposed on the optical path of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm between the first solid-state laser device 11 and the dichroic mirror 313.
  • the condenser lens 212 is disposed on the optical path between the high reflection mirror 410 and the dichroic mirror 313. If the beam spread of the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is small, the condenser lens 212 may be omitted from the configuration.
  • the collimator lens 510 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm between the dichroic mirror 312 and the condenser lens 210.
  • the collimator lens 510 is arranged so that the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm output from the second CLBO crystal 19 is collimated.
  • the dichroic mirror 310 is on the optical path of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm between the condenser lens 211 and the second CLBO crystal 19 and has a wavelength of about 220 when the dichroic mirror 313 is highly reflected. It is arranged on the optical path of the third pulse laser beam of .9 nm.
  • the dichroic mirror 310 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 220.9 nm and highly transmits light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 310 is arranged so that the condensed beam of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and the beam of a pulse laser beam having a wavelength of about 220.7 nm overlap each other in the second CLBO crystal 19.
  • the dichroic mirror 311 is on the optical path of each pulse laser beam having a wavelength of about 193.4 nm, a wavelength of about 220.9 nm, and a wavelength of about 1554 nm output from the second CLBO crystal 19. It arrange
  • the dichroic mirror 311 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 193.4 nm and highly transmits light having a wavelength of about 220.9 nm and a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 312 is disposed on the optical path of each pulsed laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and a wavelength of about 1554 nm that has passed through the dichroic mirror 311 so that the reflected light is incident on the highly reflective mirror 411.
  • the dichroic mirror 312 is coated with a film that highly transmits light having a wavelength of about 220.9 nm and highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 313 is disposed on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm between the high reflection mirror 411 and the first CLBO crystal 18.
  • the dichroic mirror 313 is arranged so that the high-reflection mirror 412 and the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm reflected by the high-reflection mirror 413 are incident thereon.
  • the dichroic mirror 313 is coated with a film that highly transmits light having a wavelength of about 220.9 nm and highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 313 is configured so that the condensed beam of the second pulsed laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and the condensed beam of the first pulsed laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm overlap each other in the first CLBO crystal 18. Has been placed.
  • the dichroic mirror 314 includes a first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm, a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm, and a second pulse having a wavelength of about 1554 nm, which are output from the first CLBO crystal 18.
  • the reflected light is arranged to enter the dichroic mirror 310.
  • the dichroic mirror 314 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 220.7 nm and highly transmits light having a wavelength of about 257.5 nm and a wavelength of about 1554 nm.
  • the high reflection mirrors 411, 412 and 413 are arranged on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm reflected by the dichroic mirror 312.
  • the high reflection mirrors 411, 412, and 413 are arranged so that the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B having a wavelength of about 1554 nm is incident on the first CLBO crystal 18 through the dichroic mirror 313.
  • the high reflection mirrors 411, 412, and 143 are coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the second pulse laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm is first incident on the second CLBO crystal 19.
  • a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that has not been consumed by wavelength conversion in the second CLBO crystal 19 is incident on the first CLBO crystal 18.
  • a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm, which has been wavelength-converted in the first CLBO crystal 18, is incident on the second CLBO crystal 19, and the second pulse having a wavelength of about 1554nm that has been previously incident thereon.
  • a fourth pulsed laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is output by the sum frequency with the laser beam 71B.
  • the timing at which the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm is incident on the first CLBO crystal 18 is coincident with the timing at which the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm is incident on the second CLBO crystal 19.
  • the delay data Tr10 indicating the first and second delay times Td1 and Td2 is set in the synchronization circuit unit 13.
  • the optical path length of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm from the second CLBO crystal 19 to the first CLBO crystal 18 is L1.
  • the optical path length of the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm from the first CLBO crystal 18 to the second CLBO crystal 19 is L2.
  • c is the speed of light
  • T1 and T2 are times when the light travels along the optical path L1 and the optical path L2, respectively.
  • the optical path length L is preferably 0.9 m or less.
  • Top 3 ns.
  • Td is the incident timing of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm incident on the second CLBO crystal 19 and the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm incident on the first CLBO crystal 18. It is the timing difference from the incident timing.
  • FIG. 7 schematically shows an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulse laser beams in the solid-state laser system 1A according to the first embodiment.
  • the meanings indicated by the timings (A) to (H) in FIG. 7 are the same as those in (A) to (H) in FIG.
  • the first delay time Td1 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1 is the first delay time Td1.
  • 1 trigger signal Tr11 is output.
  • the second trigger signal Tr12 is output at the second delay time Td2 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1.
  • the incident timing of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm incident on the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 19 are incident.
  • the incident timing of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm substantially coincides with the incident timing.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm is changed to the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm.
  • the first pulse laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm and the second pulse laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm are reduced in wavelength by a sum frequency generation process.
  • the wavelength is converted into a third pulse laser beam of 220.9 nm.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm is compared with the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are generated as a sum frequency.
  • the wavelength is converted into the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm.
  • D be the pulse widths of the pulse laser beam output from the first solid-state laser device 11 and the pulse laser beam output from the second solid-state laser device 12.
  • each pulse width D of the first pulse laser beam 71A output from the first solid-state laser device 11 and the second pulse laser beam 71B output from the second solid-state laser device 12 is about 6 ns.
  • Top 3 ns.
  • the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm is first incident on the second CLBO crystal 19, and then the wavelength conversion by the second CLBO crystal 19 is performed.
  • the utilization efficiency of the second pulse laser beam 71B can be greatly improved.
  • the ratio Er of the delay Top to the second pulse laser light 71B of the third pulse laser light in the second CLBO crystal 19 with respect to each pulse width D of the first and second pulse laser lights 71A and 71B. Top / D can be reduced. Thereby, it is possible to suppress a decrease in wavelength conversion efficiency due to a difference in incident timing between the second pulse laser beam 71B and the third pulse laser beam in the second CLBO crystal 19.
  • the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion system 15A can be improved.
  • Second Embodiment> (Second Example of Solid State Laser System) Next, a solid-state laser system according to Embodiment 2 of the present disclosure will be described. In the following description, substantially the same parts as those of the comparative example or the solid-state laser system according to Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 8 schematically shows a configuration example of the solid-state laser system 1B according to the second embodiment.
  • the solid-state laser system 1B includes a wavelength conversion system 15B instead of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the timing at which the first pulsed laser light 71A enters the first CLBO crystal 18 and the remaining light of the second pulsed laser light 71B that has passed through the second CLBO crystal 19 are the first CLBO.
  • the second timing of incidence on the crystal 18 is configured to be substantially the same.
  • the configuration of the solid-state laser system 1B relates to the emission timing of the first pulse laser beam 71A from the first solid-state laser device 11 and the emission timing of the second pulse laser beam 71B from the second solid-state laser device 12. Except for the configuration, it may be substantially the same as the solid-state laser system 1A according to the first embodiment.
  • the first and second delay times Td1 and Td2 are the incident timing of the first pulse laser beam 71A to the first CLBO crystal 18 and the second pulse to the first CLBO crystal 18. It is set in advance so that the incident timing of the laser beam 71B substantially coincides.
  • FIG. 9 schematically shows an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulse laser beams in the solid-state laser system 1B according to the second embodiment.
  • the meanings indicated by the timings (A) to (H) in FIG. 9 are the same as those in (A) to (H) in FIG.
  • the first delay time Td1 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1 is the first delay time Td1.
  • 1 trigger signal Tr11 is output.
  • the second trigger signal Tr12 is output with the second delay time Td2 set by the solid-state laser control unit 14 with respect to the trigger signal Tr1.
  • the wavelength is converted into a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm by the sum frequency generation process.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm is compared with the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm and a second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm are generated as a sum frequency.
  • the wavelength is converted into the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm.
  • D be the pulse widths of the pulse laser beam output from the first solid-state laser device 11 and the pulse laser beam output from the second solid-state laser device 12.
  • each pulse width D of the first pulse laser beam 71A output from the first solid-state laser device 11 and the second pulse laser beam 71B output from the second solid-state laser device 12 is about 6 ns.
  • Top 3 ns.
  • Embodiment 3> (wavelength conversion system having a ring-shaped optical path)
  • a solid-state laser system according to Embodiment 3 of the present disclosure will be described.
  • substantially the same components as those of the comparative example or the solid-state laser system according to the first or second embodiment will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 10 schematically shows a configuration example of a solid-state laser system 1C according to the third embodiment.
  • the solid-state laser system 1C includes a wavelength conversion system 15C instead of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the wavelength conversion system 15C is arranged at a position where the optical path of the second pulse laser light 71B and the optical path of the third pulse laser light intersect between the second solid-state laser device 12 and the second CLBO crystal 19.
  • a first dichroic mirror transmits the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B toward the second CLBO crystal 19 and reflects the third pulse laser beam toward the second CLBO crystal 19.
  • the first dichroic mirror may be a dichroic mirror 321 described later.
  • the wavelength conversion system 15C includes a second dichroic mirror that is disposed on the optical path of the residual light of the second pulse laser light 71B and reflects the residual light of the second pulse laser light 71B.
  • the second dichroic mirror may be a dichroic mirror 323 described later.
  • the wavelength conversion system 15C is disposed on the optical path of the residual light of the second pulse laser light 71B after being reflected by the second dichroic mirror, and reflects the residual light of the second pulse laser light 71B. Includes a mirror.
  • This reflection mirror may be a high reflection mirror 420 described later.
  • the wavelength conversion system 15C is disposed at a position where the optical path of the residual light of the second pulse laser light 71B after being reflected by the reflection mirror intersects the optical path of the first pulse laser light 71A.
  • a third dichroic mirror that reflects the first pulse laser beam 71 ⁇ / b> A toward the first CLBO crystal 18 and transmits the remaining light of the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B toward the first CLBO crystal 18.
  • the third dichroic mirror may be a dichroic mirror 320 described later.
  • the wavelength conversion system 15C includes condensing lenses 220, 221, 222, high reflection mirrors 420, 421, 422, dichroic mirrors 320, 321, 322, 323, a first CLBO crystal 18, and a second CLBO crystal. 19 and a collimator lens 520.
  • a ring-shaped optical path is formed by the dichroic mirrors 320, 321, 322, and 323 and the high reflection mirrors 420 and 421.
  • the first CLBO crystal 18 is disposed on the optical path between the dichroic mirror 320 and the dichroic mirror 321.
  • the second CLBO crystal 19 is disposed on the optical path between the dichroic mirror 321 and the dichroic mirror 322.
  • the collimator lens 520 collimates the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm that is not consumed by the second CLBO crystal 19 on the optical path between the dichroic mirror 323 and the high reflection mirror 421. Has been placed.
  • the condenser lens 220 is on the optical path between the high reflection mirror 421 and the high reflection mirror 420, and the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B having a wavelength of about 1554 nm collimated by the collimator lens 520 is applied to the first CLBO crystal 18. It arrange
  • the dichroic mirror 321 is coated with a film that highly transmits light with wavelengths of about 1554 nm and 257.5 nm and highly reflects light with a wavelength of about 220.9 nm.
  • the dichroic mirror 322 is disposed on the optical path between the second CLBO crystal 19 and the dichroic mirror 323.
  • the dichroic mirror 322 is coated with a film that highly transmits light having a wavelength of about 1554 nm and a wavelength of about 220.9 nm and highly reflects light having a wavelength of about 193.4 nm.
  • the dichroic mirror 323 is arranged on the optical path of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm.
  • the dichroic mirror 323 is coated with a film that highly transmits light having a wavelength of about 220.9 nm and highly reflects light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the high reflection mirror 420 is on the optical path between the high reflection mirror 421 and the dichroic mirror 320, and directs the second pulse laser light 71 ⁇ / b> B having a wavelength of about 1554 nm reflected by the high reflection mirror 421 toward the dichroic mirror 320. It is arranged to reflect.
  • the dichroic mirror 320 highly reflects the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm output from the first solid-state laser device 11. Further, the dichroic mirror 320 transmits the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm reflected by the high reflection mirror 420 and transmits the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm and the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 1554 nm.
  • the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B and the first CLBO crystal 18 are arranged so as to overlap each other.
  • the dichroic mirror 320 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 257.5 nm and highly transmits light having a wavelength of about 1554 nm.
  • the high reflection mirror 422 is arranged to output the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm to the outside.
  • the high reflection mirror 422 is coated with a film that highly reflects light having a wavelength of about 193.4 nm.
  • the condensing lens 222 is disposed on the optical path between the first solid-state laser device 11 and the dichroic mirror 320.
  • the condensing lens 222 allows the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm output from the first solid-state laser device 11 to pass through the dichroic mirror 320 in the first CLBO crystal 18 with a wavelength of about 1554 nm. They are arranged so as to overlap with the focused beam of the second pulse laser beam 71B.
  • the condensing lens 221 causes the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm to overlap the light beam of the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm on the second CLBO crystal 19 via the dichroic mirror 321. Are arranged so as to collect light.
  • the optical path length L of the optical path from the second CLBO crystal 19 to the second CLBO crystal 19 via the first CLBO crystal 18 is as high as that of the dichroic mirrors 320, 321, 322, and 323.
  • the optical path length of the ring-shaped optical path by the reflection mirrors 420 and 421 is obtained.
  • the setting of the first and second delay times Td1 and Td2 of the first and second trigger signals Tr11 and Tr12 with respect to the trigger signal Tr1 of the synchronization circuit unit 13 is substantially the same as in the first embodiment or the second embodiment. It may be.
  • the incident timing of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm incident on the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 19 The first and second delay times Td1 and Td2 may be set so that the incident timing of the second pulse laser beam 71B having an incident wavelength of about 1554 nm substantially coincides.
  • the first and second delay times Td1 and Td2 may be set so that the incident timing of the pulse laser beam 71B substantially coincides.
  • the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm output from the first solid-state laser device 11 is condensed by the condenser lens 222 onto the first CLBO crystal 18 via the dichroic mirror 320.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that has not been used for wavelength conversion by the second CLBO crystal 19 is collected on the first CLBO crystal 18 via the high reflection mirror 420 and the dichroic mirror 320.
  • the light is condensed by the condenser lens 220 so as to overlap the beam of the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm.
  • a part of both pulse laser beams is converted into a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm by the sum frequency generation process.
  • the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm output from the second solid-state laser device 12 is condensed on the second CLBO crystal 19 by the condenser lens 221 via the dichroic mirror 321.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm enters the second CLBO crystal 19 via the dichroic mirror 321 and overlaps with the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm.
  • a part of both pulsed laser beams is converted into a fourth pulsed laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm by the sum frequency generation process.
  • a fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm, a third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm that was not used for wavelength conversion, and a wavelength conversion are used.
  • the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm that has not been output is output.
  • the fourth pulse laser beam 71C having a wavelength of about 193.4 nm is output via the high reflection mirror 422 by the dichroic mirror 322.
  • the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm that has passed through the dichroic mirror 322 is highly transmitted through the dichroic mirror 323.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm that has passed through the dichroic mirror 322 is highly reflected by the dichroic mirror 323.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm highly reflected by the dichroic mirror 323 is collimated by the collimator lens 520.
  • the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm is applied to the first CLBO crystal 18 by the condenser lens 220 through the high reflection mirror 421 and the wavelength of about 257.75 through the high reflection mirror 20 and the dichroic mirror 320.
  • the beam is focused so as to overlap the beam of the first pulse laser beam 71A of 5 nm.
  • the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 18 are arranged on the ring-shaped optical path formed by the dichroic mirrors 320, 321, 322, and 323 and the high reflection mirrors 420 and 421.
  • a CLBO crystal 19 is arranged.
  • the optical path length L from the second CLBO crystal 19 to the second CLBO crystal 19 via the first CLBO crystal 18 can be shortened as compared with the configuration of the optical path in FIG.
  • the delay Top of the third pulse laser beam having a wavelength of about 220.9 nm with respect to the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm in the second CLBO crystal 19 can be further reduced.
  • the wavelength conversion efficiency is improved as compared with the solid state laser system 1A of FIG.
  • the high reflection mirror 421 may be omitted from the configuration, and the dichroic mirrors 320, 321, 322, 323 and the high reflection mirror 420 may form a substantially triangular optical path. Thereby, the optical path length L can be further shortened.
  • Embodiment 4 (Optimization method for wavelength conversion efficiency) Next, a solid-state laser system according to Embodiment 4 of the present disclosure will be described. In the following description, substantially the same parts as those of the comparative example or the solid-state laser system according to Embodiments 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 11 schematically illustrates an example of a timing chart regarding various trigger signals and various pulsed laser beams in the solid-state laser system according to the fourth embodiment.
  • the meanings indicated by the timings (A) to (H) in FIG. 11 are the same as those in (A) to (H) in FIG.
  • the configuration of the solid-state laser system according to Embodiment 4 includes the emission timing of the first pulsed laser light 71A from the first solid-state laser device 11 and the second pulsed laser light 71B from the second solid-state laser device 12. Except for the configuration related to the emission timing, the configuration may be substantially the same as that of the solid-state laser system 1A according to the first embodiment.
  • the second pulsed laser light 71B is generated at the first timing before entering the first CLBO crystal 18. 2 is incident on the CLBO crystal 19. Then, residual light that has not been used in the sum frequency generation process of the second pulse laser beam 71B, that is, has not been consumed in wavelength conversion and has passed through the second CLBO crystal 19, is later than the first timing. Is incident on the first CLBO crystal 18.
  • the timing at which the first pulse laser beam 71A enters the first CLBO crystal 18 is a timing between the first timing and the second timing. That is, in the solid-state laser system according to the fourth embodiment, the timing at which the first pulsed laser light 71A enters the first CLBO crystal 18 and after the second pulsed laser light 71B has passed through the second CLBO crystal 19 are obtained. The timing before reaching the first CLBO crystal 18 is set. The timing at which the first pulse laser beam 71A enters the first CLBO crystal 18 is preferably an intermediate timing between the first timing and the second timing.
  • the incident timing of the second pulsed laser light 71B having a wavelength of about 1554 nm incident on the second CLBO crystal 19 and the first pulsed laser light 71A having a wavelength of about 257.5 nm incident on the first CLBO crystal 18 are obtained.
  • the difference from the incident timing is Td.
  • the time for the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm to travel the optical path length from the second CLBO crystal 19 to the first CLBO crystal 18 is defined as T1.
  • FIG. 12 schematically shows an example of the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion system in the solid-state laser system according to the fourth embodiment.
  • the horizontal axis represents Td
  • the vertical axis represents the wavelength conversion efficiency Eff of the wavelength conversion system.
  • the range of Td is preferably 0 ⁇ Td ⁇ T1.
  • the maximum conversion efficiency Td may slightly deviate from T1 / 2 depending on the pulse waveforms of the second pulse laser beam 71B having a wavelength of about 1554 nm and the first pulse laser beam 71A having a wavelength of about 257.5 nm. is there.
  • the difference between the input timings of the first trigger signal Tr11 for the first solid-state laser device 11 and the second trigger signal Tr12 for the second solid-state laser device 12 is changed to obtain the maximum conversion efficiency.
  • the first and second delay times Td1 and Td2 may be set in the synchronization circuit unit 13 by obtaining a difference between the timings of the first trigger signal Tr11 and the second trigger signal Tr12 which are conversion efficiency. .
  • the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion system can be further improved.
  • Embodiment 5 (First Example of Solid-State Laser System Considering Polarization Direction) Next, a solid-state laser system according to Embodiment 5 of the present disclosure will be described. In the following description, substantially the same parts as those of the comparative example or the solid-state laser system according to Embodiments 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 13 schematically shows a configuration example of a solid-state laser system 1D according to the fifth embodiment.
  • the solid-state laser system 1D includes a wavelength conversion system 15D instead of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the wavelength conversion system 15D is configured in consideration of the polarization direction of each pulse laser beam with respect to the wavelength conversion system 15A of FIG.
  • the wavelength conversion system 15D further includes a half-wave plate 610 with respect to the wavelength conversion system 15A of FIG.
  • the half-wave plate 610 is disposed between the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 19 on the optical path of the residual light of the second pulse laser beam 71B.
  • the half-wave plate 610 is disposed on the optical path of the residual light of the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B between the collimator lens 510 and the condenser lens 210.
  • the first solid-state laser device 11 outputs the first pulsed laser light 71A polarized in the first polarization direction.
  • the second solid-state laser device 12 outputs the second pulse laser beam 71B polarized in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction.
  • the optical axis of the first CLBO crystal 18 and the optical axis of the second CLBO crystal 19 are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the first pulse laser beam 71A and the second pulse laser beam 71B are made incident on the wavelength conversion system 15D so that their polarization directions are orthogonal to each other.
  • the first pulse laser beam 71A is incident on the first CLBO crystal 18 with the polarization in the direction perpendicular to the paper surface.
  • the second pulse laser beam 71B is incident on the second CLBO crystal 19 with a polarization direction parallel to the paper surface.
  • the second pulse laser beam 71B that has not contributed to wavelength conversion by the second CLBO crystal 19 is converted into parallel light by the collimator lens 510 via the dichroic mirrors 311 and 312 and the high reflection mirror 411.
  • the polarization direction of the second pulse laser beam 71B is rotated by 90 ° by the half-wave plate 610, and becomes a polarization direction perpendicular to the paper surface.
  • Both the second pulse laser beam 71B and the first pulse laser beam 71A are incident on the first CLBO crystal 18 with a polarization in a direction perpendicular to the paper surface, and a third frequency parallel to the paper surface by the sum frequency. Converted into a pulse laser beam.
  • Both the third pulsed laser beam and the second pulsed laser beam 71B are incident on the second CLBO crystal 19 with polarization parallel to the paper surface, and have a wavelength of about 193 perpendicular to the paper surface due to the sum frequency.
  • a 4 nm fourth pulse laser beam 71C is output.
  • Embodiment 6> (Second Example of Solid State Laser System Considering Polarization Direction) Next, a solid-state laser system according to Embodiment 6 of the present disclosure will be described. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those of the comparative example or the solid-state laser system according to Embodiments 1 to 5, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 14 schematically shows a configuration example of the solid-state laser system 1E according to the sixth embodiment.
  • the solid-state laser system 1E includes a wavelength conversion system 15E instead of the wavelength conversion system 15 in the solid-state laser system 1 according to the comparative example.
  • the wavelength conversion system 15E is configured in consideration of the polarization direction of each pulse laser beam with respect to the wavelength conversion system 15C of FIG.
  • the wavelength conversion system 15E further includes a half-wave plate 610 with respect to the wavelength conversion system 15C of FIG.
  • the half-wave plate 610 is disposed between the first CLBO crystal 18 and the second CLBO crystal 19 on the optical path of the residual light of the second pulse laser beam 71B.
  • the half-wave plate 610 is disposed on the optical path of the remaining light of the second pulse laser beam 71 ⁇ / b> B between the collimator lens 520 and the condenser lens 220.
  • the first solid-state laser device 11 outputs the first pulsed laser light 71A polarized in the first polarization direction.
  • the second solid-state laser device 12 outputs the second pulse laser beam 71B polarized in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction.
  • the optical axis of the first CLBO crystal 18 and the optical axis of the second CLBO crystal 19 are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the first pulse laser beam 71A and the second pulse laser beam 71B are made incident on the wavelength conversion system 15E so that their polarization directions are orthogonal to each other.
  • the first pulse laser beam 71A is incident on the first CLBO crystal 18 with the polarization in the direction perpendicular to the paper surface.
  • the second pulse laser beam 71B is incident on the second CLBO crystal 19 with a polarization direction parallel to the paper surface.
  • the second pulse laser light 71B that has not contributed to wavelength conversion by the second CLBO crystal 19 is converted into parallel light by the collimator lens 520 via the dichroic mirror 322 and the dichroic mirror 323.
  • the polarization direction of the second pulse laser beam 71B is rotated by 90 ° by the half-wave plate 610, and becomes a polarization direction perpendicular to the paper surface.
  • Both the second pulse laser beam 71B and the first pulse laser beam 71A are incident on the first CLBO crystal 18 with a polarization in a direction perpendicular to the paper surface, and a third frequency parallel to the paper surface by the sum frequency. Converted into a pulse laser beam.
  • Both the third pulsed laser beam and the second pulsed laser beam 71B are incident on the second CLBO crystal 19 with polarization parallel to the paper surface, and have a wavelength of about 193 perpendicular to the paper surface due to the sum frequency.
  • a 4 nm fourth pulse laser beam 71C is output.
  • Embodiment 7 (Configuration Example of Semiconductor Laser and Semiconductor Optical Amplifier) Next, a solid-state laser system according to Embodiment 6 of the present disclosure will be described. In the following description, the same reference numerals are given to the same components as those of the comparative example or the solid-state laser system according to Embodiments 1 to 5, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 15 schematically shows a configuration example of the first semiconductor laser 20 and the first semiconductor optical amplifier 23.
  • a configuration example of the first semiconductor laser 20 and the first semiconductor optical amplifier 23 will be described, but the second semiconductor laser 40 and the second semiconductor optical amplifier 41 are also configured in a substantially similar manner. It may be.
  • the first semiconductor laser 20 includes a semiconductor laser control unit 130, a semiconductor element 131, a temperature sensor 132, a Peltier element 133, a temperature controller 134, and a current controller 135.
  • the semiconductor element 131 includes an active layer 136 and a grating 137.
  • the first semiconductor laser 20 may be a CW oscillation and a distributed feedback laser that oscillates in a single longitudinal mode.
  • the first semiconductor optical amplifier 23 includes a semiconductor element 141, a current controller 143, and a pulse waveform generator 140.
  • the semiconductor element 141 includes an active layer 142.
  • the semiconductor laser control unit 130 transmits to the temperature controller 134 a temperature set value such that the semiconductor element 131 has a temperature T ⁇ corresponding to a desired oscillation wavelength, here a wavelength of about 1030 nm.
  • the temperature controller 134 controls the current flowing through the Peltier element 133 so that the temperature of the temperature sensor 132 becomes T ⁇ .
  • the semiconductor laser control unit 130 transmits a predetermined current set value to the current controller 135.
  • the CW laser light is incident on the active layer 142 of the semiconductor element 141 of the first semiconductor optical amplifier 23.
  • the pulse waveform generator 140 outputs a current control signal 140i having a pulse waveform corresponding to the amplified pulse waveform to the current controller 143 in synchronization with the first trigger signal Tr11 received by the synchronization circuit unit 13.
  • a current corresponding to the pulse waveform of the current control signal 140i flows through the semiconductor element 141.
  • the seed light of the first semiconductor laser 20 is pulse-amplified, and the amplified pulse laser light is output from the output side of the semiconductor element 141.
  • an optical shutter in which a polarizer and an EO Pockels cell are combined may be used.
  • the first semiconductor optical amplifier 23 may be omitted from the configuration, and a pulsed current signal may be transmitted to the current controller 135 of the first semiconductor laser 20 to generate a pulse.
  • the first semiconductor laser 20 and the first semiconductor optical amplifier 23 may be synchronized to transmit a pulsed current signal to the semiconductor elements 131 and 141 to generate a pulse.

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Abstract

本開示による固体レーザシステムは、第１の波長の第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、第２の波長の第２のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置と、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とが進む第１の光路上に配置され、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶と、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置され、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第２の非線形結晶とを備え、第２のパルスレーザ光を、第１の非線形結晶に入射させる前の第１のタイミングで第２の非線形結晶に入射させ、第２のパルスレーザ光のうち和周波発生過程で使われずに第２の非線形結晶を通過した残余光を第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで第１の非線形結晶に入射させる。

Description

固体レーザシステム、及び波長変換システム
　本開示は、固体レーザシステム、及び波長変換システムに関する。
　近年、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）においては、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。一般的に、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられる。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線のレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長１９３ｎｍの紫外線のレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハとの間が液体で満たされる液浸露光が実用化されている。この液浸露光では、露光用レンズとウエハとの間の屈折率が変化するため、露光用光源の見かけの波長が短波長化する。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置およびＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約３５０～４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロン、グレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module：LNM）が設けられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
国際公開第２０１６／１４３０７１号 国際公開第２００１／０２０６５１号 特開２００９－１４５７９１号公報 特開平７－１７０００９号公報
概要
　本開示の固体レーザシステムは、第１の波長の第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、第２の波長の第２のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置と、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とが進む第１の光路上に配置され、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶と、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置され、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第２の非線形結晶とを備え、第２のパルスレーザ光を、第１の非線形結晶に入射させる前の第１のタイミングで第２の非線形結晶に入射させ、第２のパルスレーザ光のうち和周波発生過程で使われずに第２の非線形結晶を通過した残余光を第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで第１の非線形結晶に入射させる。
　本開示の波長変換システムは、第１の波長の第１のパルスレーザ光と第２の波長の第２のパルスレーザ光とが進む第１の光路上に配置され、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶と、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置され、第２のパルスレーザ光と第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第２の非線形結晶とを備え、第２のパルスレーザ光を、第１の非線形結晶に入射させる前の第１のタイミングで第２の非線形結晶に入射させ、第２のパルスレーザ光のうち和周波発生過程で使われずに第２の非線形結晶を通過した残余光を第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで第１の非線形結晶に入射させる。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、比較例に係る固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置の一構成例を概略的に示す。 図２は、図１に示した露光装置用レーザ装置における増幅器の一構成例を概略的に示す。 図３は、比較例に係る固体レーザシステムにおける波長変換システムのより詳細な構成例を概略的に示す。 図４は、比較例に係る固体レーザシステムにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示す。 図５は、比較例に係る固体レーザシステムにおける波長変換システムの一変形例を概略的に示す。 図６は、実施形態１に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。 図７は、実施形態１に係る固体レーザシステムにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示す。 図８は、実施形態２に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。 図９は、実施形態２に係る固体レーザシステムにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示す。 図１０は、実施形態３に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。 図１１は、実施形態４に係る固体レーザシステムにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示す。 図１２は、波長変換システムの波長変換効率の一例を概略的に示す。 図１３は、実施形態５に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。 図１４は、実施形態６に係る固体レーザシステムの一構成例を概略的に示す。 図１５は、第１又は第２の半導体レーザと第１又は第２の半導体光増幅器との一構成例を概略的に示す。
実施形態
＜内容＞
＜１．比較例＞（固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置）（図１～図５）
　１．１　露光装置用レーザ装置
　　１．１．１　構成
　　１．１．２　動作
　１．２　波長変換システムの詳細
　　１．２．１　構成
　　１．２．２　動作
　　１．２．３　変形例
　１．３　課題
　１．４　実施形態の概要
＜２．実施形態１＞（固体レーザシステムの第１の例）（図６～図７）
　２．１　構成
　２．２　動作
　２．３　作用・効果
＜３．実施形態２＞（固体レーザシステムの第２の例）（図８～図９）
　３．１　構成
　３．２　動作、作用・効果
＜４．実施形態３＞（リング状の光路を有する波長変換システム）（図１０）
　４．１　構成
　４．２　動作
　４．３　作用・効果
＜５．実施形態４＞（波長変換効率の最適化手法）（図１１～図１２）
　５．１　構成・動作
　５．２　作用・効果
＜６．実施形態５＞（偏光方向を考慮した固体レーザシステムの第１の例）（図１３）
　６．１　構成
　６．２　動作、作用・効果
＜７．実施形態６＞（偏光方向を考慮した固体レーザシステムの第２の例）（図１４）
　７．１　構成
　７．２　動作、作用・効果
＜８．実施形態７＞（半導体レーザと半導体光増幅器との構成例）（図１５）
　８．１　構成
　８．２　動作
＜９．その他＞
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
　以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。
　なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
＜１．比較例＞（固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置）
［１．１　露光装置用レーザ装置］
　まず、本開示の実施形態に対する比較例の固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置について説明する。
　露光装置用レーザ装置として、ＭＯ（マスタオシレータ）とＰＯ（パワーオシレータ）とを含む構成がある。そのような露光装置用レーザ装置では、ＭＯとＰＯとに、エキシマレーザガスをレーザ媒質とするレーザが使用され得る。しかしながら、省エネルギの観点から、ＭＯを非線形結晶と固体レーザとを組み合わせた紫外光のパルスレーザ光を出力する固体レーザシステムとする露光装置用レーザ装置の開発が進みつつある。以下では、そのような固体レーザシステムを含む露光装置用レーザ装置の構成例を説明する。
［１．１．１　構成］
　図１は、比較例に係る固体レーザシステム１を含む露光装置用レーザ装置の一構成例を概略的に示している。図２は、図１に示した露光装置用レーザ装置における増幅器２の一構成例を概略的に示している。
　露光装置用レーザ装置は、露光装置制御部５を含む露光装置４に対してパルスレーザ光を出力するレーザ装置である。露光装置用レーザ装置は、固体レーザシステム１と、ＡｒＦレーザ増幅器等の増幅器２と、レーザ制御部３と、同期制御部７と、高反射ミラー９１，９２とを含む。
　固体レーザシステム１は、第１の固体レーザ装置１１と、第２の固体レーザ装置１２と、同期回路部１３と、固体レーザ制御部１４と、波長変換システム１５と、高反射ミラー１６と、ダイクロイックミラー１７とを含む。高反射ミラー１６とダイクロイックミラー１７は、波長変換システム１５内に設けられていてもよい。
　第１の固体レーザ装置１１は、第１の波長の第１のパルスレーザ光７１Ａを出力するように構成されている。第１の波長は波長約２５７．５ｎｍであってもよい。第１の固体レーザ装置１１は、第１の半導体レーザ２０と、第１の半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）２３と、Ｙｂファイバ増幅器システム２４と、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５と、ＬＢＯ結晶（ＬｉＢ3Ｏ5）２１と、ＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）２２とを含む。
　第１の半導体レーザ２０は、波長約１０３０ｎｍでＣＷ（Continuous Wave）発振もしくはパルス発振するレーザであってもよい。第１の半導体レーザ２０は、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）の半導体レーザである。
　第１の半導体光増幅器２３は、半導体に図示しない電流制御器によってパルス電流を流すことによって、ＣＷもしくはパルスのシード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換する半導体素子である。ここで、例えば、所定のパルス幅は約５ｎｓ以上２０ｎｓ以下であってもよい。
　Ｙｂファイバ増幅器システム２４は、Ｙｂがドープされた多段の光ファイバ増幅器と、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器に供給する図示しないＣＷ励起半導体レーザとを含む。
　第２の固体レーザ装置１２は、第２の波長の第２のパルスレーザ光７１Ｂを出力するように構成されている。第２の波長は波長約１５５４ｎｍであってもよい。第２の固体レーザ装置１２は、第２の半導体レーザ４０と、第２の半導体光増幅器（ＳＯＡ）４１と、Ｅｒファイバ増幅器システム４２とを含む。
　第２の半導体レーザ４０は、シングル縦モードであって、波長約１５５４ｎｍでＣＷ発振もしくはパルス発振するレーザであってもよい。第２の半導体レーザ４０は、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体レーザである。
　第２の半導体光増幅器４１は、半導体に図示しない電流制御器によってパルス電流を流すことによって、ＣＷもしくはパルスのシード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換する半導体素子である。ここで、例えば、所定のパルス幅は約５ｎｓ以上２０ｎｓ以下であってもよい。
　Ｅｒファイバ増幅器システム４２は、Ｅｒ及びＹｂが共にドープされた多段の光ファイバ増幅器と、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器に供給する図示しないＣＷ励起半導体レーザとを含む。
　波長変換システム１５は、第１のＣＬＢＯ結晶１８と、第２のＣＬＢＯ結晶１９と、ダイクロイックミラー８１と、ダイクロイックミラー８２と、高反射ミラー８３とを含む。
　高反射ミラー１６は、第２の固体レーザ装置１２から出力された第２のパルスレーザ光７１Ｂを高反射し、ダイクロイックミラー１７に入射させるように配置されている。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８と、ダイクロイックミラー８１と、第２のＣＬＢＯ結晶１９と、ダイクロイックミラー８２は、この順序で第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。
　ダイクロイックミラー１７には、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａを高透過し、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを高反射する膜がコートされている。ダイクロイックミラー１７は、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとを、互いの光路軸を略一致させた状態で波長変換システム１５に入射させるように配置されている。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８は、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが進む第１の光路上に配置されている。第１のＣＬＢＯ結晶１８は、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとを、和周波発生（ＳＦＧ：Sum Freaquency Generation)過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶である。第３の波長は、波長約２２０．９ｎｍであってもよい。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９は、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂと波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置されている。第２のＣＬＢＯ結晶１９は、第２のパルスレーザ光７１Ｂと第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光７１Ｃへと波長変換して出力する第２の非線形結晶である。第４の波長は、波長約１９３．４ｎｍであってもよい。
　ダイクロイックミラー８１には、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａを高反射し、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂと波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光とを高透過する膜がコートされている。ダイクロイックミラー８１に入射する波長約２２０．９ｎｍのパルスレーザ光は、第１のＣＬＢＯ結晶１８から出力された第３のパルスレーザ光であり、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとの和周波となるパルスレーザ光である。
　ダイクロイックミラー８２は、第２のＣＬＢＯ結晶１９を透過した波長約１５５４ｎｍと波長約２２０．９ｎｍとの２つのパルスレーザ光を高透過し、第２のＣＬＢＯ結晶１９で波長変換された波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが高反射されるように配置されている。
　高反射ミラー８３は、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが波長変換システム１５から出力されるように配置されている。
　高反射ミラー９１と高反射ミラー９２は、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが、増幅器２に入射するように配置されている。
　増幅器２は、図２に示したように、増幅器制御部３０と、充電器３１と、トリガ補正器３２と、スイッチ３３を含むパルスパワーモジュール（ＰＰＭ）３４と、チャンバ３５と、部分反射ミラー３６と、出力結合ミラー３７とを含む。
　チャンバ３５にはウインドウ３９ａ，３９ｂが設けられている。チャンバ３５の中には例えばＡｒガスとＦ2ガスとＮｅガスとを含むレーザガスが入っている。チャンバ３５の中には１対の放電電極３８が配置されている。１対の放電電極３８は、ＰＰＭ３４の出力端子に接続されている。
　増幅器２において、部分反射ミラー３６と出力結合ミラー３７とで光共振器が構成されている。部分反射ミラー３６は例えば、波長約１９３．４ｎｍの光を透過するＣａＦ2結晶からなる基板に、反射率が７０％以上９０％以下の部分反射膜がコートされた構成となっている。出力結合ミラー３７は例えば、波長約１９３．４ｎｍの光を透過するＣａＦ2結晶からなる基板に反射率が１０％以上２０％以下の部分反射膜がコートされた構成となっている。
　なお、図２では、増幅器２の光共振器がファブリペロー共振器である構成例を示したが、この例に限定されることなく、増幅器２がリング共振器であってもよい。
　固体レーザ制御部１４は、第１の半導体レーザ２０と、第２の半導体レーザ４０と、図示しないＣＷ励起半導体レーザとに、図示しない信号ラインで接続されている。
　同期制御部７には、レーザ制御部３を介して、固体レーザシステム１におけるパルスレーザ光の生成タイミングを指示する発振トリガ信号Ｔｒ０が露光装置４の露光装置制御部５から供給される。
　同期制御部７は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいてトリガ信号Ｔｒ１を生成し、トリガ信号Ｔｒ１を同期回路部１３に出力するように構成されている。また、同期制御部７は、発振トリガ信号Ｔｒ０に基づいてトリガ信号Ｔｒ２を生成し、トリガ信号Ｔｒ２を増幅器制御部３０を介してトリガ補正器３２に出力するように構成されている。
　固体レーザ制御部１４は、後述する第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を示す遅延データＴｒ１０を同期回路部１３に出力するように構成されている。
　同期回路部１３は、固体レーザ制御部１４からの遅延データＴｒ１０と同期制御部７からのトリガ信号Ｔｒ１とに基づいて、第１の半導体光増幅器２３に対する第１のトリガ信号Ｔｒ１１と、第２の半導体光増幅器４１に対する第２のトリガ信号Ｔｒ１２とを生成して出力するように構成されている。
［１．１．２　動作］
　レーザ制御部３は、固体レーザ制御部１４を介して、第１の半導体レーザ２０と、第２の半導体レーザ４０と、図示しない励起用半導体レーザとをＣＷ発振させる。
　同期制御部７は、レーザ制御部３を介して、露光装置４の露光装置制御部５から発振トリガ信号Ｔｒ０を受信すると、固体レーザシステム１から出力された波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが増幅器２の光共振器内に注入されるのに同期して１対の放電電極３８が放電するように、トリガ信号Ｔｒ１とトリガ信号Ｔｒ２との遅延時間を制御する。
　第１の固体レーザ装置１１では、第１の半導体レーザ２０から波長約１０３０ｎｍのＣＷ発振光もしくはパルス発振光が出力される。このＣＷ発振光もしくはパルス発振光は、第１の半導体光増幅器２３によって所定のパルス幅に変換及び増幅されて、パルス状のシード光として、Ｙｂファイバ増幅器システム２４に入射する。このパルス状のシード光は、Ｙｂファイバ増幅器システム２４とＹｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５とによって増幅される。この増幅されたパルスレーザ光は、ＬＢＯ結晶２１とＣＬＢＯ結晶２２とによって、波長約２５７．５ｎｍの第４高調波光が生成される。これにより、第１の固体レーザ装置１１から波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが出力される。
　一方、第２の固体レーザ装置１２では、第２の半導体レーザ４０から波長約１５５４ｎｍのＣＷ発振光もしくはパルス発振光が出力される。このＣＷ発振光もしくはパルス発振光は、第２の半導体光増幅器４１によって所定のパルス幅に変換及び増幅されて、Ｅｒファイバ増幅器システム４２に入射する。この増幅されたパルスレーザ光は、Ｅｒファイバ増幅器システム４２によってさらに増幅され、第２の固体レーザ装置１２から波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとして出力される。
　第１の固体レーザ装置１１から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと第２の固体レーザ装置１２から出力された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、高反射ミラー１６及びダイクロイックミラー１７を介して、波長変換システム１５に入射する。
　ここで、固体レーザ制御部１４から同期回路部１３に、遅延データＴｒ１０が送信される。遅延データＴｒ１０は、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとが第１のＣＬＢＯ結晶１８に略同じタイミングで入射するように設定された第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を示す遅延データを含む。
　同期回路部１３は、トリガ信号Ｔｒ１に基づいて、第１のトリガ信号Ｔｒ１１を所定のタイミングで第１の半導体光増幅器２３に送信する。また、同期回路部１３は、トリガ信号Ｔｒ１に基づいて、第２のトリガ信号Ｔｒ１２を所定のタイミングで第２の半導体光増幅器４１に送信する。その結果、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとが第１のＣＬＢＯ結晶１８に略同じタイミングで入射し、第１のＣＬＢＯ結晶１８上で第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとのビームが重なる。その結果、第１のＣＬＢＯ結晶１８では波長約２５７．５ｎｍと波長約１５５４ｎｍとの和周波である波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光が生成される。
　ダイクロイックミラー８１では、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが高反射され、波長約１５５４ｎｍと波長約２２０．９ｎｍとの両パルスレーザ光が高透過する。これにより、波長約１５５４ｎｍと波長約２２０．９ｎｍとの両パルスレーザ光が第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９では、波長約２２０．９ｎｍと波長約１５５４ｎｍとの和周波である波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃを生成する。
　ダイクロイックミラー８２によって、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが高透過され、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃは高反射される。
　高反射ミラー８３を介して、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが波長変換システム１５から出力される。
　第４のパルスレーザ光７１Ｃは、高反射ミラー９１を高反射し、高反射ミラー９２を介して、シード光として出力結合ミラー３７と部分反射ミラー３６を含む増幅器２の光共振器中に注入される。この注入に同期して、増幅器２のチャンバ３５内では１対の放電電極３８による放電で反転分布を生成する。ここで、トリガ補正器３２は、波長約１９３．４ｎｍの固体レーザシステム１からの第４のパルスレーザ光７１Ｃが増幅器２で効率よく増幅されるようにＰＰＭ３４のスイッチ３３のタイミングを調整する。その結果、増幅器２の光共振器によって増幅発振して、出力結合ミラー３７から増幅されたパルスレーザ光が出力される。増幅されたパルスレーザ光は、露光装置４に入射する。
［１．２　波長変換システムの詳細］
［１．２．１　構成］
　図３は、比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５のより詳細な構成例を概略的に示している。
　波長変換システム１５は、集光レンズ６１，６２，６３と、高反射ミラー１６，８３，８６，８７と、ダイクロイックミラー１７，８１，８２，８４，８５と、第１のＣＬＢＯ結晶１８と、第２のＣＬＢＯ結晶１９とを含む構成であってもよい。
　集光レンズ６１は、第２の固体レーザ装置１２とダイクロイックミラー１７との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。集光レンズ６１は、ダイクロイックミラー１７を介して、第２のパルスレーザ光７１Ｂが第１のＣＬＢＯ結晶１８に対して、第１の固体レーザ装置１１から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのビームと重なり合って集光するように配置されている。
　集光レンズ６２は、ダイクロイックミラー８４とダイクロイックミラー８５との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。集光レンズ６２は、ダイクロイックミラー８５を介して、第２のパルスレーザ光７１Ｂが波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光のビームと重なり合って集光するように配置されている。
　集光レンズ６３は、第１の固体レーザ装置１１とダイクロイックミラー１７との間の波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの光路上に配置されている。集光レンズ６３は、ダイクロイックミラー１７を介して、第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に対して、第２の固体レーザ装置１２から出力された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂのビームと重なり合って集光するように配置されている。集光レンズ６３は、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのビームの広がりが小さい場合には、構成から省略してもよい。
　高反射ミラー８６は、ダイクロイックミラー８４から反射された波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の光路上に配置されている。高反射ミラー８６は、ダイクロイックミラー８５を介して、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光が第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射するように配置されている。高反射ミラー８６には、波長約２２０．９ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　高反射ミラー８７は、ダイクロイックミラー８４を透過した波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。高反射ミラー８７は、ダイクロイックミラー８５を介して、第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射するように配置されている。高反射ミラー８７には、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー８４は、ダイクロイックミラー８１を透過した波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとの光路上に配置されている。ダイクロイックミラー８４には、波長約２２０．９ｎｍの光を高反射し、波長約１５５４ｎｍの光を高透過する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー８５は、集光レンズ６２を透過した波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとの光路上に配置されている。ダイクロイックミラー８５には、波長約２２０．９ｎｍの光を高透過し、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
［１．２．２　動作］
　図４は、比較例に係る固体レーザシステム１における各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示している。図４において、（Ａ）は同期回路部１３に対するトリガ信号Ｔｒ１のタイミングを示す。（Ｂ）は第１の半導体光増幅器２３に対する第１のトリガ信号Ｔｒ１１のタイミングを示す。（Ｃ）は第２の半導体光増幅器４１に対する第２のトリガ信号Ｔｒ１２のタイミングを示す。（Ｄ），（Ｅ）は第１のＣＬＢＯ結晶１８への入射光の入射タイミングを示す。特に（Ｄ）は波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの第１のＣＬＢＯ結晶１８への入射タイミングを示す。（Ｅ）は波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの第１のＣＬＢＯ結晶１８への入射タイミングを示す。（Ｆ），（Ｇ）は第２のＣＬＢＯ結晶１９への入射光の入射タイミングを示す。特に（Ｆ）は波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の第２のＣＬＢＯ結晶１９への入射タイミングを示す。（Ｇ）は波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの第２のＣＬＢＯ結晶１９への入射タイミングを示す。（Ｈ）は第２のＣＬＢＯ結晶１９からの出射光の１つである波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃの第２のＣＬＢＯ結晶１９からの出射タイミングを示す。図４において、（Ａ）～（Ｈ）の横軸は時間を示す。（Ａ）～（Ｃ）の縦軸はトリガ信号のオン／オフ状態を示す。（Ｄ）～（Ｈ）の縦軸は光強度を示す。（Ｄ）～（Ｈ）における各パルスレーザ光のタイミングは、各パルスレーザ光の光強度がピークとなるタイミングを基準にして示している。
　トリガ信号Ｔｒ１が同期回路部１３に入射すると、図４の（Ａ），（Ｂ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第１の遅延時間Ｔｄ１で第１のトリガ信号Ｔｒ１１が出力される。また、図４の（Ａ），（Ｃ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第２の遅延時間Ｔｄ２で第２のトリガ信号Ｔｒ１２が出力される。
　図４の（Ｄ），（Ｅ）に示したように、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが同じタイミングで第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射し、両パルスレーザ光のビームは第１のＣＬＢＯ結晶１８上で重なり合う。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８において、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが和周波発生過程によって波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光に波長変換される。
　ダイクロイックミラー８２によって、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａは高反射され、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが高透過する。
　次に、ダイクロイックミラー８４によって、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は高反射され、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは高透過する。
　波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は、高反射ミラー８６とダイクロイックミラー８５とを介して、第２のＣＬＢＯ結晶１９へ入射する。
　一方、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、高反射ミラー８７と、集光レンズ６２と、ダイクロイックミラー８５とを介して、第２のＣＬＢＯ結晶１９へ入射する。
　図４の（Ｆ），（Ｇ）に示したように、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが同じタイミングで第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射し、両パルスレーザ光のビームは第２のＣＬＢＯ結晶１９上で重なり合う。
　図４の（Ｈ）に示したように、第２のＣＬＢＯ結晶１９において、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが、和周波発生過程によって波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃに波長変換される。
［１．２．３　変形例］
　図５は、比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５の一変形例を概略的に示している。
　波長変換システム１５は、各パルスレーザ光の偏光方向を考慮して図５に示した波長変換システム１５０のように構成されてもよい。
　波長変換システム１５０は、図３の波長変換システム１５に対して、１／２波長板８８をさらに含んでいる。１／２波長板８８は、例えばダイクロイックミラー８４とダイクロイックミラー８７との間における波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。
　波長変換システム１５０では、第１の固体レーザ装置１１と第２の固体レーザ装置１２は、同一の偏光方向のパルスレーザ光を出射する。
　波長変換システム１５０では、第１のＣＬＢＯ結晶１８と第２のＣＬＢＯ結晶１９とを、互いの光学軸が直交するように配置する。
　例えば、第１のパルスレーザ光７１Ａの偏光方向と第２のパルスレーザ光７１Ｂの偏光方向とを紙面に対して垂直な方向として、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８からは、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光が紙面と平行な偏光で出力される。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８で波長変換に寄与しなかった第２のパルスレーザ光７１Ｂは、ダイクロイックミラー８１及びダイクロイックミラー８４を透過し、１／２波長板８８によって、偏光方向が９０°回転して、紙面に対して平行な偏光方向となる。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９には、紙面に対して平行な偏光方向の第２のパルスレーザ光７１Ｂと紙面に対して平行な偏光方向の第３のパルスレーザ光とが入射する。第２のＣＬＢＯ結晶１９からは、和周波発生過程により紙面に対して垂直な波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが出力される。
［１．３　課題］
　波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａを出力する第１の固体レーザ装置１１は、Ｙｂファイバ増幅器システム２４と、固体増幅器であるＹｂ：ＹＡＧ結晶増幅器２５と、波長約１０３０ｎｍのパルスレーザ光を第４高調波光に変換するＬＢＯ結晶２１とＣＬＢＯ結晶２２とを含んでいる。
　ところで、露光装置用レーザ装置では、レーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。このような狭帯域化されたスペクトル線幅を実現するためには、固体レーザシステム１の第１の固体レーザ装置１１と第２の固体レーザ装置１２とから出力されるそれぞれのパルスレーザ光のスペクトル線幅を狭くする必要がある。しかし、スペクトル線幅の狭いパルスレーザ光は、光ファイバ増幅器で増幅すると、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）が発生して、増幅が抑制されることがある。Ｙｂファイバ増幅器システム２４では、誘導ブリルアン散乱を抑制するため、パルスエネルギを高くすることが難しい。しかし、第１の固体レーザ装置１１では、誘導ブリルアン散乱が発生しない固体増幅器によって、さらに、基本波である波長約１０３０ｎｍの波長のパルスレーザ光のパルスエネルギを高くすることができる。その結果、第４高調波光に変換された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの出力も高くすることができる。
　しかし、波長約１５５４ｎｍの波長域では、適当な固体増幅器が存在しないので、第２の固体レーザ装置１２では、Ｅｒファイバ増幅器システム４２で誘導ブリルアン散乱を抑制しつつ、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを増幅する必要がある。このため、第２の固体レーザ装置１２では、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂのパルスエネルギを高くすることが困難である。
　そのため、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃのパルスエネルギを高くしようとすると、波長約１０３０ｎｍの第４高調波である波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのパルスエネルギを増やすことになる。
　しかし、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのパルスエネルギを増加させると、波長変換システム１５の第１のＣＬＢＯ結晶１８での和周波発生過程において波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂのパルスエネルギの消費量が増加する。その結果、第１のＣＬＢＯ結晶１８で消費されなかった波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂのパルスエネルギが減少する。そのため、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する第２のパルスレーザ光７１Ｂの光強度が減少する。第２のＣＬＢＯ結晶１９では、その減少した波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを用いて波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃを生成することになる。
　このため、第１の固体レーザ装置１１から出力される波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのパルスエネルギを増加させたとしても、波長変換システム１５における波長変換効率を十分に改善することが困難であった。
［１．４　実施形態の概要］
　上記の事情に鑑み、以下の各実施形態では、第２のパルスレーザ光７１Ｂを、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる前の第１のタイミングで第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射させる。そして、第２のパルスレーザ光７１Ｂのうち和周波発生過程で使われずに、すなわち波長変換で消費されずに第２のＣＬＢＯ結晶１９を通過した残余光を、第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる。このように、第２のパルスレーザ光７１Ｂを最初に第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射させた後、次に、波長変換で消費されずに第２のＣＬＢＯ結晶１９を通過した第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光を第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる。これにより、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する第２のパルスレーザ光７１Ｂの光強度の減少を抑制した状態で第４のパルスレーザ光７１Ｃを生成する。
　なお、以下の各実施形態では、上記比較例と同様に、第１の波長の第１のパルスレーザ光７１Ａが波長約２５７．５ｎｍである場合を例に説明するが、これに限らず、第１の波長を、２２０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内の他の値としてもよい。また、第２の波長の第２のパルスレーザ光７１Ｂが波長約１５５４ｎｍである場合を例に説明するが、これに限らず、第２の波長は、１１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内の他の値としてもよい。また、第４の波長の第４のパルスレーザ光７１Ｃが波長約１９３．４ｎｍである場合を例に説明するが、これに限らず、第４の波長は、１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内の他の値としてもよい。
＜２．実施形態１＞（固体レーザシステムの第１の例）
　次に、本開示の実施形態１に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例に係る固体レーザシステム１の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［２．１　構成］
　図６は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａの一構成例を概略的に示している。
　固体レーザシステム１Ａは、上記比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５に代えて波長変換システム１５Ａを備えている。
　固体レーザシステム１Ａは、第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングと、第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する第１のタイミングとが略同じとなるように構成されている。
　波長変換システム１５Ａは、第１のＣＬＢＯ結晶１８及び第２のＣＬＢＯ結晶１９と、集光レンズ２１０，２１１，２１２と、高反射ミラー４１０，４１１，４１２，４１３，４１４と、ダイクロイックミラー３１０，３１１，３１２，３１３，３１４と、コリメータレンズ５１０とを含む。
　集光レンズ２１０は、コリメータレンズ５１０とダイクロイックミラー３１３との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。図６の例では、集光レンズ２１０は、コリメータレンズ５１０と高反射ミラー４１２との間の光路上に配置されている。
　集光レンズ２１１は、第２の固体レーザ装置１２とダイクロイックミラー３１０との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。
　集光レンズ２１２は、第１の固体レーザ装置１１とダイクロイックミラー３１３との間の波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの光路上に配置されている。図６の例では、集光レンズ２１２は、高反射ミラー４１０とダイクロイックミラー３１３との間の光路上に配置されている。なお、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのビームの広がりが小さい場合には、集光レンズ２１２を構成から省略してもよい。
　コリメータレンズ５１０は、ダイクロイックミラー３１２と集光レンズ２１０との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。コリメータレンズ５１０は、第２のＣＬＢＯ結晶１９から出力された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂがコリメートされるように配置されている。
　ダイクロイックミラー３１０は、集光レンズ２１１と第２のＣＬＢＯ結晶１９との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上であって、かつ、ダイクロイックミラー３１３を高反射した波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー３１０には、波長約２２０．９ｎｍの光を高反射し、波長約１５５４ｎｍの光を高透過する膜がコートされている。ダイクロイックミラー３１０は、第２のＣＬＢＯ結晶１９における波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの集光ビームと波長約２２０．７ｎｍのパルスレーザ光のビームとが重なり合うように配置されている。
　ダイクロイックミラー３１１は、第２のＣＬＢＯ結晶１９から出力された波長約１９３．４ｎｍ、波長約２２０．９ｎｍ及び波長約１５５４ｎｍの各パルスレーザ光の光路上であって、反射光が高反射ミラー４１４に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー３１１には、波長約１９３．４ｎｍの光を高反射し、波長約２２０．９ｎｍ及び波長約１５５４ｎｍの光を高透過する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー３１２は、ダイクロイックミラー３１１を透過した波長約２２０．９ｎｍ及び波長約１５５４ｎｍの各パルスレーザ光の光路上であって、反射光が高反射ミラー４１１に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー３１２には、波長約２２０．９ｎｍの光を高透過し、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー３１３は、高反射ミラー４１１と第１のＣＬＢＯ結晶１８との間の波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。ダイクロイックミラー３１３は、高反射ミラー４１２及び高反射ミラー４１３で反射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが入射するように配置されている。ダイクロイックミラー３１３には、波長約２２０．９ｎｍの光を高透過し、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。ダイクロイックミラー３１３は、第１のＣＬＢＯ結晶１８における波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの集光ビームと波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの集光ビームとが重なり合うように配置されている。
　ダイクロイックミラー３１４は、第１のＣＬＢＯ結晶１８から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとの光路上であって、反射光がダイクロイックミラー３１０に入射するように配置されている。ダイクロイックミラー３１４には、波長約２２０．７ｎｍの光を高反射し、波長約２５７．５ｎｍ及び波長約１５５４ｎｍの光を高透過する膜がコートされている。
　高反射ミラー４１１，４１２，４１３は、ダイクロイックミラー３１２によって反射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路上に配置されている。高反射ミラー４１１，４１２，４１３は、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂがダイクロイックミラー３１３を介して第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するように配置されている。高反射ミラー４１１，４１２，１４３には、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　その他の構成は、上記比較例に係る固体レーザシステム１と略同様であってもよい。
［２．２　動作］
　固体レーザシステム１Ａでは、まず、第２のＣＬＢＯ結晶１９に先に波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを入射させる。次に、第２のＣＬＢＯ結晶１９において波長変換で消費されなかった波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる。次に、第１のＣＬＢＯ結晶１８において波長変換された波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光を第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射させ、先に入射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとの和周波により波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃを出力する。
　波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射するタイミングとが一致するように同期回路部１３に、第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を示す遅延データＴｒ１０が設定される。
　ここで、第２のＣＬＢＯ結晶１９から第１のＣＬＢＯ結晶１８に至るまでの、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路長をＬ１とする。また、第１のＣＬＢＯ結晶１８から第２のＣＬＢＯ結晶１９に至るまでの波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の光路長をＬ２とする。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９から第１のＣＬＢＯ結晶１８を経由して第２のＣＬＢＯ結晶１９に至るまでの光路長Ｌは、以下の式で表される。
　Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２
　光路長Ｌを進む光の時間Ｔｏｐは、以下の式で表される。
　Ｔｏｐ＝Ｌ／ｃ＝Ｔ１＋Ｔ２＝Ｌ１／ｃ＋Ｌ２／ｃ
　ここで、ｃは光速　Ｔ１及びＴ２はそれぞれ光路Ｌ１及び光路Ｌ２を光が進む時間である。例えば、光路長Ｌは０．９ｍ以下が好ましい。光路長Ｌが０．９ｍの場合は、Ｔｏｐ＝３ｎｓとなる。Ｔｄは、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングと第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングとのタイミング差とする。
　第１の遅延時間Ｔｄ１及び第２の遅延時間Ｔｄ２は、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングと第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングとが略一致するように設定される。この場合はＴｄ＝０秒となる。
　図７は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示している。図７の（Ａ）～（Ｈ）のタイミングが示す意味は、図４の（Ａ）～（Ｈ）と同様である。
　図７は、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する入射タイミングと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する入射タイミングとを略一致させた場合、すなわちＴｄ＝０の場合のタイミングチャートである。
　トリガ信号Ｔｒ１が同期回路部１３に入射すると、図７の（Ａ），（Ｂ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第１の遅延時間Ｔｄ１で第１のトリガ信号Ｔｒ１１が出力される。また、図７の（Ａ），（Ｃ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第２の遅延時間Ｔｄ２で第２のトリガ信号Ｔｒ１２が出力される。
　図７の（Ｄ），（Ｇ）に示したように、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングと第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングとが略一致する。
　図７の（Ｄ），（Ｅ）に示したように、第１のＣＬＢＯ結晶１８において、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａに比べてＴ１＝Ｌ１／ｃだけ遅れて入射する。第１のＣＬＢＯ結晶１８では、第１のＣＬＢＯ結晶１８において、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが和周波発生過程によって波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光に波長変換される。
　図７の（Ｆ），（Ｇ）に示したように、第２のＣＬＢＯ結晶１９において、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂに比べてＴｏｐ＝Ｌ／ｃだけ遅れて入射する。
　図７の（Ｈ）に示したように、第２のＣＬＢＯ結晶１９において、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが、和周波発生過程によって波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃに波長変換される。
　例えば、第１の固体レーザ装置１１から出力されるパルスレーザ光と第２の固体レーザ装置１２から出力されるパルスレーザ光とのそれぞれのパルス幅をＤとする。固体レーザシステム１Ａでは、パルス幅Ｄに対して、第２のＣＬＢＯ結晶１９における第３のパルスレーザ光の第２のパルスレーザ光７１Ｂに対する遅れＴｏｐの割合Ｅｒ＝Ｔｏｐ／Ｄ分だけ、波長変換効率が低下し得る。
　ここで、第１の固体レーザ装置１１から出力される第１のパルスレーザ光７１Ａと第２の固体レーザ装置１２から出力される第２のパルスレーザ光７１Ｂとのそれぞれのパルス幅Ｄが約６ｎｓであり、Ｔｏｐ＝３ｎｓの場合を仮定する。この場合、Ｅｒ＝３／６＊１００＝５０％であり、第２のパルスレーザ光７１Ｂと第３のパルスレーザ光とのタイミングのずれによる波長変換効率の低下は抑制される。Ｅｒの値は、好ましくは、Ｅｒ＝５０％以下がよい。
　その他の動作は、上記比較例に係る固体レーザシステム１と略同様であってもよい。
［２．３　作用・効果］
　実施形態１の固体レーザシステム１Ａによれば、第２のＣＬＢＯ結晶１９に先に波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを入射させ、次に、第２のＣＬＢＯ結晶１９での波長変換で消費されなかった第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光を第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させることによって、第２のパルスレーザ光７１Ｂの利用効率を大きく改善することができる。
　また、第１及び第２のパルスレーザ光７１Ａ，７１Ｂの各パルス幅Ｄに対して、第２のＣＬＢＯ結晶１９における第３のパルスレーザ光の第２のパルスレーザ光７１Ｂに対する遅れＴｏｐの割合Ｅｒ＝Ｔｏｐ／Ｄを小さくし得る。これによって、第２のＣＬＢＯ結晶１９における第２のパルスレーザ光７１Ｂと第３のパルスレーザ光との入射タイミングの差による波長変換効率の低下を抑制できる。
　以上のことから、波長変換システム１５Ａの波長変換効率を改善することができる。
＜３．実施形態２＞（固体レーザシステムの第２の例）
　次に、本開示の実施形態２に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［３．１　構成］
　図８は、実施形態２に係る固体レーザシステム１Ｂの一構成例を概略的に示している。
　固体レーザシステム１Ｂは、上記比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５に代えて波長変換システム１５Ｂを備えている。
　固体レーザシステム１Ｂは、第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングと、第２のＣＬＢＯ結晶１９を通過した第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光が第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する第２のタイミングとが略同じとなるように構成されている。
　固体レーザシステム１Ｂの構成は、第１の固体レーザ装置１１からの第１のパルスレーザ光７１Ａの出射タイミングと、第２の固体レーザ装置１２からの第２のパルスレーザ光７１Ｂの出射タイミングとに関する構成以外は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａと略同様であってもよい。
［３．２　動作、作用・効果］
　固体レーザシステム１Ｂでは、第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２は、第１のＣＬＢＯ結晶１８への第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングと第１のＣＬＢＯ結晶１８への第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングとが略一致するようにあらかじめ設定される。
　図９は、実施形態２に係る固体レーザシステム１Ｂにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示している。図９の（Ａ）～（Ｈ）のタイミングが示す意味は、図４の（Ａ）～（Ｈ）と同様である。
　図９は、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する入射タイミングと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する入射タイミングとを略一致させた場合、すなわちＴｄ＝Ｔ１の場合のタイミングチャートである。
　トリガ信号Ｔｒ１が同期回路部１３に入射すると、図９の（Ａ），（Ｂ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第１の遅延時間Ｔｄ１で第１のトリガ信号Ｔｒ１１が出力される。また、図９の（Ａ），（Ｃ）に示したように、トリガ信号Ｔｒ１に対して固体レーザ制御部１４が設定した第２の遅延時間Ｔｄ２で第２のトリガ信号Ｔｒ１２が出力される。
　図９の（Ｄ），（Ｅ）に示したように、第１のＣＬＢＯ結晶１８に対して、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが、入射タイミングが略一致するようにして入射する。
　図９の（Ｆ）に示したように、第１のＣＬＢＯ結晶１８において、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂと波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａとのビームが重なり合い、和周波発生過程によって波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光に波長変換される。
　図９の（Ｆ），（Ｇ）に示したように、第２のＣＬＢＯ結晶１９において、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂに比べてＴｏｐ＝Ｌ／ｃだけ遅れて入射する。
　図９の（Ｈ）に示したように、第２のＣＬＢＯ結晶１９において、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが、和周波発生過程によって波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃに波長変換される。
　例えば、第１の固体レーザ装置１１から出力されるパルスレーザ光と第２の固体レーザ装置１２から出力されるパルスレーザ光とのそれぞれのパルス幅をＤとする。固体レーザシステム１Ｂでは、パルス幅Ｄに対して、第２のＣＬＢＯ結晶１９における第３のパルスレーザ光の第２のパルスレーザ光７１Ｂに対する遅れＴｏｐの割合Ｅｒ＝Ｔｏｐ／Ｄ分だけ、波長変換効率が低下し得る。
　ここで、第１の固体レーザ装置１１から出力される第１のパルスレーザ光７１Ａと第２の固体レーザ装置１２から出力される第２のパルスレーザ光７１Ｂとのそれぞれのパルス幅Ｄが約６ｎｓであり、Ｔｏｐ＝３ｎｓの場合を仮定する。この場合、Ｅｒ＝３／６＊１００＝５０％であり、第２のパルスレーザ光７１Ｂと第３のパルスレーザ光とのタイミングのずれによる波長変換効率の低下は抑制される。Ｅｒの値は、好ましくは、Ｅｒ＝５０％以下がよい。
　その他の動作、及び作用・効果は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａと略同様となり得る。
＜４．実施形態３＞（リング状の光路を有する波長変換システム）
　次に、本開示の実施形態３に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１若しくは２に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［４．１　構成］
　図１０は、実施形態３に係る固体レーザシステム１Ｃの一構成例を概略的に示している。
　固体レーザシステム１Ｃは、上記比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５に代えて波長変換システム１５Ｃを備えている。
　波長変換システム１５Ｃは、第２の固体レーザ装置１２と第２のＣＬＢＯ結晶１９との間における第２のパルスレーザ光７１Ｂの光路と第３のパルスレーザ光の光路とが交差する位置に配置された第１のダイクロイックミラーを含んでいる。第１のダイクロイックミラーは、第２のパルスレーザ光７１Ｂを第２のＣＬＢＯ結晶１９に向けて透過させ、第３のパルスレーザ光を第２のＣＬＢＯ結晶１９に向けて反射させる。この第１のダイクロイックミラーは、後述するダイクロイックミラー３２１であってもよい。
　また、波長変換システム１５Ｃは、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上に配置され、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光を反射させる第２のダイクロイックミラーを含んでいる。この第２のダイクロイックミラーは、後述するダイクロイックミラー３２３であってもよい。
　また、波長変換システム１５Ｃは、第２のダイクロイックミラーで反射された後の第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上に配置され、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光を反射させる反射ミラーを含んでいる。この反射ミラーは、後述する高反射ミラー４２０であってもよい。
　また、波長変換システム１５Ｃは、上記反射ミラーで反射された後の第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路と第１のパルスレーザ光７１Ａの光路とが交差する位置に配置され、第１のパルスレーザ光７１Ａを第１のＣＬＢＯ結晶１８に向けて反射させ、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光を第１のＣＬＢＯ結晶１８に向けて透過させる第３のダイクロイックミラーを含んでいる。この第３のダイクロイックミラーは、後述するダイクロイックミラー３２０であってもよい。
　波長変換システム１５Ｃは、集光レンズ２２０，２２１，２２２と、高反射ミラー４２０，４２１，４２２と、ダイクロイックミラー３２０，３２１，３２２，３２３と、第１のＣＬＢＯ結晶１８と、第２のＣＬＢＯ結晶１９と、コリメータレンズ５２０とを含む。
　波長変換システム１５Ｃでは、ダイクロイックミラー３２０，３２１，３２２，３２３と、高反射ミラー４２０，４２１とによってリング状の光路が形成されている。
　第１のＣＬＢＯ結晶１８は、ダイクロイックミラー３２０とダイクロイックミラー３２１との間の光路上に配置されている。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９は、ダイクロイックミラー３２１とダイクロイックミラー３２２との間の光路上に配置されている。
　コリメータレンズ５２０は、ダイクロイックミラー３２３と高反射ミラー４２１との間の光路上であって、第２のＣＬＢＯ結晶１９で消費されなかった波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂをコリメートするように配置されている。
　集光レンズ２２０は、高反射ミラー４２１と高反射ミラー４２０との間の光路上であって、コリメータレンズ５２０によってコリメートされた波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを第１のＣＬＢＯ結晶１８に対して集光するように配置されている。
　ダイクロイックミラー３２１には、波長約１５５４ｎｍ及び２５７．５ｎｍの光を高透過し、波長約２２０．９ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー３２２は、第２のＣＬＢＯ結晶１９とダイクロイックミラー３２３との間の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー３２２には、波長約１５５４ｎｍ及び波長約２２０．９ｎｍの光を高透過し、波長約１９３．４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　ダイクロイックミラー３２３は、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂ、及び波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー３２３には、波長約２２０．９ｎｍの光を高透過し、波長約１５５４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　高反射ミラー４２０は、高反射ミラー４２１とダイクロイックミラー３２０との間の光路上であって、高反射ミラー４２１で反射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂをダイクロイックミラー３２０に向けて反射するように配置されている。
　ダイクロイックミラー３２０は、第１の固体レーザ装置１１から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａを高反射する。また、ダイクロイックミラー３２０は、高反射ミラー４２０で反射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂを高透過し、波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとのビームが第１のＣＬＢＯ結晶１８において重なるように配置されている。ダイクロイックミラー３２０には、波長約２５７．５ｎｍの光を高反射し、波長約１５５４ｎｍの光を高透過する膜がコートされている。
　高反射ミラー４２２は、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃを外部に出力するように配置されている。高反射ミラー４２２には、波長約１９３．４ｎｍの光を高反射する膜がコートされている。
　集光レンズ２２２は、第１の固体レーザ装置１１とダイクロイックミラー３２０との間の光路上に配置されている。集光レンズ２２２は、第１の固体レーザ装置１１から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａが、ダイクロイックミラー３２０を介して第１のＣＬＢＯ結晶１８において波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの集光ビームと重なって集光するように配置されている。
　集光レンズ２２１は、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが、ダイクロイックミラー３２１を介して、第２のＣＬＢＯ結晶１９で波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の光ビームと重なって集光するように配置されている。
　波長変換システム１５Ｃにおける第２のＣＬＢＯ結晶１９から第１のＣＬＢＯ結晶１８を経由して第２のＣＬＢＯ結晶１９に至るまでの光路の光路長Ｌは、ダイクロイックミラー３２０，３２１，３２２，３２３と高反射ミラー４２０，４２１とによるリング状の光路の光路長となる。
　同期回路部１３のトリガ信号Ｔｒ１に対する第１及び第２のトリガ信号Ｔｒ１１，Ｔｒ１２のそれぞれの第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２の設定は、上記実施形態１又は上記実施形態２と略同様であってもよい。
　すなわち、図７に示した実施形態１のタイミングと略同様に、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングと第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングとが略一致するように第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を設定してもよい。
　または、図９に示した実施形態２のタイミングと略同様に、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングと波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングとが略一致するように第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を設定してもよい。
　その他の構成は、上記比較例、又は実施形態１若しくは実施形態２に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
［４．２　動作］
　第１の固体レーザ装置１１から出力された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａは、集光レンズ２２２によって、ダイクロイックミラー３２０を介して第１のＣＬＢＯ結晶１８に集光される。
　一方、第２のＣＬＢＯ結晶１９で波長変換に利用されなかった波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、高反射ミラー４２０とダイクロイックミラー３２０とを介して、第１のＣＬＢＯ結晶１８に集光された波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのビームと重なるように、集光レンズ２２０によって集光される。その結果、和周波発生過程によって、両パルスレーザ光の一部が波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光に変換される。
　第２の固体レーザ装置１２から出力された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、集光レンズ２２１によって、ダイクロイックミラー３２１を介して、第２のＣＬＢＯ結晶１９に集光される。
　一方、波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は、ダイクロイックミラー３２１を介して、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射し、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂと重なりあう。その結果、和周波発生過程によって、両パルスレーザ光の一部が波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃに変換される。
　第２のＣＬＢＯ結晶１９からは、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃと、波長変換に利用されなかった波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光と、波長変換に利用されなかった波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂとが出力される。
　ダイクロイックミラー３２２によって、波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃは、高反射ミラー４２２を介して、出力される。
　ダイクロイックミラー３２２を透過した波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光は、ダイクロイックミラー３２３を高透過する。ダイクロイックミラー３２２を透過した波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、ダイクロイックミラー３２３で高反射される。
　ダイクロイックミラー３２３で高反射された波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、コリメータレンズ５２０によってコリメートされる。
　波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂは、高反射ミラー４２１を介して集光レンズ２２０によって、高反射ミラー２０及びダイクロイックミラー３２０を介して第１のＣＬＢＯ結晶１８に対して波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのビームと重なって集光する。
　その他の動作は、上記比較例、又は実施形態１若しくは実施形態２に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
［４．３　作用・効果］
　実施形態３の固体レーザシステム１Ｃによれば、ダイクロイックミラー３２０，３２１，３２２，３２３と、高反射ミラー４２０，４２１とによって形成されたリング状の光路上に第１のＣＬＢＯ結晶１８と第２のＣＬＢＯ結晶１９とが配置される。これにより、図６の光路の構成に比べて、第２のＣＬＢＯ結晶１９から第１のＣＬＢＯ結晶１８を経由して第２のＣＬＢＯ結晶１９に至るまでの光路長Ｌを短くすることができる。その結果、第２のＣＬＢＯ結晶１９における波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂに対する波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光の遅れＴｏｐをより小さくすることができる。その結果、固体レーザシステム１Ｃによれば、図６の固体レーザシステム１Ａに比べて、波長変換効率が改善される。
　その他の作用・効果は、上記比較例、又は実施形態１若しくは２に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
（その他）
　波長変換システム１５Ｃにおいて、高反射ミラー４２１を構成から省き、ダイクロイックミラー３２０，３２１，３２２，３２３と、高反射ミラー４２０とによって略三角形状の光路を形成してもよい。これにより、光路長Ｌをさらに短くすることができる。
＜５．実施形態４＞（波長変換効率の最適化手法）
　次に、本開示の実施形態４に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１ないし３に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［５．１　構成・動作］
　図１１は、実施形態４に係る固体レーザシステムにおける各種トリガ信号、及び各種バルスレーザ光に関するタイミングチャートの一例を概略的に示している。図１１の（Ａ）～（Ｈ）のタイミングが示す意味は、図４の（Ａ）～（Ｈ）と同様である。
　実施形態４に係る固体レーザシステムの構成は、第１の固体レーザ装置１１からの第１のパルスレーザ光７１Ａの出射タイミングと、第２の固体レーザ装置１２からの第２のパルスレーザ光７１Ｂの出射タイミングとに関する構成以外は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａと略同様であってもよい。
　実施形態４に係る固体レーザシステムでは、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａと略同様に、第２のパルスレーザ光７１Ｂを、第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる前の第１のタイミングで第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射させる。そして、第２のパルスレーザ光７１Ｂのうち和周波発生過程で使われずに、すなわち波長変換で消費されずに第２のＣＬＢＯ結晶１９を通過した残余光を、第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射させる。
　ここで、実施形態４に係る固体レーザシステムでは、第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングは、第１のタイミングと第２のタイミングとの間のタイミングである。すなわち、実施形態４に係る固体レーザシステムでは、第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングを、第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９を通過した後、第１のＣＬＢＯ結晶１８に到達する前のタイミングに設定する。第１のパルスレーザ光７１Ａが第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射するタイミングは、第１のタイミングと第２のタイミングとの間の中間のタイミングであることが好ましい。
　ここで、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂの入射タイミングと第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａの入射タイミングとの差をＴｄとする。波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂが第２のＣＬＢＯ結晶１９から第１のＣＬＢＯ結晶１８に至るまでの光路長を進む時間をＴ１とする。
　図１２は、実施形態４に係る固体レーザシステムにおける波長変換システムの波長変換効率の一例を概略的に示している。図１２において、横軸はＴｄ、縦軸は波長変換システムの波長変換効率Ｅｆｆを示す。
　図１２に示したように、Ｔｄと波長変換効率Ｅｆｆとの関係から、Ｔｄの範囲は、０≦Ｔｄ≦Ｔ１であることが好ましい。より好ましいＴｄの値は、Ｔｄ＝Ｔ１／２である。
　実際には、波長約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光７１Ｂと波長約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光７１Ａのパルス波形によって、最大の変換効率となるＴｄはＴ１／２から多少ずれることがある。
　最大の変換効率とするために、第１の固体レーザ装置１１に対する第１のトリガ信号Ｔｒ１１と第２の固体レーザ装置１２に対する第２のトリガ信号Ｔｒ１２との入力タイミングの差を変えて、最大の変換効率となる第１のトリガ信号Ｔｒ１１と第２のトリガ信号Ｔｒ１２とのタイミングを差を求めて、同期回路部１３にそれぞれの第１及び第２の遅延時間Ｔｄ１，Ｔｄ２を設定してもよい。
　その他の構成、及び動作は、上記比較例、又は実施形態１ないし３に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
［５．２　作用・効果］
　実施形態４の固体レーザシステムによれば、波長変換システムの波長変換効率をより改善することができる。
　その他の作用・効果は、上記比較例、又は実施形態１ないし３に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
＜６．実施形態５＞（偏光方向を考慮した固体レーザシステムの第１の例）
　次に、本開示の実施形態５に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１ないし４に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［６．１　構成］
　図１３は、実施形態５に係る固体レーザシステム１Ｄの一構成例を概略的に示している。
　固体レーザシステム１Ｄは、上記比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５に代えて波長変換システム１５Ｄを備えている。
　波長変換システム１５Ｄは、図６の波長変換システム１５Ａに対して各パルスレーザ光の偏光方向を考慮した構成とされている。
　波長変換システム１５Ｄは、図６の波長変換システム１５Ａに対して、１／２波長板６１０をさらに含んでいる。１／２波長板６１０は、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上における第１のＣＬＢＯ結晶１８と第２のＣＬＢＯ結晶１９との間に配置されている。図１３の例では、１／２波長板６１０は、コリメータレンズ５１０と集光レンズ２１０との間における第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上に配置されている。
　固体レーザシステム１Ｄでは、第１の固体レーザ装置１１は、第１の偏光方向に偏光した第１のパルスレーザ光７１Ａを出力する。第２の固体レーザ装置１２は、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光した第２のパルスレーザ光７１Ｂを出力する。
　波長変換システム１５Ｄでは、第１のＣＬＢＯ結晶１８の光学軸と第２のＣＬＢＯ結晶１９の光学軸とが互いに直交するように配置されている。
［６．２　動作、作用・効果］
　固体レーザシステム１Ｄでは、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとを互いの偏光方向が直交するように波長変換システム１５Ｄに入射させる。
　例えば、第１のパルスレーザ光７１Ａは、紙面に対して垂直な方向の偏光で第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する。一方、第２のパルスレーザ光７１Ｂは、偏光方向が紙面に対して平行な偏光で、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する。第２のＣＬＢＯ結晶１９で波長変換に寄与しなかった第２のパルスレーザ光７１Ｂは、ダイクロイックミラー３１１，３１２と高反射ミラー４１１とを介してコリメータレンズ５１０によって平行光に変換される。この第２のパルスレーザ光７１Ｂは、１／２波長板６１０によって、偏光方向が９０°回転して、紙面に対して垂直な偏光方向となる。
　この第２のパルスレーザ光７１Ｂと第１のパルスレーザ光７１Ａは共に、紙面に対して垂直な方向の偏光で第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射し、和周波により紙面に対して平行な第３のパルスレーザ光に変換される。
　第３のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光７１Ｂとが共に、紙面に対して平行な偏光で、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射し、和周波により、紙面に対して垂直な波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが出力される。
　その他の構成、動作及び作用・効果は、上記比較例、又は実施形態１ないし４に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
＜７．実施形態６＞（偏光方向を考慮した固体レーザシステムの第２の例）
　次に、本開示の実施形態６に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１ないし５に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［７．１　構成］
　図１４は、実施形態６に係る固体レーザシステム１Ｅの一構成例を概略的に示している。
　固体レーザシステム１Ｅは、上記比較例に係る固体レーザシステム１における波長変換システム１５に代えて波長変換システム１５Ｅを備えている。
　波長変換システム１５Ｅは、図１０の波長変換システム１５Ｃに対して各パルスレーザ光の偏光方向を考慮した構成とされている。
　波長変換システム１５Ｅは、図１０の波長変換システム１５Ｃに対して、１／２波長板６１０をさらに含んでいる。１／２波長板６１０は、第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上における第１のＣＬＢＯ結晶１８と第２のＣＬＢＯ結晶１９との間に配置されている。図１４の例では、１／２波長板６１０は、コリメータレンズ５２０と集光レンズ２２０との間における第２のパルスレーザ光７１Ｂの残余光の光路上に配置されている。
　固体レーザシステム１Ｅでは、第１の固体レーザ装置１１は、第１の偏光方向に偏光した第１のパルスレーザ光７１Ａを出力する。第２の固体レーザ装置１２は、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光した第２のパルスレーザ光７１Ｂを出力する。
　波長変換システム１５Ｅでは、第１のＣＬＢＯ結晶１８の光学軸と第２のＣＬＢＯ結晶１９の光学軸とが互いに直交するように配置されている。
［７．２　動作、作用・効果］
　固体レーザシステム１Ｅでは、第１のパルスレーザ光７１Ａと第２のパルスレーザ光７１Ｂとを互いの偏光方向が直交するように波長変換システム１５Ｅに入射させる。
　例えば、第１のパルスレーザ光７１Ａは、紙面に対して垂直な方向の偏光で第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射する。一方、第２のパルスレーザ光７１Ｂは、偏光方向が紙面に対して平行な偏光で、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射する。第２のＣＬＢＯ結晶１９で波長変換に寄与しなかった第２のパルスレーザ光７１Ｂは、ダイクロイックミラー３２２及びダイクロイックミラー３２３を介してコリメータレンズ５２０によって平行光に変換される。この第２のパルスレーザ光７１Ｂは、１／２波長板６１０によって、偏光方向が９０°回転して、紙面に対して垂直な偏光方向となる。
　この第２のパルスレーザ光７１Ｂと第１のパルスレーザ光７１Ａは共に、紙面に対して垂直な方向の偏光で第１のＣＬＢＯ結晶１８に入射し、和周波により紙面に対して平行な第３のパルスレーザ光に変換される。
　第３のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光７１Ｂとが共に、紙面に対して平行な偏光で、第２のＣＬＢＯ結晶１９に入射し、和周波により、紙面に対して垂直な波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光７１Ｃが出力される。
　その他の構成、動作及び作用・効果は、上記比較例、又は実施形態１ないし５に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
＜８．実施形態７＞（半導体レーザと半導体光増幅器との構成例）
　次に、本開示の実施形態６に係る固体レーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は実施形態１ないし５に係る固体レーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［８．１　構成］
　図１５は、第１の半導体レーザ２０と第１の半導体光増幅器２３との一構成例を概略的に示している。なお、以下では、第１の半導体レーザ２０と第１の半導体光増幅器２３との構成例を説明するが、第２の半導体レーザ４０と第２の半導体光増幅器４１とについても、略同様の構成であってもよい。
　第１の半導体レーザ２０は、半導体レーザ制御部１３０と、半導体素子１３１と、温度センサ１３２と、ペルチェ素子１３３と、温度制御器１３４と、電流制御器１３５とを含む。半導体素子１３１は、活性層１３６と、グレーティング１３７とを含む。例えば、第１の半導体レーザ２０は、ＣＷ発振であって、シングル縦モードで発振する分布帰還型レーザであってもよい。
　第１の半導体光増幅器２３は、半導体素子１４１と、電流制御器１４３と、パルス波形生成器１４０とを含む。半導体素子１４１は、活性層１４２を含む。
　その他の構成は、上記比較例、又は実施形態１ないし６に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
［８．２　動作］
　半導体レーザ制御部１３０は、半導体素子１３１が所望の発振波長、ここでは波長約１０３０ｎｍに対応する温度Ｔλとなるような温度設定値を温度制御器１３４に送信する。
　温度制御器１３４は、温度センサ１３２の温度がＴλとなるように、ペルチェ素子１３３に流れる電流を制御する。
　半導体レーザ制御部１３０は、所定の電流設定値を電流制御器１３５に送信する。
　半導体素子１３１には、一定の電流が流れ、波長λのＣＷレーザ光が出力される。ＣＷレーザ光は、第１の半導体光増幅器２３の半導体素子１４１の活性層１４２に入射する。
　パルス波形生成器１４０は、同期回路部１３が受信した第１のトリガ信号Ｔｒ１１に同期して、増幅されるパルス波形に応じたパルス波形の電流制御信号１４０ｉを電流制御器１４３に出力する。半導体素子１４１には、電流制御信号１４０ｉのパルス波形に応じた電流が流れる。その結果、第１の半導体レーザ２０のシード光がパルス増幅され、半導体素子１４１の出力側から増幅されたパルスレーザ光が出力される。
　その他の動作は、上記比較例、又は実施形態１ないし６に係る固体レーザシステムと略同様であってもよい。
（その他）
　半導体光増幅器の代わりに、偏光子とＥＯポッケルスセルとを組合せた光シャッタを用いてもよい。
　第１の半導体光増幅器２３を構成から省略して、第１の半導体レーザ２０の電流制御器１３５に、パルス状の電流信号を送信して、パルスを生成してもよい。また、第１の半導体レーザ２０と第１の半導体光増幅器２３とを同期させて、半導体素子１３１，１４１にパルス状の電流信号を送信して、パルスを生成してもよい。
＜９．その他＞
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
　本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (14)

  1. 　第１の波長の第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置と、
    　第２の波長の第２のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置と、
    　前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とが進む第１の光路上に配置され、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶と、
    　前記第２のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置され、前記第２のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第２の非線形結晶と
    　を備え、
    　前記第２のパルスレーザ光を、前記第１の非線形結晶に入射させる前の第１のタイミングで前記第２の非線形結晶に入射させ、前記第２のパルスレーザ光のうち前記和周波発生過程で使われずに前記第２の非線形結晶を通過した残余光を前記第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで前記第１の非線形結晶に入射させる
    　固体レーザシステム。
  2. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１のパルスレーザ光が前記第１の非線形結晶に入射するタイミングと、前記第１のタイミングとが略同じである。
  3. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１のパルスレーザ光が前記第１の非線形結晶に入射するタイミングと、前記第２のタイミングとが略同じである。
  4. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１のパルスレーザ光が前記第１の非線形結晶に入射するタイミングは、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの間のタイミングである。
  5. 　請求項４に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１のパルスレーザ光が前記第１の非線形結晶に入射するタイミングは、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの間の中間のタイミングである。
  6. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第２の波長は、１１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下である。
  7. 　請求項６に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第２の固体レーザ装置は、Ｅｒファイバ増幅器を含む。
  8. 　請求項６に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１の波長は、２２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である。
  9. 　請求項８に記載の固体レーザシステムであって、
    　第４の波長は、１５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下である。
  10. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第２の固体レーザ装置と前記第２の非線形結晶との間における前記第２のパルスレーザ光の光路と前記第３のパルスレーザ光の光路とが交差する位置に配置され、前記第２のパルスレーザ光を前記第２の非線形結晶に向けて透過させ、前記第３のパルスレーザ光を前記第２の非線形結晶に向けて反射させる第１のダイクロイックミラー、
    　をさらに備える。
  11. 　請求項１０に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第２のパルスレーザ光の前記残余光の光路上に配置され、前記第２のパルスレーザ光の前記残余光を反射させる第２のダイクロイックミラーと、
    　前記第２のダイクロイックミラーで反射された後の前記第２のパルスレーザ光の前記残余光の光路上に配置され、前記第２のパルスレーザ光の前記残余光を反射させる反射ミラーと、
    　前記反射ミラーで反射された後の前記第２のパルスレーザ光の前記残余光の光路と前記第１のパルスレーザ光の光路とが交差する位置に配置され、前記第１のパルスレーザ光を前記第１の非線形結晶に向けて反射させ、前記第２のパルスレーザ光の前記残余光を前記第１の非線形結晶に向けて透過させる第３のダイクロイックミラーと
    　をさらに備える。
  12. 　請求項１に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第２のパルスレーザ光の前記残余光の光路上における前記第１の非線形結晶と前記第２の非線形結晶との間に配置された１／２波長板、
    　をさらに備える。
  13. 　請求項１２に記載の固体レーザシステムであって、
    　前記第１の固体レーザ装置は、第１の偏光方向に偏光した前記第１のパルスレーザ光を出力し、
    　前記第２の固体レーザ装置は、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向に偏光した前記第２のパルスレーザ光を出力し、
    　前記第１の非線形結晶の光学軸と前記第２の非線形結晶の光学軸とが互いに直交するように配置されている。
  14. 　第１の波長の第１のパルスレーザ光と第２の波長の第２のパルスレーザ光とが進む第１の光路上に配置され、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第３の波長の第３のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第１の非線形結晶と、
    　前記第２のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光とが進む第２の光路上に配置され、前記第２のパルスレーザ光と前記第３のパルスレーザ光とを、和周波発生過程により第４の波長の第４のパルスレーザ光へと波長変換して出力する第２の非線形結晶と
    　を備え、
    　前記第２のパルスレーザ光を、前記第１の非線形結晶に入射させる前の第１のタイミングで前記第２の非線形結晶に入射させ、前記第２のパルスレーザ光のうち前記和周波発生過程で使われずに前記第２の非線形結晶を通過した残余光を前記第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで前記第１の非線形結晶に入射させる
    　波長変換システム。
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