(57)【要約】【課題】波長変換効率が高い状態を従来よりも長時間維持することが可能な波長変換装置を提供する。【解決手段】４倍波発生部１４において２倍波Ｌ２の波長変換を行っている際に、入射面Ｓ１内において、ＢＢＯ結晶１４２における＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含む方向、またはこの投影方向成分Ｃ１の直交方向に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる。これにより、例えば深紫外領域の４倍波Ｌ４の吸収に起因してＢＢＯ結晶１４２が劣化した場合に、４倍波発生部１４における波長変換効率が、効率よく回復する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、
前記波長変換部による波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる相対位置制御部と
を備えた波長変換装置。
【請求項２】
前記波長変換部により波長変換が行われた後の出力レーザ光の光量を検出する光量検出部と、
前記光量検出部により検出される出力レーザ光の光量が一定となるように、前記入射レーザ光またはその基となるレーザ光を基本波として発する光源の出力を制御する光源制御部と
を備え、
前記相対位置制御部は、前記光源制御部により制御される光源の出力値に応じて、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記相対位置制御部は、前記光源の出力値が増加するのに従って、前記入射位置の相対的な変位量を増加させる
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記相対位置制御部は、前記光源の出力値が増加するのに従って、前記入射位置の相対的な変位速度を増加させる
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記相対位置制御部は、前記光源の出力値が増加するのに従って、前記入射位置を相対的に変位させる際の時間間隔を短くする
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記波長変換部により波長変換が行われた後の出力レーザ光の光量を検出する光量検出部を備え、
前記相対位置制御部は、前記光量検出部により検出された出力レーザ光の光量に応じて、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記相対位置制御部は、前記出力レーザ光の光量が低下するのに従って、前記入射位置の相対的な変位量を増加させる
請求項６に記載の波長変換装置。
【請求項８】
前記相対位置制御部は、前記出力レーザ光の光量が低下するのに従って、前記入射位置の相対的な変位速度を増加させる
請求項６に記載の波長変換装置。
【請求項９】
前記相対位置制御部は、前記出力レーザ光の光量が低下するのに従って、前記入射位置を相対的に変位させる際の時間間隔を短くする
請求項６に記載の波長変換装置。
【請求項１０】
前記相対位置制御部は、所定の時間間隔で、前記入射レーザ光の入射位置を対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項１１】
前記相対位置制御部は、時間軸に沿って連続的に、前記入射レーザ光の入射位置を対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項１２】
前記非線形光学結晶が、ＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４）結晶である
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項１３】
前記入射レーザ光が、緑色波長領域のレーザ光であり、
前記波長変換部により波長変換が行われた後の出力レーザ光が、深紫外領域のレーザ光である
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項１４】
前記相対位置制御部は、前記入射面内において前記投影方向成分を含まない方向に前記非線形光学結晶を変位させることにより、前記入射面内において、前記投影方向成分を含む方向または前記投影方向の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の波長変換装置。
【請求項１５】
前記相対位置制御部は、
前記非線形光学結晶を保持するための保持台と、
前記保持台を変位させる保持台駆動部と、
前記保持台駆動部による変位動作の制御を行うことにより、前記入射面内において前記投影方向成分を含まない方向に前記非線形光学結晶を変位させる制御部とを有する
請求項１４に記載の波長変換装置。
【請求項１６】
基本波としてのレーザ光を発する光源と、
非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対し、前記光源からのレーザ光またはそれに基づくレーザ光である入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、
前記波長変換部による波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる相対位置制御部と
を備えたレーザ光発生装置。
【請求項１７】
非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、この入射レーザ光の波長変換を行うと共に、
前記波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
波長変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射したレーザ光の波長変換を行う波長変換装置および波長変換方法、ならびにそのような波長変換装置を備えたレーザ光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光の波長変換に用いられる非線形光学結晶において、ＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム；β−ＢａＢ２Ｏ４）結晶、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶は、特に高周波（短波長）の波長変換に使用され、深紫外領域のレーザ光を受けることが多い。そのため、長時間使用すると非線形光学結晶そのものがダメージを受け、波長変換効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００３】
そこで、非線形光学結晶において、波長変換効率が高い状態を長時間維持できるようにするため、従来より様々な手法が提案されている。例えば特許文献１には、非線形光学結晶を移動させる方法が提案されている。また、例えば特許文献２には、非線形光学結晶の移動に加えてその角度調整を行うことにより、非線形光学結晶の寿命を長くするようにした方法が提案されている。また、例えば特許文献３には、非線形光学結晶を移動させる回数を増やして移動量を小さくすることにより、出力変動を少なくするようにした方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６８３６７号公報
【特許文献２】特開２００６−３０５９４号公報
【特許文献３】特開２００６−３１７７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、非線形光学結晶の中でも例えばＢＢＯ結晶のように、深紫外領域のレーザ光を受けた際に生じるダメージの分布形状が、深紫外領域のレーザ光を受けた位置に対し、非対称である場合がある。そのような場合、非線形光学結晶を移動させる方向によって、波長変換効率の回復に必要な移動量が異なることになる。したがって、波長変換効率が高い状態を長時間維持するためには、非線形光学結晶の移動方向を適切な方向に定めることが望まれる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、波長変換効率が高い状態を従来よりも長時間維持することが可能な波長変換装置および波長変換方法、ならびにそのような波長変換装置を備えたレーザ光発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の波長変換装置は、非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、相対位置制御部とを備えたものである。ここで、この相対位置制御部は、波長変換部による波長変換を行っている際に、非線形光学結晶に対する入射レーザ光の入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるものである。ここで、「＋Ｃ軸（方向）」とは、非線形光学結晶（例えば、焦電性結晶、圧電性結晶または強誘電性結晶）において、Ｃ軸の方位であり、かつ自発分極がプラス（＋）の向きを示すものとする。また、同様に、Ｃ軸の方位であり、かつ自発分極がマイナス（−）の向きを、「−Ｃ軸（方向）」と定義する。
【０００８】
本発明のレーザ光発生装置は、基本波としてのレーザ光を発する光源と、非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対し、光源からのレーザ光またはそれに基づくレーザ光である入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、上記相対位置制御部とを備えたものである。
【０００９】
本発明の波長変換方法は、非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、この入射レーザ光の波長変換を行うと共に、このような波長変換を行っている際に、非線形光学結晶に対する入射レーザ光の入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるようにしたものである。
【００１０】
本発明の波長変換装置、レーザ光発生装置および波長変換方法では、非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換が行われる。この際、上記入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向（すなわち、非線形光学結晶における−Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含まない方向）に、入射レーザ光の入射位置が相対的に変位する。すなわち、入射レーザ光の入射位置が、非線形光学結晶におけるレーザ光の吸収係数増加領域（−Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向）に対して選択的に離れた位置に変位することにより、レーザ光の吸収に起因して非線形光学結晶が劣化した場合に、波長変換効率が効率よく回復する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の波長変換装置、レーザ光発生装置または波長変換方法によれば、非線形光学結晶への入射レーザ光の波長変換を行っている際に、上記入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるようにしたので、レーザ光の吸収に起因して非線形光学結晶が劣化した場合に、波長変換効率を効率よく回復させることができる。よって、波長変換効率が高い状態を従来よりも長時間維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ光発生装置（レーザ光発生装置１）の全体構成を表すものである。このレーザ光発生装置１は、基本波のレーザ光（例えば、赤色波長領域のレーザ光）に対して波長変換がなされた出力レーザ光Ｌout（例えば、深紫外領域のレーザ光）を外部へ出力するものである。レーザ光発生装置１は、基本波発生部１１と、２倍波発生部１２と、ミラー１３１，１３２と、４倍波発生部１４と、ミラー１５１と、ハーフミラー１５２と、光量モニター部１６と、制御部１７とを備えている。なお、本発明の一実施の形態に係る波長変換方法は、本実施の形態のレーザ光発生装置１において具現化されるので、以下併せて説明する。
【００１４】
基本波発生部１１は、基本波Ｌ１としてのレーザ光を発する光源（レーザ光源）を含んで構成されている。このような基本波Ｌ１としては、例えば赤外波長領域から赤色波長領域（１２００ｎｍ〜７５０ｎｍ程度の波長領域）のレーザ光が用いられる。また、そのような赤外波長領域から赤色波長領域のレーザ光を発する光源としては、例えばネオジム、イットリビウムやエルビウム等の希土類イオンを、結晶やガラス、ファイバー等へドープしたレーザ材料を用いる、Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ４，Ｙｂ：ＹＡＧ，Ｙｂファイバーなどのレーザ光源が用いられる。
【００１５】
２倍波発生部１２は、４つのミラー１２１ａ〜１２１ｄと、非線形光学結晶としてのＬＢＯ結晶１２２と、このＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶１２２を保持するためのＬＢＯ保持台１２３とから構成されている。この２倍波発生部１２では、基本発生部１１からの基本波Ｌ１が、ミラー１２１ａ〜１２１ｄで反射されつつＬＢＯ結晶１２２を通過することにより、基本波Ｌ１から２倍波Ｌ２への波長変換がなされるようになっている。具体的には、例えば近赤外波長領域のレーザ光（基本波Ｌ１）から、例えば緑色波長領域（５００ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の波長領域）のレーザ光（２倍波Ｌ２）への波長変換が行われる。
【００１６】
ミラー１３１，１３２は、２倍波発生部１２から出力された２倍波Ｌ２を反射させることにより、この２倍波Ｌ２を４倍波発生部１４へと入射させるためのものである。
【００１７】
４倍波発生部１４は、４つのミラー１４１ａ〜１４１ｄと、非線形光学結晶としてのＢＢＯ結晶１４２と、このＢＢＯ結晶１４２を保持するためのＢＢＯ保持台１４３と、このＢＢＯ保持台を駆動する保持台駆動部１４４とから構成されている。
【００１８】
ＢＢＯ結晶１４２は、入射レーザ光である２倍波Ｌ２の入射面（後述する入射面Ｓ１）に対し、例えば図中に示したような方向をなす＋Ｃ軸を有している。また、保持台駆動部１４４は、後述する制御部１７からの制御に応じて保持台１４３を変位させることにより、ＢＢＯ結晶１４２における２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるためのものである。この保持台駆動部１４４は、例えばモーターなどにより構成されている。なお、ここでの変位は平行移動を基本とするが、応用例として、このような平行移動と、２〜３度以下の微小な回転移動とを組み合わせたものであってもよい。
【００１９】
この４倍波発生部１４では、２倍波発生部１２からの２倍波Ｌ２が、ミラー１４１ａ〜１４１ｄで反射されつつＢＢＯ結晶１４２を通過することにより、２倍波Ｌ２から４倍波Ｌ４への波長変換がなされるようになっている。具体的には、例えば緑色波長領域のレーザ光（２倍波Ｌ２）から、例えば深紫外領域（１９０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の波長領域）のレーザ光（４倍波Ｌ４）への波長変換が行われる。
【００２０】
ミラー１５１およびハーフミラー１５２は、４倍波発生部１４から出力された４倍波Ｌ４を反射させることにより、この４倍波Ｌ４を出力レーザ光Ｌoutとして外部へ出力させるためのものである。ただし、ハーフミラー１５２では、入射した４倍波Ｌ４の一部が反射せずに透過することにより、その透過した４倍波Ｌ４が光量モニター部１６へ入射するようになっている。
【００２１】
光量モニター部１６は、上記したように、４倍波発生部１４において波長変換が行われた後のレーザ光（４倍波Ｌ４）の一部を入射することにより、この４倍波Ｌ４の光量を検出するものである。このようにして検出された４倍波Ｌ４の光量の情報は、制御部１７へ出力されるようになっている。
【００２２】
制御部１７は、保持台駆動部１４４による保持台１４３の変位動作の制御を行うことにより、ＢＢＯ結晶１４２を所定の方向に変位させるものである。このときの変位の手法としては、所定の時間間隔（例えば、５００時間程度の間隔）または時間軸に沿って連続的に、例えば５０μｍ程度の変位量によって行うようになっている。この制御部１７はまた、光量モニター部１６により検出される４倍波Ｌ４の光量が一定となるように、基本波発生部１１における光源の出力を制御する機能も有している。具体的には、検出された４倍波Ｌ４の光量が低下したときには、基本波発生部１１における光源の出力が増加するように制御する一方、検出された４倍波Ｌ４の光量が増加したときには、基本波発生部１１における光源の出力が低下するように制御するようになっている。
【００２３】
ここで、図２および図３を参照して、制御部１７等によるＢＢＯ結晶１４２の移動方向（変位方向）の概要について説明する。図３は、ＢＢＯ結晶に対して深紫外パルスレーザ（波長：２６６ｎｍ）を５００ｍＷの出力で８時間照射する前後での、ＢＢＯ結晶の＋Ｃ軸方向（図２参照）に沿った各位置における波長２６６ｎｍの光の吸収係数の変化を表したものである。なお、図３中の位置「０」とは、深紫外パルスレーザを照射した位置を意味している。
【００２４】
図３に示したように、ＢＢＯ結晶では、照射位置に対するＣ軸マイナス方向に向かって、波長２６６ｎｍの光の吸収係数が顕著に増加していることが分かる。すなわち、例えば図２（Ａ），図２（Ｂ）に示したように、ＢＢＯ結晶１４２に対する２倍波Ｌ２の入射面Ｓ１において、この２倍波Ｌ２の入射位置に対し、−Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分を含む方向に、４倍波Ｌ４の吸収係数増加領域２１が存在することになる。
【００２５】
したがって、本実施の形態では、４倍波発生部１４による波長変換を行っている際に、制御部１７、保持台駆動部１４４およびＢＢＯ保持台１４３によって、例えば図２（Ａ）または図２（Ｂ）に示したように、入射面Ｓ１内において、＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分を含まない方向（図中の結晶移動方向Ｐ１１，Ｐ１２参照）にＢＢＯ結晶１４２を変位させることにより、入射面Ｓ１内において−Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分を含まない方向（すなわち、吸収係数増加領域２１を避ける方向）に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようになっている。なお、このような制御部１７等によるＢＢＯ結晶１４２の移動方向（変位方向）の詳細については、後述する。
【００２６】
ここで、４倍波発生部１４、制御部１７および光量モニター部１６が、本発明における「波長変換装置」の一具体例に対応する。また、ミラー１４１ａ〜１４１ｄ、ＢＢＯ結晶１４２が、本発明における「波長変換部」の一具体例に対応する。また、ＢＢＯ保持台１４３、保持台駆動部１４４および制御部１７が、本発明における「相対位置制御部」の一具体例に対応する。また、ＢＢＯ結晶１４２が本発明における「非線形光学結晶」の一具体例に対応する。また、基本波発生部１１が本発明における「光源」の一具体例に対応し、光量モニター部１６が本発明における「光量検出部」の一具体例に対応し、制御部１７が本発明における「光源制御部」および「制御部」の一具体例に対応する。
【００２７】
次に、本実施の形態のレーザ光発生装置１の作用および効果について説明する。
【００２８】
このレーザ光発生装置１では、基本波発生部１１から基本波Ｌ１としてのレーザ光が発せられ、２倍波発生部１２へ入射する。２倍波発生部１２では、基本波Ｌ１がミラー１２１ａ〜１２１ｄで反射されつつＬＢＯ結晶１２２を通過することにより、基本波Ｌ１から２倍波Ｌ２への波長変換がなされる。この２倍波Ｌ２は、ミラー１３１，１３２により反射され、４倍波発生部１４へ入射する。４倍波発生部１４では、２倍波Ｌ２がミラー１４１ａ〜１４１ｄで反射されつつＢＢＯ結晶１４２を通過することにより、２倍波Ｌ２から４倍波Ｌ４への波長変換がなされる。そしてこの４倍波Ｌ４は、ミラー１５１およびハーフミラー１５２により反射され、出力レーザ光Ｌoutとして外部へ出力される。
【００２９】
このとき、ハーフミラー１５２では、入射した４倍波Ｌ４の一部が反射せずに透過し、その透過した４倍波Ｌ４が、光量モニター部１６へ入射する。光量モニター部１６では、入射した４倍波Ｌ４の光量が検出され、検出された４倍波Ｌ４の光量の情報が、制御部１７へ出力される。そして制御部１７によって、光量モニター部１６により検出される４倍波Ｌ４の光量が一定となるように、基本波発生部１１における光源の出力が制御される。
【００３０】
ここで、本実施の形態では、前述したように、４倍波発生部１４による波長変換を行っている際に、制御部１７、保持台駆動部１４４およびＢＢＯ保持台１４３によってＢＢＯ結晶１４２が所定方向に変位するように制御がなされることにより、ＢＢＯ結晶１４２に対する２倍波Ｌ２の入射位置が相対的に変位する。
【００３１】
具体的には、例えば図４（Ａ）に示したように、２倍波Ｌ２の入射面Ｓ１内において、ＢＢＯ結晶１４２における＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含まない方向（図中の結晶移動方向Ｐ１１参照）に、ＢＢＯ結晶１４２が変位する。これにより、例えば図４（Ｂ）に示したように、入射面Ｓ１内において、吸収係数増加領域２１を避ける方向（具体的には、上記投影方向成分Ｃ１を含む方向、またはこの投影方向成分Ｃ１の直交方向：図中のレーザ光入射位置の移動方向Ｐ２参照）に、２倍波Ｌ２の入射位置が相対的に変位する。
【００３２】
このような方向へＢＢＯ結晶を変位させるのは、以下の理由によるものである。すなわち、例えば図５に示したように、以下の紫外線照射条件によって、紫外線レーザ光ＬｕｖをＢＢＯ結晶１４２の入射面Ｓ１へ入射させた場合、例えば図６に示したように、ＢＢＯ結晶１４２のＣ軸マイナス方向に向かって、吸収係数増加領域２１が存在することになる。そしてこのような吸収係数増加領域２１付近に紫外線レーザ光Ｌｕｖが入射し続けると、この紫外線レーザ光Ｌｕｖの吸収量の増加に起因して、ＢＢＯ結晶１４２がダメージを受け（劣化し）、４倍波発生部１４における波長変換効率が低下してしまうからである。なお、図５および図６では、入射面Ｓ１内にＸ軸およびＹ軸が設定され、紫外線レーザ光Ｌｕｖの入射位置が（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）となっている。
（紫外線照射条件）
紫外線レーザ出力：３００ｍＷ
ビーム直径：６５μｍ（Ｘ）×１３５μｍ（Ｙ）
偏光方向：e-ray（異常光線）
【００３３】
したがって、本実施の形態では、上記のようにしてＢＢＯ結晶１４２を変位させることにより、２倍波Ｌ２の入射位置が、ＢＢＯ結晶１４２における吸収係数増加領域２１（−Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向）に対して選択的に離れた位置に変位する（図４（Ｂ）中の矢印Ｐ２参照）ことにより、例えば深紫外領域の４倍波Ｌ４の吸収に起因してＢＢＯ結晶１４２が劣化した場合に、４倍波発生部１４における波長変換効率が効率よく回復する。
【００３４】
具体的には、例えば、制御部１７により制御される基本波発生部１１内の光源の出力値に応じて、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにする。より具体的には、例えば、基本波発生部１１内の光源の出力値が増加するのに従って、２倍波Ｌ２の入射位置の相対的な変位量を増加させたり、２倍波Ｌ２の入射位置の相対的な変位速度を増加させたり、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる際の時間間隔を短くさせたりする。
【００３５】
なお、例えばＢＢＯ結晶１４２の移動機構が１次元の移動に対応している場合には、例えば図７（Ａ）および図７（Ｂ）中の結晶移動方向Ｐ１１ａ，Ｐ１１ｂおよびレーザ光入射位置の移動方向Ｐ２ａ，Ｐ２ｂのようにして、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにすればよい。また、例えばＢＢＯ結晶１４２の移動機構が２次元の移動に対応している場合には、例えば図８（Ａ）および図８（Ｂ）中の結晶移動方向Ｐ１１ｃ，Ｐ１１ｄおよびレーザ光入射位置の移動方向Ｐ２ｃ，Ｐ２ｄのようにして、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにすればよい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、４倍波発生部１４において２倍波Ｌ２の波長変換を行っている際に、入射面Ｓ１内において、ＢＢＯ結晶１４２における＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含む方向、またはこの投影方向成分Ｃ１の直交方向（すなわち、ＢＢＯ結晶における−Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分を含まない方向）に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにしたので、例えば深紫外領域の４倍波Ｌ４の吸収に起因してＢＢＯ結晶１４２が劣化した場合に、４倍波発生部１４における波長変換効率を効率よく回復させることができる。よって、波長変換効率が高い状態を、従来よりも長時間維持することが可能となる。
【００３７】
具体的には、＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含まない方向に、ＢＢＯ結晶１４２を変位させるようにしたので、入射面Ｓ１内において、＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含む方向、またはこの投影方向成分Ｃ１の直交方向に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させることができる。
【００３８】
また、時間軸に沿って連続的に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにした場合には、所定の時間間隔で相対的に変位させた場合と比べ、４倍波発生部１４における波長変換効率をより効率よく回復させることができる。
【００３９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４０】
例えば、上記実施の形態とは異なり、光量モニター部１６により検出された４倍波Ｌ４の光量に応じて、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させるようにしてもよい。具体的には、４倍波Ｌ４の光量が低下するのに従って、２倍波Ｌ２の入射位置の相対的な変位量を増加させたり、２倍波Ｌ２の入射位置の相対的な変位速度を増加させたり、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる際の時間間隔を短くさせたりしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、２倍波Ｌ２を４倍波Ｌ４へ波長変換する場合において、入射レーザ光である２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる場合について説明したが、例えば、基本波Ｌ１を波長変換する場合において、入射レーザ光である基本波Ｌ１の入射位置を相対的に変位させるようにしてもよい。また、２倍波Ｌ２の波長を基本波として出力することが可能な半導体レーザ（例えば、ＧａＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＮ，ＺｎＳｅ系などの半導体レーザ）から得られる、近紫外から可視光のレーザに対して波長変換を行うことによって深紫外線を発生する波長変換装置にも、本発明を適用することが可能である。
【００４２】
また、上記実施の形態では、光量モニター部１６を設けて入射レーザ光の相対位置を変位させる場合について説明したが、この光量モニター部１６は、必ずしも設けなくともよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、変位させる対象となる非線形光学結晶の一例としてＢＢＯ結晶を挙げて説明したが、例えば、ＣＬＢＯなどの他の非線形光学結晶について、本発明を適用させるようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含まない方向にＢＢＯ結晶１４２を変位させることによって、入射面Ｓ１内において、＋Ｃ軸の入射面Ｓ１への投影方向成分Ｃ１を含む方向、またはこの投影方向成分Ｃ１の直交方向に、２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる場合について説明したが、２倍波Ｌ２の入射位置を、これらの方向に直接変位させるようにしてもよい。
【００４５】
さらに、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ光発生装置の全体構成を表す図である。
【図２】非線形光学結晶の移動方向の概要について説明するための斜視図である。
【図３】非線形光学結晶上の位置と吸収係数との関係の概要について説明するための特性図である。
【図４】非線形光学結晶の移動方向の詳細について説明するための斜視図である。
【図５】非線形光学結晶に対して紫外線レーザ光を照射した場合の位置関係について説明するための斜視図である。
【図６】図５に示した場合におけるレーザ光の入射面と吸収係数の増加量との関係について説明するための特性図である。
【図７】非線形光学結晶の移動機構が１次元の移動に対応している場合における非線形光学結晶の移動方向の詳細について説明するための斜視図である。
【図８】非線形光学結晶の移動機構が２次元の移動に対応している場合における非線形光学結晶の移動方向の詳細について説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…レーザ光発生装置、１１…基本波発生部、１２…２倍波発生部、１２１ａ〜１２１ｄ…ミラー、１２２…ＬＢＯ結晶、１２３…ＬＢＯ保持台、１３１，１３２…ミラー、１４…４倍波発生部、１４１ａ〜１４１ｄ…ミラー、１４２…ＢＢＯ結晶、１４３…ＢＢＯ保持台、１４４…保持台駆動部、１５１…ミラー、１５２…ハーフミラー、１６…光量モニター部、１７…制御部、２１…吸収係数増加領域、Ｌ１…基本波、Ｌ２…２倍波、Ｌ４…４倍波、Ｌout…出力レーザ光、Ｌｕｖ…紫外線レーザ光、Ｓ１…入射面、Ｐ１１，Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄ，Ｐ１２…結晶移動方向、Ｐ２，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｄ…レーザ光入射位置の移動方向、Ｃ１…＋Ｃ軸の入射面への投射方向成分。
【図１】
2010020135.tif 000003
【図２】
2010020135.tif 000004
【図３】
2010020135.tif 000005
【図４】
2010020135.tif 000006
【図５】
2010020135.tif 000007
【図６】
2010020135.tif 000008
【図７】
2010020135.tif 000009
【図８】
2010020135.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月12日(2009.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、
前記波長変換部による波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる相対位置制御部と
を備えた波長変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
前記相対位置制御部は、所定の時間間隔で、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記相対位置制御部は、時間軸に沿って連続的に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１に記載の波長変換装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記相対位置制御部は、前記入射面内において前記投影方向成分を含まない方向に前記非線形光学結晶を変位させることにより、前記入射面内において、前記投影方向成分を含む方向または前記投影方向成分の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の波長変換装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
基本波としてのレーザ光を発する光源と、
非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対し、前記光源からのレーザ光またはそれに基づくレーザ光である入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、
前記波長変換部による波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる相対位置制御部と
を備えたレーザ光発生装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、この入射レーザ光の波長変換を行うと共に、
前記波長変換を行っている際に、前記非線形光学結晶に対する前記入射レーザ光の入射面内において、前記非線形光学結晶における＋Ｃ軸の前記入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、前記入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させる
波長変換方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の波長変換装置は、非線形光学結晶を含んで構成されると共に、この非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換を行う波長変換部と、相対位置制御部とを備えたものである。ここで、この相対位置制御部は、波長変換部による波長変換を行っている際に、非線形光学結晶に対する入射レーザ光の入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるものである。ここで、「＋Ｃ軸（方向）」とは、非線形光学結晶（例えば、焦電性結晶、圧電性結晶または強誘電性結晶）において、Ｃ軸の方位であり、かつ自発分極がプラス（＋）の向きを示すものとする。また、同様に、Ｃ軸の方位であり、かつ自発分極がマイナス（−）の向きを、「−Ｃ軸（方向）」と定義する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の波長変換方法は、非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、この入射レーザ光の波長変換を行うと共に、このような波長変換を行っている際に、非線形光学結晶に対する入射レーザ光の入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるようにしたものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の波長変換装置、レーザ光発生装置および波長変換方法では、非線形光学結晶に対して入射レーザ光を通過させることにより、入射レーザ光の波長変換が行われる。この際、上記入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向（すなわち、非線形光学結晶における−Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含まない方向）に、入射レーザ光の入射位置が相対的に変位する。すなわち、入射レーザ光の入射位置が、非線形光学結晶におけるレーザ光の吸収係数増加領域（−Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向）に対して選択的に離れた位置に変位することにより、レーザ光の吸収に起因して非線形光学結晶が劣化した場合に、波長変換効率が効率よく回復する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の波長変換装置、レーザ光発生装置または波長変換方法によれば、非線形光学結晶への入射レーザ光の波長変換を行っている際に、上記入射面内において、非線形光学結晶における＋Ｃ軸の入射面への投影方向成分を含む方向、またはこの投影方向成分の直交方向に、入射レーザ光の入射位置を相対的に変位させるようにしたので、レーザ光の吸収に起因して非線形光学結晶が劣化した場合に、波長変換効率を効率よく回復させることができる。よって、波長変換効率が高い状態を従来よりも長時間維持することが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
４倍波発生部１４は、４つのミラー１４１ａ〜１４１ｄと、非線形光学結晶としてのＢＢＯ結晶１４２と、このＢＢＯ結晶１４２を保持するためのＢＢＯ保持台１４３と、このＢＢＯ保持台１４３を駆動する保持台駆動部１４４とから構成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ここで、図２および図３を参照して、制御部１７等によるＢＢＯ結晶１４２の移動方向（変位方向）の概要について説明する。図３は、ＢＢＯ結晶に対して深紫外パルスレーザ光（波長：２６６ｎｍ）を５００ｍＷの出力で８時間照射する前後での、ＢＢＯ結晶の＋Ｃ軸方向（図２参照）に沿った各位置における波長２６６ｎｍの光の吸収係数の変化を表したものである。なお、図３中の位置「０」とは、深紫外パルスレーザ光を照射した位置を意味している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、上記実施の形態では、２倍波Ｌ２を４倍波Ｌ４へ波長変換する場合において、入射レーザ光である２倍波Ｌ２の入射位置を相対的に変位させる場合について説明したが、例えば、基本波Ｌ１を波長変換する場合において、入射レーザ光である基本波Ｌ１の入射位置を相対的に変位させるようにしてもよい。また、２倍波Ｌ２の波長を基本波として出力することが可能な半導体レーザ（例えば、ＧａＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＮ，ＺｎＳｅ系などの半導体レーザ）から得られる、近紫外から可視光のレーザ光に対して波長変換を行うことによって深紫外線を発生する波長変換装置にも、本発明を適用することが可能である。