(57)【要約】【課題】発光媒体が封入されたプラズマ容器内にパルスレーザ光を集光照射して予備放電を生成し、該予備放電によって生成されたプラズマにＣＷレーザ光を集光照射することによってプラズマ容器内にプラズマを生成・維持するレーザ駆動光源装置において、パルスレーザ光によって生成されたプラズマ（火種）をＣＷレーザ光によって生成・維持する際に、前記パルスレーザ光によって該火種が消滅することのないようにした構造を提供しようとするものである。【解決手段】前記プラズマ容器内でのパルスレーザ光の集光点と、ＣＷレーザ光の集光点とを離隔して、パルスレーザ光がＣＷレーザ光の集光点にあるプラズマに当たらないようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
2018125227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光媒体が封入されたプラズマ容器内にパルスレーザ源からのパルスレーザ光を集光照射して予備放電を生成し、該予備放電によって生成されたプラズマにＣＷレーザ源からのＣＷレーザ光を集光照射することによってプラズマ容器内にプラズマを生成・維持するレーザ駆動光源装置において、
前記パルスレーザ光と前記ＣＷレーザ光は、互いに波長が異なるものであって、同一の集光レンズに入射され、
前記パルスレーザ光の集光点と前記ＣＷレーザ光の集光点が前記プラズマ容器内で離隔して集光される、
ことを特徴とするレーザ駆動光源装置。
【請求項２】
前記プラズマ容器は、管球形状であって、前記ＣＷレーザ光の集光点が前記プラズマ容器のほぼ中心点に位置していて、
前記プラズマ容器を取り囲むように凹面反射鏡が設けられていて、前記ＣＷレーザ光の集光点が、該凹面反射鏡の焦点にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動光源装置。
【請求項３】
前記プラズマ容器が、凹面反射面を有する本体と、該本体の後方開口に設けられた入射窓と、該本体の前方開口に設けられた出射窓とからなり、前記本体と前記入射窓と前記出射窓によって密閉空間が形成されており、
前記ＣＷレーザ光の集光点が、前記本体の凹面反射面の焦点にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動光源装置。
【請求項４】
前記パルスレーザ源及び前記ＣＷレーザ源と、前記集光レンズとの間にダイクロイックミラーが配置され、
該ダイクロイックミラーはパルスレーザ光とＣＷレーザ光の一方を透過し、他方を反射するものである、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ駆動光源装置。
【請求項５】
前記パルスレーザ源及び前記ＣＷレーザ源と、前記集光レンズとの間に配置されて、前記パルスレーザ光と前記ＣＷレーザ光の一方を透過し、他方を反射する第一のダイクロイックミラーと、
前記プラズマ容器の励起光出射側前方に配置されて、前記集光レンズを通過した前記パルスレーザ光及び前記ＣＷレーザ光を前記プラズマ容器に向けて反射し、前記プラズマ容器からの励起光を透過する第二のダイクロイックミラーと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動光源装置。
【請求項６】
前記パルスレーザ源と前記ＣＷレーザ源とにそれぞれ対応するファイバを有するファイバカプラを備え、
該ファイバカプラの合波ファイバを、アクロマティックレンズを介在させて前記集光レンズに対向させてなる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ駆動光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ駆動光源装置に関するものであり、特に、プラズマ容器内にパルスレーザ光とＣＷレーザ光を集光照射してプラズマを生成するレーザ駆動光源装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体、液晶基板およびカラーフィルタ等の被処理物の製造工程においては、入力電力の大きな紫外線光源を使用されている。紫外線光源として用いられているのは、水銀蒸気或いは希ガスを封入したガラスプラズマ容器内で電極間にアーク放電を発生させるタイプの高圧放電ランプである。
上記製造工程においては、処理時間の一層の短縮化が要求されており、そのため、この用途に使用される高圧放電ランプには、より一層の放射輝度の向上が必要とされている。高圧放電ランプの放射輝度を向上させるためには、入力電力を増やすことが必要である。
しかし、この種の高圧放電ランプは、入力電力を増やすと、ガラスプラズマ容器内の電極がアーク放電に曝されて極めて高温になって徐々に蒸発したり、また、アーク放電によって生じる高速粒子でスパッタされたりして、電極が消耗することが避けられなかった。これら蒸発ないしスパッタで生じた電極を構成する金属、一般的にはタングステンはガラスプラズマ容器の内壁面に付着し、ガラスプラズマ容器の紫外線の透過率を低下させ、半導体等の被処理物の表面における放射照度を低下させてしまい、処理能力の低下を招き、ランプ寿命が短くなるという問題がある。
【０００３】
このような高圧放電ランプの問題を解決するために、特表２００９−５３２８２９号公報（特許文献１）には、チャンバ（プラズマ容器）内に発光媒体を封入し、該発光媒体を点火源によってイオン化し、該発光媒体に対して連続波（ＣＷ）レーザを照射して、実質的に連続したエネルギーを供給することにより高輝度光を生成する光源が提案されている（請求項１７、３０）。
そして、発光媒体をイオン化するための点火源として、パルスレーザ光を用いることも開示されている（請求項２０、４３）。
この光源は、点火源によってチャンバ内で放電を発生させて発光媒体に点火し、次いで、発光媒体に実質的に連続したエネルギーを供給して高輝度光を発生するプラズマを維持または生成するものであって、プラズマの温度は、放射および他のプロセスによってバランスされるまで上昇し、１００００Ｋ〜２００００Ｋという極めて高温になる。高温のプラズマから放射される短波長の紫外線エネルギーは極めて高いものである。
【０００４】
しかしながら、該特許文献１においては、発光媒体をイオン化するための点火源としてのパルスレーザと、発光媒体に対して実質的に連続したエネルギーを供給するための連続波レーザとの具体的な構成、とりわけ、パルスレーザの集光点、及び、連続波レーザの集光点の関係については格別考慮されているわけではなく、図示されているわけでもない。しかして、当該従来技術における他の実施例等を参酌して、その記載から想定される構成を示すと以下のようになるものと思われる。
図８に示すように、レーザ駆動光源装置５０においては、発光媒体が封入されたチャンバ（プラズマ容器）５２に、該チャンバ５２内で集光するパルスレーザ光５３を照射し、該パルスレーザ光５３の集光点に生成されたプラズマ（火種）５５に対して、同様にチャンバ５２内で前記パルスレーザ光５３の集光点と同じ点に集光する連続状のレーザ光（ＣＷレーザ光）５４を照射するというものである。
【０００５】
しかしながら、このように、点火源に用いるパルスレーザの集光点と、発光媒体にエネルギーを供給する連続波レーザの集光点とが一致する構成とする場合には、パルスレーザによって一旦生成したプラズマが消滅してしまうという問題があることが判明した。このプラズマが消滅するという現象について、図９および図１０を用いて以下に説明する。
【０００６】
図９に示すように、プラズマ容器５２内の発光媒体をイオン化するためのパルスレーザ光５３と、該発光媒体のプラズマ５５に照射される連続波レーザ光（以下、ＣＷレーザ光という）５４とは重畳して照射される。
つまり、期間ｔ１において、図１０（Ａ）に示すように、パルスレーザ光５３の予備放電によって発光媒体のプラズマ（火種）５５を生成し、このプラズマ５５に対してＣＷレーザ光５４を照射して該プラズマ５５を維持・生成しようとするものである。
ところが、続く期間ｔ２においても、上記パルスレーザ光５３による予備放電により生成され、ＣＷレーザ光５４によって生成・維持しようとするプラズマ５５は、パルスレーザ光５３にも晒されることになる。
【０００７】
図１０（Ｂ）に示すように、該パルスレーザ光５３に晒されるプラズマ５５は、該パルスレーザ光５３によって急激に加熱膨張し、プラズマ５５内の荷電粒子が四方八方に飛散してプラズマが消滅されてしまう。この荷電粒子が消失した空間にＣＷレーザ光５４は印加され続けるが、荷電粒子が消失した状態とは予備電離のない状態と同じであるので、プラズマが生成されることはない。
即ち、パルスレーザ光５３による予備放電によって生成したプラズマ５５をＣＷレーザ光５４によって維持していこうとしても、同時に照射されるパルスレーザ光５３によって該プラズマ５５が消滅してしまうという問題がある。
【０００８】
このように、パルスレーザ光は、その集光点付近の空間を急激に加熱膨張させてあたかも爆発のような現象を引き起こすことができるので、プラズマ容器内に発光媒体の予備放電を形成することに関しては有益である。しかしながら、一方では、ＣＷレーザの集光点とパルスレーザの集光点とが一致していると、該パルスレーザにより生成しＣＷレーザ光によってせっかく生成・維持されたプラズマが、今度は当該パルスレーザ光によって消滅してしまうという二律背反的な問題がある。
【０００９】
上記した問題は、パルスレーザ光の照射時期とＣＷレーザ光の照射時期をずらすことによって解決は図れるものと考えられる。
しかしながら、パルスレーザ光による予備放電によって生成されるプラズマ（火種）は極めてその寿命が短く、パルスレーザ光の照射を停止した後にＣＷレーザ光を照射しても、その時点ではプラズマ（火種）は消滅していて、該プラズマの維持・生成はできず、どうしても一定期間はパルスレーザ光とＣＷレーザ光とを同時的に照射する必要があるので、根本的な解決とはなりえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００９−５３２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光媒体が封入されたプラズマ容器内にパルスレーザ源からのパルスレーザ光を集光照射して予備放電を生成し、該予備放電によって生成されたプラズマにＣＷレーザ源からのＣＷレーザ光を集光照射することによってプラズマ容器内にプラズマを生成・維持するレーザ駆動光源装置において、ＣＷレーザ光によって生成・維持されたプラズマがパルスレーザ光によって消滅することがないようにした構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明に係わるレーザ駆動光源装置は、前記パルスレーザ光と前記ＣＷレーザ光は、互いに波長が異なるものであって、同一の集光レンズに入射され、前記パルスレーザ光の集光点と前記ＣＷレーザ光の集光点が前記プラズマ容器内で離隔して集光されることを特徴とする。
また、前記プラズマ容器は、管球形状であって、前記ＣＷレーザ光の集光位置が前記プラズマ容器のほぼ中心点に位置していて、前記プラズマ容器を取り囲むように凹面反射鏡が設けられていて、前記ＣＷレーザ光の集光点が、該凹面反射鏡の焦点にあることを特徴とする。
また、前記プラズマ容器が、凹面反射面を有する本体と、該本体の後方開口に設けられた入射窓と、該本体の前方開口に設けられた出射窓とからなり、前記本体と前記入射窓と前記出射窓によって密閉空間が形成されており、前記ＣＷレーザ光の集光位置が、前記本体の凹面反射面の焦点にあることを特徴とする。
【００１３】
また、パルスレーザ源とＣＷレーザ源とを有し、これらのレーザ源と前記集光レンズとの間にダイクロイックミラーを配置し、該ダイクロイックミラーはパルスレーザ光とＣＷレーザ光の一方を透過し、他方を反射するものであることを特徴とする。
また、前記パルスレーザ源及び前記ＣＷレーザ源と、前記集光レンズとの間に配置されて、前記パルスレーザ光と前記ＣＷレーザ光の一方を透過し、他方を反射する第一のダイクロイックミラーと、前記プラズマ容器の励起光出射側前方に配置されて、前記集光レンズを通過した前記パルスレーザ光及び前記ＣＷレーザ光を前記プラズマ容器に向けて反射し、前記プラズマ容器からの励起光を透過する第二のダイクロイックミラーと、を有することを特徴とする。
また、前記パルスレーザ源と前記ＣＷレーザ源とにそれぞれ対応するファイバを有するファイバカプラを備え、該ファイバカプラの合波ファイバを、アクロマティックレンズを介在させて集光レンズに対向させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パルスレーザ光とＣＷレーザ光の波長を異なるものとして、集光レンズの色収差を利用して、プラズマ容器内でパルスレーザ光の集光点とＣＷレーザ光の集光点を離隔させることができ、パルスレーザ光の予備放電により生成されたプラズマが、ＣＷレーザ光によって、該ＣＷレーザ光の集光点に移動して、当該集光点に存続するので、このＣＷレーザ光によって生成・維持しようとするプラズマが、パルスレーザ光によって消滅されることがなく、安定的にプラズマが維持されるという効果を奏するものである。
また、パルスレーザ光とＣＷレーザ光を同一の集光レンズに入射するものであるので、全体の構造が簡略化される。
【００１５】
また、プラズマ容器を管球形状として、ＣＷレーザ光の集光点をプラズマ容器のほぼ中心点に位置させたので、高温のプラズマがプラズマ容器中心で存続するため、管壁への偏った熱的影響を防止できる。
また、プラズマ容器を、凹面反射面を有する本体と、該本体の後方開口に設けられた入射窓と、該本体の前方開口に設けられた出射窓とから構成することで、これら本体部や入射窓や出射窓に石英ガラス以外のセラミックスや金属を使用することができ、プラズマからの高出力のＵＶ光やＶＵＶ光の照射を受けても、紫外線ひずみが生じることのないプラズマ容器を提供することができる。
また、凹面反射面の焦点とＣＷレーザ光の集光点が一致していることで、ＣＷレーザ光により維持されるプラズマによって励起された励起光は、凹面反射面の形状に応じて集光光として、または、平行光としてプラズマ容器から外部に出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザ駆動光源装置の説明図。
【図２】本発明のレーザ駆動光源装置のプラズマの挙動説明図。
【図３】本発明の第２の実施例の説明図。
【図４】本発明の第３の実施例の説明図。
【図５】本発明の第４の実施例の説明図。
【図６】本発明の第５の実施例の説明図。
【図７】本発明の第６の実施例の説明図。
【図８】従来技術から想定されるレーザ駆動光源装置の説明図。
【図９】パルスレーザとＣＷレーザの照射チャート。
【図１０】従来のレーザ駆動光源装置のプラズマの挙動説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に本発明の第１の実施例のレーザ駆動光源装置１が示されていて、プラズマ容器２内には希ガス、水銀等のイオン性の発光媒体が封入されている。このプラズマ容器２は、種々の形態を採用できるが、この実施例では、管球形状をしている。ここで、管球形状とは、ランプ技術における、略球形状や略楕円回転体形状などの発光管形状を意味する。
本発明のレーザ駆動光源装置１は、パルスレーザ源３とＣＷレーザ源４とを備えており、これらパルスレーザ源３からのパルスレーザ光３Ｌと、ＣＷレーザ源４からのＣＷレーザ光４Ｌは、互いにその波長が異なっている。
そして、この実施例では、ＣＷレーザ光４Ｌの波長がパルスレーザ光３Ｌの波長よりも長いという前提で説明する。例えば、ＣＷレーザ光４Ｌの波長が１０６４±５ｎｍで、パルスレーザ光３Ｌの波長が５３２±５ｎｍの場合や、あるいは、ＣＷレーザ光４Ｌの波長が１５５０±５ｎｍで、パルスレーザ光３Ｌの波長が５２３．５±５ｎｍの場合でなどである。
【００１８】
前記パルスレーザ源３からのパルスレーザ光３Ｌと、前記ＣＷレーザ源４からのＣＷレーザ光４Ｌは、同一の集光レンズ５に照射される。このために、パレスレーザ源３及びＣＷレーザ源４と、集光レンズ５との間にはダイクロイックミラー６が配置されている。
このダイクロイックミラー６は、パルスレーザ光３Ｌを反射し、ＣＷレーザ光４Ｌを透過するものである。
勿論、パルスレーザ源３とＣＷレーザ源４の配置を逆にして、ダイクロイックミラー６を、パルスレーザ光３Ｌを透過し、ＣＷレーザ光４Ｌを反射するものとすることもできる。
【００１９】
このような配置により、パルスレーザ源３からパルスレーザ光３Ｌは、ダイクロイックミラー６により反射され、集光レンズ５によって前記プラズマ容器２内で集光点３ａに集光される。
一方で、ＣＷレーザ源４からＣＷレーザ光４Ｌは、ダイクロイックミラー６を透過し、同じ集光レンズ５によってプラズマ容器２内で集光点４ａに集光される。このＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａは、前記パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａとは離隔した位置になる。
【００２０】
このように、同一の集光レンズ５によって集光されるパルスレーザ光３Ｌの集光点３ａとＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａが異なる位置になるのは、集光レンズ５の色収差によるものである。
この色収差を有する集光レンズ５によって、パルスレーザ光３Ｌ及びＣＷレーザ光４Ｌは、それぞれの波長に応じた集光点に集光する。この集光レンズ５の材質は、例えば、ＢＫ−７、石英、フッ化カルシウムなどである。
そして、この実施例では、波長の短いパルスレーザ光３Ｌの集光点３ａは波長の長いＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａに対して、該ＣＷレーザ光４Ｌの光軸上の後方側（レーザ光の進行方向の手前側）に位置している。
このとき、前記ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａが前記プラズマ容器２のほぼ中心点に位置するように配置することが望ましい。
【００２１】
また、前記プラズマ容器２を取り囲むように凹面反射鏡７が設けられていて、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａはこの凹面反射鏡７の焦点に位置している。
これにより、プラズマ容器２内で発生したプラズマにより生成される励起光ＥＬは、この凹面反射鏡７によって反射されて、その前面開口から出射される。このとき、励起光ＥＬを平行光として取り出すか、集光光として取り出すかは、凹面反射鏡７の形状によって選択される。この実施例では、凹面反射鏡７が放物面鏡として構成され、励起光ＥＬが平行光として出射されるものが示されている。
【００２２】
上記構成において、図２に示すように、パルスレーザ光３Ｌがプラズマ容器２内に集光照射されると、該プラズマ容器２内の集光点３ａの付近に予備放電が生成され、火種８が生成される。そして、この状態でＣＷレーザ光４Ｌが前記火種８の近傍に集光照射されると、前記火種８が該ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａに移動し、該ＣＷレーザ光４Ｌの照射によりプラズマ９が生成される。その後、パルスレーザ光３Ｌの照射を停止するとともに、ＣＷレーザ光４を継続的に照射することにより該プラズマ９は集光点４ａの位置で維持されるものである。
【００２３】
図３の第２の実施例は、プラズマ容器２が管球形状以外の構造を持つ例である。
プラズマ容器２は、円柱形状の本体２０を有しており、その内面に凹面反射面２１が形成されている。この凹面反射面２１は、楕円形状、放物面形状等適宜に選択される。前記本体２０には後方開口２０ａと前方開口２０ｂが形成されていて、中心部にはレーザ光通過用の貫通孔２２が形成されている。そして、後方開口２０ａに対応して入射窓２３が設けられ、前方開口２０ｂに対応して出射窓２４が設けられている。
本体２０の後方開口２０ａに対応した入射窓２３は、金属製の窓枠部材２５に装着されていて、この窓枠部材２５が、金属筒体２６によって本体２０に取り付けられている。同様に、前方開口２０ｂに対応した出射窓２４は、金属製の窓枠部材２７に装着されていて、この窓枠部材２７が、金属筒体２８によって本体２０に取り付けられている。
これら凹面反射面２１を有する本体２０と、入射窓２３と、出射窓２４とによって密閉空間Ｓが形成されており、この密閉空間Ｓ内に発光元素が封入されていて、プラズマ容器２が構成されている。
【００２４】
このような構成のプラズマ容器２に対して、ＣＷレーザ光４Ｌは、ダイクロイックミラー６を透過し、集光レンズ５によって集光されつつ、プラズマ容器２の入射窓２３から入射し、プラズマ容器２内で集光する。
一方、パルスレーザ光３Ｌは、ダイクロイックミラー６により反射されて光路を変え、同じ集光レンズ５によって集光されて入射窓２３からプラズマ容器２内に入射し、該プラズマ容器２内で集光する。
このように、パルスレーザ光３ＬとＣＷレーザ光４Ｌは、ダイクロイックミラー６を経て、同一の集光レンズ５によって、共に当該プラズマ容器２内で集光するが、集光レンズ５の色収差に基づいて、その集光点３ａと集光点４ａは離隔した位置になる。
この実施例では、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａは、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａから光軸上において後方側（レーザ光の進行方向の手前側）に離隔している。
そして、この場合、ＣＷレーザ光４の集光点４ａは、プラズマ容器２の凹面反射面２１の焦点と一致している。
【００２５】
プラズマ容器２内でＣＷレーザ光４Ｌにより生成・維持されるプラズマによって励起された励起光ＥＬは、凹面反射面２１によって反射されて出射窓２４を介して外部に出射される。
【００２６】
この第２の実施例によれば、プラズマ容器２を構成する本体部２０や入射窓２３や出射窓２４に石英ガラス以外のセラミックスや金属を使用することができ、ＵＶ光やＶＵＶ光を励起光とする場合にも、プラズマからの高出力のＵＶ光やＶＵＶ光の照射を受けても、紫外線ひずみが生じることのないプラズマ容器を提供することができる。
【００２７】
図４に示す第３の実施例では、パルスレーザ光及びＣＷレーザ光がともに、凹面反射鏡の前面開口側からプラズマ容器に入射する例である。
パルスレーザ源３及びＣＷレーザ源４と、集光レンズ５との間には、第一のダイクロイックミラー１０が配置されていて、この第１のダイクロイックミラー１０は、パルスレーザ光３Ｌを反射し、ＣＷレーザ光４Ｌを透過するものである。
勿論、パルスレーザ源３とＣＷレーザ源４の配置を逆にして、第１のダイクロイックミラー１０を、パルスレーザ光３Ｌを透過し、ＣＷレーザ光４Ｌを反射するものとすることができることは、図１の第１の実施例と同様である。
【００２８】
そして、プラズマ容器２を取り囲む凹面反射鏡７の前方、即ち、励起光出射側の前方に第２のダイクロイックミラー１１が配置されていて、この第２のダイクロイックミラー１１は、パルスレーザ光３Ｌ及びＣＷレーザ光４Ｌを反射し、プラズマ容器２からの励起光ＥＬを透過するものである。
この構成により、パルスレーザ源３からのパルスレーザ光３Ｌ及びＣＷレーザ源４からのＣＷレーザ光４Ｌは、共に同じ集光レンズ５を通過して第２のダイクロイックミラー１１に至り、ここで反射されてプラズマ容器２に向かう。
そして、プラズマ容器２内でそれぞれ集光するが、それぞれの集光点３ａ，４ａは、波長に応じて異なる位置に離隔している。即ち、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａは、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａよりも、光軸上においてレーザ光の進行方向の手前側に位置する。
【００２９】
この実施例においても、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａは、凹面反射鏡７の焦点に位置している。これにより、プラズマ容器２内で発生したプラズマに基づく励起光ＥＬは、凹面反射鏡７により反射されて、その前面開口から出射される。この励起光ＥＬは、第２のダイクロイックミラー１１を透過して、外部に出射される。
【００３０】
図５に示す第４の実施例では、図４の第３の実施例とは、プラズマ容器２の形状が異なる。
即ち、プラズマ容器２を構成する円筒状の本体３０には、前面側に凹面反射面３１が形成されていて、その前面開口には前面窓３２が設けられ、これら本体３０と前面窓３２により、密閉空間が形成されていて、その内部には発光元素が封入されている。
その他の構成は、図４の第３の実施例と同様である。
【００３１】
パルスレーザ光３Ｌ及びＣＷレーザ光４Ｌは、それぞれ、パルスレーザ源３（ＣＷレーザ源４）→第１のダイクロイックミラー１０→集光レンズ５→第２のダイクロイックミラー１１→前面窓３２を経てプラズマ容器２内で集光する。このとき、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａと、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａとは、それぞれの波長に応じて離隔しており、この第４の実施例では、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａが、レーザ光の光軸上でＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａよりもレーザ光の進行方向で手前側に位置することは、前記第３の実施例と同様である。
そして、プラズマ容器２内で発生した励起光ＥＬは、前面窓３２から出射して、第２のダイクロイックミラー１１を透過して外部に出射される。
【００３２】
図６に示す第５の実施例では、パルスレーザ光３ＬとＣＷレーザ光４Ｌを同じ集光レンズ５に導く手段として、ファイバカプラ４０を用いた例である。
ここで、ファイバカプラとは、波長の同じ光を合流若しくは分岐させ、または、波長の異なる光を合波若しくは分波するという機能を有する光学部品であり、本発明においては、異なる波長のレーザ光を合波するために使用する。
パルスレーザ源３からのパルスレーザ光３Ｌと、ＣＷレーザ源４からのＣＷレーザ光４Ｌをファイバカプラ４０のそれぞれのファイバ４１、４２の一端に入射し、これら波長の異なるレーザ光を合波する。そして合波ファイバ４３から出射する合波されたレーザ光を、アクロマティックレンズ（アクロマートレンズ）４５を介して集光レンズ５に入射させる。
【００３３】
ここで、アクロマティックレンズ４５とは、光学特性の異なるレンズを樹脂接合して貼り合わせたもので、色収差の補正に使用される。本発明では、この性質を利用し、ファイバカプラ４０の合波ファイバ４３から出射される光を平行光にしてから集光レンズ５に入射させる。アクロマティックレンズ４５を利用することにより、集光レンズ５にレーザ光を平行光として入射させることができるようになり、レーザ光の集光点の位置合わせが容易になる。
【００３４】
以上説明した第１〜第５の実施例では、ＣＷレーザ光の波長が、パルスレーザ光の波長よりも長い例で説明したが、図７の第６の実施例は、ＣＷレーザ光の波長がパルスレーザ光の波長よりも短い場合の例である。
この場合、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａとＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａが、異なる位置に離隔していることは同じであるが、パルスレーザ光３Ｌの集光点３ａが、光軸上でＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａよりも前方側（レーザ光の進行方向で先方側）に離隔している。
このとき、ＣＷレーザ光４Ｌの集光点４ａをプラズマ容器２の凹面反射面２１の焦点に位置させることは他の実施例と同様である。
【００３５】
以下、パルスレーザ光とＣＷレーザ光の波長の違いによる集光点の離隔距離を評価した。
（１）ＣＷレーザ光の波長  ：1064±5nm
パルスレーザ光の波長：532±5nm
集光レンズ：ソーラボ社製  LA1472（BK−7製、F＠587.6nm=20mm、R=10.3  ＋0.0‐0.1mm）
平凸レンズの焦点距離F=R／（n−1）
R：レンズの曲率半径
n（λ）：屈折率
ＣＷレーザ光（1064±5nm）の焦点距離F1=20.328〜20.333mm
パルスレーザ光（532±5nm）の焦点距離F2=19.817〜19.838mm）
両者の差（F1−F2）がＣＷレーザ光とパルスレーザ光の集光点間の離間距離ΔＦである。
離間距離ΔＦ＝0.49〜0.52mm
【００３６】
（２）ＣＷレーザ光の波長  ：1550±5nm
パルスレーザ光の波長：523.5±5nm
集光レンズ：ソーラボ社製  LA1255（BK−7製、F＠587.6nm=50mm、R=25.8  ＋0.0‐0.1mm）
ＣＷレーザ光（1550±5nm）の焦点距離F1=51.526〜51.539mm
パルスレーザ光（523.5±5nm）の焦点距離F2=49.592〜49.647mm）
離間距離ΔＦ＝1.88〜1.95mm
【００３７】
以上説明したように、本発明においては、波長の異なるパルスレーザ光とＣＷレーザ光を同一の集光レンズに入射させて、この集光レンズの色収差を利用することで、プラズマ容器内でのパルスレーザ光の集光点とＣＷレーザ光の集光点が離隔しているので、パルスレーザ光の集光点近傍に生成される予備放電に伴うプラズマの火種が、ＣＷレーザ光の集光点に移動してプラズマを生成するため、パルスレーザ光がこのプラズマに当たることがなく、せっかく生成されたプラズマがパルスレーザ光によって消滅させられるようなことがなく、安定的にプラズマを生成・維持することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１        レーザ駆動光源装置
２        プラズマ容器
２０      本体
２０ａ    後方開口
２０ｂ    前方開口
２１      凹面反射面
２２      貫通孔
２３      入射窓
２４      出射窓
２５      （入射窓用）窓枠部材
２６      金属筒体
２７      （出射窓用）窓枠部材
２８      金属筒体
３        パルスレーザ源
３Ｌ      パルスレーザ光
３ａ      パルスレーザ光の集光点
４        ＣＷレーザ源
４Ｌ      ＣＷレーザ光
４ａ      ＣＷレーザ光の集光点
５        集光レンズ
６        ダイクロイックミラー
７        凹面反射鏡
８        火種
９        プラズマ
１０      第１のダイクロイックミラー
１１      第２のダイクロイックミラー
３０      本体
３１      凹面反射面
３２      前面窓
４０      ファイバカプラ
４１，４２  ファイバ
４３      合波ファイバ
４５      アクロマティックレンズ
ＥＬ      励起光
【図１】
2018125227.tif 000003
【図２】
2018125227.tif 000004
【図３】
2018125227.tif 000005
【図４】
2018125227.tif 000006
【図５】
2018125227.tif 000007
【図６】
2018125227.tif 000008
【図７】
2018125227.tif 000009
【図８】
2018125227.tif 000010
【図９】
2018125227.tif 000011
【図１０】
2018125227.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光媒体が封入されたプラズマ容器内にパルスレーザ源からのパルスレーザ光を集光照射して予備放電を生成し、該予備放電によって生成されたプラズマにＣＷレーザ源からのＣＷレーザ光を集光照射することによってプラズマ容器内にプラズマを生成・維持するレーザ駆動光源装置において、
前記プラズマ容器が、凹面反射面を有する本体と、該本体の後方開口に設けられた入射窓と、該本体の前方開口に設けられた出射窓とからなり、前記本体と前記入射窓と前記出射窓によって密閉空間が形成されており、
前記パルスレーザ光と前記ＣＷレーザ光は、互いに波長が異なるものであって、同一の集光レンズに入射され、
前記パルスレーザ光の集光点と前記ＣＷレーザ光の集光点が前記プラズマ容器内で離隔して集光されるとともに、
前記ＣＷレーザ光の集光点が、前記本体の凹面反射面の焦点にある、
ことを特徴とするレーザ駆動光源装置。
【請求項２】
前記パルスレーザ源と前記ＣＷレーザ源とにそれぞれ対応するファイバを有するファイバカプラを備え、
該ファイバカプラの合波ファイバを、アクロマティックレンズを介在させて前記集光レンズに対向させてなる、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動光源装置。