(57)【要約】【課題】小型化が可能なレーザ装置および極端紫外光生成装置を提供する。【解決手段】レーザ装置は、回折格子と、出力されるレーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される複数の半導体レーザと、を備えてもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子と、
出力されるレーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される複数の半導体レーザと、
を備えるレーザ装置。
【請求項２】
前記回折格子は反射型の回折格子である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記回折格子は透過型の回折格子である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記回折格子には溝が形成されており、
前記溝は、該溝に入射したレーザ光の回折光と該溝以外の部分に入射した光の回折光との位相差がπとなる深さに形成されている、
請求項１記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して垂直である、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して傾斜している、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザは量子カスケードレーザである、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記回折格子は、該回折格子に広がり角をもって入射するレーザ光の回折光をコリメート化する、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記回折格子は、該回折格子に入射するレーザ光の回折光を集束させる、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記回折格子の下流側の前記所定の方向であって前記回折光の実質的に集束位置に、その入力端が配置される光ファイバをさらに備える
請求項９記載のレーザ装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの光学素子と、
前記少なくとも１つの光学素子の実質的に焦点位置に配置される回折格子と、
出力されるレーザ光が前記少なくとも１つの光学素子に入射し、かつ前記少なくとも１つの光学素子から出射する前記レーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される複数の半導体レーザと、
を備えるレーザ装置。
【請求項１２】
前記回折格子は反射型の回折格子である、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記回折格子は透過型の回折格子である、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの光学素子はコリメータレンズである、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの光学素子は凹面ミラーである、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１６】
前記回折格子には溝が形成されており、
前記溝は、該溝に入射したレーザ光の回折光と該溝以外の部分に入射した光の回折光との位相差がπとなる深さに形成されている、
請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１７】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して垂直である、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１８】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して傾斜している、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項１９】
前記複数の半導体レーザは量子カスケードレーザである、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項２０】
前記回折格子は、該回折格子に広がり角をもって入射するレーザ光の回折光をコリメート化する、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項２１】
前記回折格子は、該回折格子に入射するレーザ光の回折光を集束させる、請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項２２】
前記回折格子の下流側の前記所定の方向であって前記回折光の実質的に集束位置に、その入力端が配置される光ファイバをさらに備える
請求項２１記載のレーザ装置。
【請求項２３】
前記回折格子の下流側の前記所定の方向に配置される集光光学系と、
前記集光光学系の実質的に焦点位置にその入力端が配置される光ファイバと、
をさらに備える請求項１１記載のレーザ装置。
【請求項２４】
少なくとも１つの光学素子と、
前記少なくとも１つの光学素子の実質的に焦点位置に配置される回折格子と、
複数の半導体レーザと、
前記複数の半導体レーザそれぞれの出力端に接続され、出力されるレーザ光が前記少なくとも１つの光学素子に入射し、かつ前記少なくとも１つの光学素子から出射する前記レーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される光ファイバと、
を備えるレーザ装置。
【請求項２５】
前記回折格子は反射型の回折格子である、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項２６】
前記回折格子は透過型の回折格子である、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの光学素子はコリメータレンズである、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの光学素子は凹面ミラーである、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項２９】
前記回折格子には溝が形成されており、
前記溝は、該溝に入射したレーザ光の回折光と該溝以外の部分に入射した光の回折光との位相差がπとなる深さに形成されている、
請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３０】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して垂直である、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３１】
前記所定の方向は、前記回折格子において前記回折光が出射する面に対して傾斜している、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３２】
前記複数の半導体レーザは量子カスケードレーザである、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３３】
前記回折格子は、該回折格子に広がり角をもって入射するレーザ光の回折光をコリメート化する、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３４】
前記回折格子は、該回折格子に入射するレーザ光の回折光を集束させる、請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３５】
前記回折格子の下流側の前記所定の方向であって前記回折光の実質的に集束位置に、その入力端が配置される光ファイバをさらに備える
請求項３４記載のレーザ装置。
【請求項３６】
前記回折格子の下流側の前記所定の方向に配置される集光光学系と、
前記集光光学系の実質的に焦点位置にその入力端が配置される光ファイバと、
をさらに備える請求項２４記載のレーザ装置。
【請求項３７】
請求項１〜３６いずれか一項記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置の下流側に配置され、前記レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅する少なくとも１つの増幅器と、
を備えるレーザシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの増幅器は複数の増幅器を含み、
前記複数の増幅器の少なくとも１つは再生増幅器である、
請求項３７記載のレーザシステム。
【請求項３９】
請求項３７記載のレーザシステムと、
前記レーザシステムから出力されるレーザ光を内部に導入するための入射口を有するチャンバと、
前記レーザ光をチャンバ内の所定の領域に集光させる集光光学系と、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の前記所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給システムと、
前記チャンバ内に配置され、前記所定の領域で前記ターゲット物質に前記レーザ光が照射されて放射される所定の波長の光を集光する集光ミラーと、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項４０】
請求項３８記載のレーザシステムと、
前記レーザシステムから出力されるレーザ光を内部に導入するための入射口を有するチャンバと、
前記レーザ光をチャンバ内の所定の領域に集光させる集光光学系と、
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の前記所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給システムと、
前記チャンバ内に配置され、前記所定の領域で前記ターゲット物質に前記レーザ光が照射されて放射される所定の波長の光を集光する集光ミラーと、
を備える極端紫外光生成装置。
【請求項４１】
前記複数の半導体レーザの発振するレーザ光の波長が、前記増幅器の複数の増幅波長帯域の少なくとも１つと対応する、
請求項３７記載のレーザシステム。
【請求項４２】
前記複数の半導体レーザの少なくとも１つは、前記複数の半導体レーザの他の半導体レーザとは異なる波長のレーザ光を発振する、
請求項４１記載のレーザシステム。
【請求項４３】
前記複数の半導体レーザの少なくとも１つは、前記複数の半導体レーザの他の半導体レーザとは異なる強度でレーザ光を出力する、
請求項４１記載のレーザシステム。
【請求項４４】
前記複数の半導体レーザの少なくとも１つは、前記複数の半導体レーザの他の半導体レーザとは異なるタイミングでレーザ光をパルス発振する、
請求項４１記載のレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ装置、極端紫外光生成装置およびレーザシステムに関し、特に、互いに異なる複数の波長を有するレーザ光を出力することが可能なレーザ装置、それを備えるレーザシステム、および極端紫外光生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体プロセスの微細化に伴って、半導体プロセスの光リソグラフィにおける転写パターンの微細化が急速に進展している。次世代においては、７０ｎｍ〜４５ｎｍの微細加工、さらには３２ｎｍ以下の微細加工が要求されるようになる。このため、たとえば３２ｎｍ以下の微細加工の要求に応えるべく、波長１３ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ）光源装置と縮小投影反射光学系とを組み合わせた露光装置の開発が期待されている。
【０００３】
ＥＵＶ光を生成させる方式としては以下の３つの方式がある。ターゲット物質にパルス状のレーザビームを照射することによって生成されるプラズマ（Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ（ＬＰＰ）：レーザ励起プラズマ）方式と、放電によって生成されるプラズマ（Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  Ｐｌａｓｍａ（ＤＰＰ））方式と、軌道放射光を用いたＳＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）方式との３種類がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３５２９８号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６−７８０１７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７−１８７６２８号明細書
【概要】
【０００５】
本開示の一つの態様によるレーザ装置は、回折格子と、出力されるレーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される複数の半導体レーザと、を備えてもよい。
【０００６】
本開示の別の態様によるレーザ装置は、少なくとも１つの光学素子と、前記少なくとも１つの光学素子の実質的に焦点位置に配置される回折格子と、出力されるレーザ光が前記少なくとも１つの光学素子に入射し、かつ前記少なくとも１つの光学素子から出射する前記レーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される複数の半導体レーザと、を備えてもよい。
【０００７】
本開示のさらなる別の態様によるレーザ装置は、少なくとも１つの光学素子と、前記少なくとも１つの光学素子の実質的に焦点位置に配置される回折格子と、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザそれぞれの出力端に接続され、出力されるレーザ光が前記少なくとも１つの光学素子に入射し、かつ前記少なくとも１つの光学素子から出射する前記レーザ光が前記回折格子に入射し、かつ前記レーザ光それぞれの前記回折格子による異なる次数の回折光の少なくとも１つが所定の方向に進行するように配置される光ファイバと、を備えてもよい。
【０００８】
本開示の一つの態様によるレーザシステムは、上記いずれかのレーザ装置と、前記レーザ装置の下流側に配置され、前記レーザ装置から出力されるレーザ光を増幅する少なくとも１つの増幅器と、を備えてもよい。
【０００９】
本開示の一つの態様による極端紫外光生成装置は、上記レーザシステムと、前記レーザシステムから出力されるレーザ光を内部に導入するための入射口を有するチャンバと、前記レーザ光をチャンバ内の所定の領域に集光させる集光光学系と、前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の前記所定の領域にターゲット物質を供給するターゲット供給システムと、前記チャンバ内に配置され、前記所定の領域で前記ターゲット物質に前記レーザ光が照射されて放射される所定の波長の光を集光する集光ミラーと、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１によるマスターオシレータシステムおよび再生増幅器の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本開示の実施の形態１による合波用グレーティングに角度βで入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本開示の実施の形態１によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本開示の実施の形態１による極端紫外光生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】図５は、本開示の実施の形態２による合波用グレーティングに角度β＝０°で入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の実施の形態２による合波用グレーティングに角度β＝０°で入射した各レーザ光に対する０次〜±２次回折光を模式的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の実施の形態２によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、メサ状の部分を通過した光とスリットの部分を通過した光との位相差がπとなる透過型回折格子の一例を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示の実施の形態２の変形例による合波用グレーティングに角度β＝０°で入射した入射光に対する±１次回折光を模式的に示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本開示の実施の形態２の変形例によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、本開示の実施の形態３による合波用グレーティングに角度βで入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示の実施の形態３による合波用グレーティングに入射角βで入射した各レーザ光に対する０次〜±２次回折光を模式的に示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本開示の実施の形態３によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本開示の実施の形態３の変形例による合波用グレーティングの回折面に形成されたスリットに垂直な面の断面図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施の形態４において入射角０°で合波用グレーティングに入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本開示の実施の形態４による合波用グレーティングに角度β＝０°で入射した各レーザ光に対する０次〜±２次回折光を模式的に示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本開示の実施の形態４によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、反射型の回折格子を用いてレーザ光を回折した場合の光強度スペクトルを示す図である。
【図１５】図１５は、本開示の実施の形態５によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本開示の実施の形態６によるマスターオシレータシステムの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１７は、本開示の実施の形態７によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本開示の実施の形態８によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本開示の実施の形態９によるＤＯＥに角度β＝０°で入射した入射光に対する０次回折光および±１次回折光を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、本開示の実施の形態９においてＤＯＥの回折面と平行な面に出現する±１次元回折光の概略配置を示す模式図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、本開示の実施の形態９によるＤＯＥに角度β＝０°で入射した各レーザ光に対する０次〜±１次回折光を模式的に示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、本開示の実施の形態９によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本開示の実施の形態１０によるＤＯＥに角度β＝０°で入射したレーザ光に対する０次回折光および±１次回折光を模式的に示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、本開示の実施の形態１０によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本開示の実施の形態１１によるＤＯＥに入射角βで入射したレーザ光に対する０次回折光および±１次回折光を模式的に示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本開示の実施の形態１１によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２４】図２４は、本開示の実施の形態１２によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２５】図２５は、本開示の実施の形態１３によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２６】図２６は、本開示の実施の形態１４によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２７】図２７は、本開示の実施の形態１５におけるＣＯ２ガス増幅媒体の増幅波長帯域とグレーティングの選択波長領域との関係を示す。
【図２８】図２８は、図２７に示す関係から得られた増幅後のパルスレーザ光の光強度を示す。
【図２９】図２９は、本実施の形態１５における各増幅波長帯域と半導体レーザとの関係の一例を示す。
【図３０】図３０は、図２９に示す関係の一例から得られた増幅後のパルスレーザ光の光強度を示す。
【図３１】図３１は、本開示の実施の形態１６における各増幅波長帯域と半導体レーザとの関係の一例を示す。
【図３２】図３２は、図３１に示す関係の一例から得られた増幅後のパルスレーザ光の光強度を示す。
【図３３】図３３は、本開示の実施の形態１７における各増幅波長帯域と半導体レーザとの関係の一例を示す。
【図３４】図３４は、本実施の形態１７による動作を示すタイミングチャートである。
【図３５】図３５は、図３３に示す関係の一例から得られた増幅後のパルスレーザ光の光強度を示す。
【図３６】図３６は、本実施の形態１８による動作を示すタイミングチャートである。
【実施形態】
【００１１】
本発明者らは、以下の課題を発見した。第１の課題は、出力されるレーザ光のパルス波形及び／または光強度の制御が困難であった。具体的に説明すると、発振器（Ｍａｓｔｅｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が励起されたＣＯ２ガスを増幅媒体とする共振器である場合、共振器中にエタロンが配置された構成では、出力されるレーザ光の各波長成分に対して個別に強度およびパルス幅を制御することが困難である。
【００１２】
第２の課題は、固体レーザと非線形結晶とを組合せたレーザ装置をドライバレーザの発振器の代わりに用いた場合、以下の理由によって、レーザ装置サイズが大型化する。結果、ドライバレーザを含むＥＵＶ光生成装置全体も大型化する。一つの理由はブロードバンドな波長スペクトルのレーザ光を励起されたＣＯ２ガスを増幅媒体とする増幅器（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）によって増幅する場合、増幅媒体が有する複数の増幅波長帯域（利得スペクトル）に、ブロードな波長スペクトルが一致した複数の増幅波長帯域の成分のレーザ光のみが増幅される。逆にいえば、ブロードな波長スペクトルと複数の増幅波長帯域とが重ならない領域の波長の光は増幅されない。すなわち、増幅効率（増幅器に入射するレーザ光のエネルギーに対する増幅された後のレーザ光のエネルギー）は低くなる。したがって、所望の増幅されたレーザ光のエネルギーを取り出すためには、高出力の固体レーザと非線形結晶を組み合わせたレーザ装置が必要となる。以下の実施形態によれば、レーザ光の強度およびパルス幅の制御性が改善される。また、レーザ装置およびそれを備えるＥＵＶ光生成装置のサイズを小さくすることができる。
【００１３】
以下、本開示を実施するための形態を図面を参照に詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図は本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本開示は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。また、各図では、構成の明瞭化のため、断面におけるハッチングの一部が省略されている。さらに、後述において例示される数値は、本開示の好適な例に過ぎず、従って、本開示は例示された数値に限定されるものではない。なお、以下の明細書において、以下のレーザ装置はマスターオシレータシステムと定義される。このシステムは、マルチライン（複数波長）のシード光を発生させるレーザシステムである。
【００１４】
・実施の形態１
まず、本開示の実施の形態１によるレーザ装置としてのマスターオシレータシステムおよびそれを備えるドライバレーザとならびにＥＵＶ光生成装置を、図面を参照に詳細に説明する。図１は、本実施の形態によるマスターオシレータシステムおよび再生増幅器の概略構成を模式的に示す。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０は、発振器としての複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎと、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを合波する合波器１２と、を備える。各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは、ＣＯ２ガスを主成分とする増幅媒体を用いた増幅器（再生増幅器２０、増幅器３０、プレアンプＰＡおよびメインアンプＭＡ）が増幅可能な増幅波長帯域に含まれる中心波長を有する、各々パルス状のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを出力する。
【００１６】
本実施の形態では、ＣＯ２ガスを主成分とする増幅媒体を用いた増幅器における増幅波長帯域のいずれかに含まれる中心波長を有するレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎをそれぞれ個別の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを用いて生成する。そして、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎに入力される電流を制御することによって、個々の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが出力するレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの強度およびパルス幅を容易に制御することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステム１０の波長制御性およびその下流側の増幅段における増幅効率を容易に向上させることが可能となる。なお、ＣＯ２ガスを主成分とする増幅媒体の増幅波長帯域のいずれかで発振する半導体レーザの一例としては、量子カスケードレーザ（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｃａｓｃａｄｅ  Ｌａｓｅｒ：ＱＣＬ）が挙げられる。
【００１７】
また、個々の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎは、合波器１２によって合波された後、合波レーザ光Ｌ２として出力される。なお、合波レーザ光Ｌ２は、複数の波長成分（Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ）を含むレーザ光である。マスターオシレータシステム１０から出力された合波レーザ光Ｌ２は、その光路下流側に配置された再生増幅器２０に入射する。後述するように、再生増幅器２０は、ＣＯ２ガスを主成分とする混合ガスを増幅媒体として含む。このため、再生増幅器２０は、増幅媒体が持つ複数の増幅波長帯域において、その増幅波長帯域の幾つか（例えば７つの増幅波長帯域）にそれぞれ対応する複数の波長成分（Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ）を含む合波レーザ光Ｌ２をマルチライン増幅することが可能である。なお、マルチライン増幅された合波レーザ光Ｌ２は、増幅レーザ光Ｌ２−１として出力される。
【００１８】
ここで、本実施の形態による合波器１２について説明する。なお、本実施の形態では、合波器１２に反射型の回折格子である合波用グレーティング１２Ａを用いる。図２に示すように、合波用グレーティング１２Ａは、それが持つ波長選択性（分散）に基づいて、角度βで入射した入射光Ｌの−ｍ次回折光（ｍは正の整数、例えば１）Ｌ−ｍを、入射光Ｌの波長λに依存した角度αで回折させる。この際、入射の角度βと回折の角度αと波長λとの関係は、以下の式１を満足する。なお、図２は、本実施の形態１による合波用グレーティングに角度βで入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。また、式１において、ｍは合波される回折光の次数、Ｎは回折格子における単位長さあたりのスリットの本数（本／ｍｍ）である。
【００１９】
【数１】
2011205061.tif 000003
【００２０】
また、逆に式１において入射角度αと回折角度βとを置き換えても式１を満たす。いいかえれば、入射角度βで回折格子に入射した光はαの角度で回折する。また、逆に入射角度αで回折格子に入射した光は、回折角度βで回折する。
【００２１】
そこで、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ａは、図３に示すように、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎからのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの同次数回折光（例えば−１次回折光）がそれぞれ同じ回折角βで同じ方向へ出力されるように、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが合波用グレーティング１２Ａに対して配置された構成を備える。この際、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは、以下の式２を満足するように、グレーティング１２Ａに対して配置される。なお、図３は、本実施の形態１によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。また、式２において、λ１〜λｎはそれぞれレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの中心波長、βは回折角、α１〜αｎはそれぞれ半導体レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの入射角である。
【００２２】
【数２】
2011205061.tif 000004
【００２３】
反射型の合波用グレーティング１２Ａ（合波器１２）に対して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを上述のように配置することで、本実施の形態では、個々の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎをコンパクトな光学素子（合波用グレーティング１２Ａ）を用いて容易に合波することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶチャンバを含むＥＵＶ光生成装置１の小型化が可能となる。なお、本実施の形態では、反射型の回折格子（合波用グレーティング１２Ａ）を合波器１２に使用したが、透過型の回折格子を合波器１２に使用することも可能である。
【００２４】
つぎに、本実施の形態によるＥＵＶ光生成装置１を、図面を参照に詳細に説明する。図４は、本実施の形態１によるドライバレーザとＥＵＶ光生成装置の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、極端紫外光生成装置はドライバレーザ２と、軸外放物面ミラーＭ５及びＥＵＶチャンバ４０とを備える。
【００２５】
ドライバレーザ２は、複数のレーザ光Ｌ１が合波された合波レーザ光Ｌ２を出力するマスターオシレータシステム１０Ａと、マスターオシレータシステム１０Ａから出力された合波レーザ光Ｌ２を再生増幅して増幅レーザ光Ｌ２−１として出力する再生増幅器２０と、再生増幅器２０から出力された増幅レーザ光Ｌ２−１を増幅する増幅器３０と、増幅器３０で増幅された増幅レーザ光Ｌ２−２をコリメートされた状態を維持しつつその径を拡大するリレー光学系Ｒ１と、径が拡大された増幅レーザ光Ｌ２−２をさらに増幅するプレアンプＰＡと、プレアンプＰＡで増幅された増幅レーザ光Ｌ２−３をコリメート光状態を維持しつつさらにその径を拡大するリレー光学系Ｒ２と、径が拡大された増幅レーザ光Ｌ２−３をさらに増幅するメインアンプＭＡと、高反射ミラーＭ４を備える。
【００２６】
ドライバレーザから出力されたレーザ光Ｌ２−４は、軸外放物面ミラーＭ５に入射する。そして、反射されたレーザ光Ｌ２−４は、ウィンドウ４１を介して、ＥＵＶチャンバ４０内に入射し、ＥＵＶチャンバ４０内の所定の位置（プラズマ生成サイトＰ１）に集光される。
【００２７】
そして、プラズマ生成サイトＰ１では、ターゲット物質に集光されたレーザ光Ｌ２−４を照射することによって、プラズマが生成される。このプラズマからＥＵＶ光が放出される。
【００２８】
図４における半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−４）は、図３の構成と同様に、それぞれが出力したパルス状のレーザ光Ｌ１が同じ回折角βで同じ方向へ回折するように、合波用グレーティング１２Ａに対して配置される。合波用グレーティング１２Ａで回折された複数のレーザ光Ｌ１は、パルス状の合波レーザ光Ｌ２として再生増幅器２０に入射する。
【００２９】
再生増幅器２０は、一対の共振器ミラー２４と２８との間に、共振器ミラー２４側から順に、λ／４板２３、ＥＯポッケルスセル２２、偏光ビームスプリッタ２１、レーザ増幅部２５、偏光ビームスプリッタ２６、および、ＥＯポッケルスセル２７が配置された構成を備える。マスターオシレータシステム１０Ａから出力されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、まず、偏光ビームスプリッタ２１に入射する。偏光ビームスプリッタ２１は、入射した合波レーザ光Ｌ２のうち、所定の偏光成分（本例では紙面に垂直な偏光成分を仮にＳ偏光成分とする）の光のみを高反射する。これにより、パルス状の合波レーザ光Ｌ２におけるＳ偏光成分の光のみが再生増幅器２０における共振器ミラー２４および２８により形成された共振器内に導入される。
【００３０】
ここで、たとえば半導体レーザ１１−１〜１１−４が、偏光ビームスプリッタ２１にＳ偏光で入射する偏光方向の直線偏光で光を発振させ、そして、合波用グレーティング１２Ａによりパルス状の合波レーザ光Ｌ２を偏光ビームスプリッタ２１にＳ偏光で入射させる。その結果、マスターオシレータシステム１０Ａから出力される合波レーザ光Ｌ２を効率よく再生増幅器２０に導入することができる。
【００３１】
再生増幅器２０の共振器内に導入されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、電圧が印加されていない状態のＥＯポッケルスセル２２を位相変化なく透過した後、λ／４板２３を透過することで、円偏光のレーザ光に変換される。円偏光のパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、共振器ミラー２４によって高反射された後、再びλ／４板２３を透過することで、偏光ビームスプリッタ２１に対してＰ偏光成分で入射するパルス状のレーザ光に変換される。続いて、このパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、電圧が印加されていない状態のＥＯポッケルスセル２２および偏光ビームスプリッタ２１を位相変化なく透過した後、レーザ増幅部２５内のＣＯ２ガス増幅媒体２５ａを通過する際に増幅される。なお、レーザ増幅部２５は、ＣＯ２ガス増幅媒体２５ａを有する増幅領域を含む。すなわち、このＣＯ２ガス増幅媒体２５ａは、ＣＯ２ガスを主成分とする混合ガスであり、ＣＯ２ガスを励起することによって、増幅領域が生成される。
【００３２】
レーザ増幅部２５を通過する際に増幅されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ２６および電圧が印加されてない状態のＥＯポッケルスセル２７を位相変化なく透過した後、共振器ミラー２８で高反射される。高反射された合波レーザ光Ｌ２は、再び電圧が印加されていない状態のＥＯポッケルスセル２７を位相の変化なく透過する。そして、このパルス状の合波レーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ２６を透過した後、レーザ増幅部２５内のＣＯ２ガス増幅媒体２５ａを通過する際に増幅される。増幅されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ２１を透過した後、電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２２をλ／４位相変化を伴って透過することで、円偏光のレーザ光に変換される。なお、電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２２および２７は、透過するパルス状の合波レーザ光Ｌ２の位相をλ／４変化させる。
【００３３】
電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２２から出力された円偏光のパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、λ／４板２３を透過することで偏光ビームスプリッタ２１に対してＳ偏光成分で入射するのレーザ光に変換された後、共振器ミラー２４で高反射される。高反射されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、再びλ／４板２３を透過することで円偏光のレーザ光に変換された後、電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２２をλ／４位相変化を伴って透過することで偏光ビームスプリッタ２１に対してＰ偏光成分で入射するレーザ光に変換される。このパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、レーザ増幅部２５内のＣＯ２ガス増幅媒体２５ａを通過する際に増幅された後、偏光ビームスプリッタ２６を透過する。ＥＯポッケルスセル２２に電圧を印加し、ＥＯポッケルスセル２７には電圧を印加しない状態では、パルス状の合波レーザ光Ｌ２を共振器ミラー２４と２８の間を往復させ続けることができる。再生増幅器２０からパルス状の合波レーザ光Ｌ２を出力する場合、ＥＯポッケルスセル２７に電圧を印加する。このとき、偏光ビームスプリッタ２６に対してＰ偏光成分で入射するパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２７をλ／４位相変化を伴って透過することで円偏光のレーザ光に変換された後、共振器ミラー２８で高反射される。高反射された円偏光のパルス状の合波レーザ光Ｌ２は、再び電圧が印加された状態のＥＯポッケルスセル２７をλ／４位相変化を伴って透過することで、偏光ビームスプリッタ２６に対してＳ偏光成分で入射するレーザ光に変換される。その後、このＳ偏光成分で入射したパルス状の合波レーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ２６によって選択的に高反射される。これにより、マスターオシレータシステム１０Ａから出力されたパルス状の合波レーザ光Ｌ２が再生増幅器２０において増幅され、パルス状の増幅レーザ光Ｌ２−１として出力される。
【００３４】
以上のようにして再生増幅器２０から出力されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−１は、例えば高反射ミラーＭ１によって増幅器３０へ導かれる。増幅器３０は、ＣＯ２ガス増幅媒体３０ａを有する増幅領域を含む。増幅器３０内に入射したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−１は、増幅器３０内の増幅領域を通過することで増幅される。ここで、例えば複数回往復させることでマルチパス増幅することもできる。そして、増幅器３０の出力側からはパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２が出力される。増幅器３０により増幅されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２は、リレー光学系Ｒ１を通過することによって、コリメート光の状態を維持しつつビームエキスパンドされて出力される。ここで、リレー光学系Ｒ１はパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２が光路下流側に配置されたプレアンプＰＡの増幅領域全体を満たすようパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２のビームを径方向にエキスパンドする。そして、径方向にエキスパンドされたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２は、例えば高反射ミラーＭ２およびＭ３によってプレアンプＰＡへ導かれる。
【００３５】
プレアンプＰＡは、ＣＯ２ガス増幅媒体ＰＡａを有する増幅領域を含む。また、上述したように、リレー光学系Ｒ１を通過したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２は、プレアンプＰＡの増幅領域全体を通過するように径方向にエキスパンドされている。したがって、プレアンプＰＡに入射したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−２は、プレアンプＰＡを通過する際に増幅領域内のＣＯ２ガス増幅媒体ＰＡａによって効率よく増幅された後、増幅レーザ光Ｌ２−３として出力される。
【００３６】
プレアンプＰＡから出力されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−３は、リレー光学系Ｒ２によって、コリメート光の状態を維持しつつそのビームが径方向にエキスパンドされる。エキスパンドされたビーム径は、光路下流側に配置されたメインアンプＭＡの増幅領域全体を満たすビーム径に調節されている。メインアンプＭＡは、プレアンプＰＡと同様に、ＣＯ２ガス増幅媒体ＭＡａを有する増幅領域を含む。また、上述したように、リレー光学系Ｒ２を通過したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−３は、メインアンプＭＡの増幅領域全体を通過するようにそのビームが径方向にエキスパンドされている。したがって、メインアンプＭＡに入射したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−３は、メインアンプＭＡを通過する際に増幅領域内のＣＯ２ガス増幅媒体ＭＡａを使って効率よく増幅された後、パルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４として出力される。
【００３７】
メインアンプＭＡから出力されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４は、高反射ミラーＭ４によって軸外放物面ミラーＭ５に導かれる。軸外放物面ミラーＭ５は、反射光がＥＵＶチャンバ４０内における所定の位置（プラズマ生成サイトＰ１）において集光されるように、入射したパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４を高反射する。軸外放物面ミラーＭ５によって高反射されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４は、ウィンドウ４１を介してＥＵＶチャンバ４０内に入射する。そして、パルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４はＥＵＶ集光ミラー４２に設けられた貫通孔４２ａを通過した後、ＥＵＶチャンバ４０内のプラズマ生成サイトＰ１に集光される。
【００３８】
プラズマ生成サイトＰ１には、不図示のターゲット物質供給機構によって、プラズマの発生源となるターゲット物質Ｄが供給される。このターゲット物質Ｄには、例えばＳｎを用いることができる。ただし、これに限定されず、所望の波長のＥＵＶ光を生成可能なプラズマの元となる材料であれば如何なるものも適用することが可能である。また、ターゲット物質Ｄには、液体金属や固体金属などを用いることができる。ターゲット物質Ｄが液体金属である場合、ターゲット物質Ｄは、例えば液滴の状態でプラズマ生成サイトＰ１に供給される。一方、ターゲット物質Ｄが固体金属である場合、例えばターゲット物質Ｄによって形成されたリボンや回転ディスク、またはターゲット物質Ｄが少なくとも表面に塗布されたリボンや回転ディスクの形態でプラズマ生成サイトＰ１に供給される。
【００３９】
プラズマ生成サイトＰ１では、ターゲット物質Ｄがプラズマ生成サイトＰ１に到達するタイミングと同期するように、集光されたパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４がターゲット物質Ｄに照射される。これによって、プラズマ生成サイトＰ１に到達したターゲット物質Ｄがパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４に照射され、プラズマ化する。プラズマ化したターゲット物質Ｄは、その後、脱励起時の発光によりＥＵＶ光Ｌ３を生成する。プラズマ生成サイトＰ１で生成されたＥＵＶ光Ｌ３は、ＥＵＶ光Ｌ３の出力側とプラズマ生成サイトＰ１を挟んで反対側に設けられたＥＵＶ集光ミラー４２によって高反射される。このＥＵＶ集光ミラー４２の反射面は、プラズマ生成サイトＰ１から放射状に放出されたＥＵＶ光Ｌ３をＥＵＶチャンバ４０外に配置された露光装置とのインターフェイス４３の所定の位置（中間集光点Ｐ２）に集光させることが可能な曲面（たとえば楕円面）となっている。したがって、間欠的にプラズマ生成サイトＰ１で発生したＥＵＶ光Ｌ３は、パルス光として中間集光点Ｐ２へ集光される。この中間集光点Ｐ２には、例えばＥＵＶ光Ｌ３を不図示の露光装置へ導波するアパチャを有する隔壁４４が配置される。中間集光点Ｐ２に集光されたＥＵＶ光Ｌ３は、この隔壁４４のアパチャを介して露光装置へ導波され、露光装置において露光に使用される。
【００４０】
以上のように、本実施の形態では、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから、少なくとも２つの半導体レーザの発振波長が互いに異なる波長帯域のレーザ光を出力させ、複数の半導体レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。そのため、光強度およびパルス幅の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【００４１】
・実施の形態２
つぎに、本開示の実施の形態２によるマスターオシレータシステムを、以下図面を参照に詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【００４２】
上述の実施の形態１のように、増幅段における増幅媒体にＣＯ２ガスを主成分とする混合ガスを用いた場合、たとえば、遷移が００°１〜１０°０のバンドにおける隣り合う増幅波長帯域の中心波長間の波長差Δλは、０．０１９μｍ〜０．０２３μｍ程度となる。このため、例えば合波器１２に使用する回折格子（合波用グレーティング１２Ａ）の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを４０本／ｍｍ、合波レーザ光Ｌ２の出射角度（回折角）βを２０°とした場合、隣り合う増幅波長帯域に対応する２つのレーザ光Ｌ１間の入射角αの差Δαは、０．０４°〜０．０８°と、非常に小さい値となる。このように差Δαが小さいと、合波器１２から半導体レーザ１１−１〜１１−ｎまでの距離を十分長くしなければ、隣り合う半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを接触させずに同一平面上に配置することができない。このため、結果的にドライバレーザが大型化してしまう可能性が存在する。
【００４３】
そこで本実施の形態では、±１次回折のみならず、０次回折および±２次回折以上の回折を利用して、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１を合波する。以下、図面を用いて、この原理を説明する。なお、以下の説明では、本実施の形態による合波用グレーティング１２Ｂとして透過型の回折格子を用いる場合を例に挙げる。
【００４４】
図５は、本実施の形態２による合波用グレーティングに角度β＝０°で入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。図５に示すように、透過型の合波用グレーティング１２Ｂは、それが持つ波長選択性（分散）に基づいて、角度β＝０°で入射した入射光Ｌの±ｍ次回折光Ｌ±ｍを、入射光Ｌの波長λに依存した角度α−ｍおよびα＋ｍで回折する。この際、回折角度α±ｍと波長λとの関係は、後述の式３を満足する。なお、式３において、ｍは合波される回折光の次数、Ｎは回折格子における単位長さあたりのスリットの本数（本／ｍｍ）である。ただし、式３において、入射角度βは０°であるため、βに関わる項は省略される。
【００４５】
また、式３において入射角度βと回折角度αとを置き換えても式３を満足する。言いかえれば、入射角度α±ｍで透過型グレーティング１２Ｂにレーザ光を入射させると、回折光は全て回折角度β＝０°で透過する。
【００４６】
【数３】
2011205061.tif 000005
【００４７】
そこで本実施の形態では、合波用グレーティングによって、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では、半導体レーザ１１−１〜１１−５）から出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５を合波する方式を示す。
【００４８】
図６Ａは、複数の半導体レーザのレーザ光を入射角度０°で、合波用グレーティング１２Ｂに入射させ、複数の半導体レーザ光が互いに異なる次数で回折する模式図を示す。詳しく説明すると、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では、半導体レーザ１１−１〜１１−５）から出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５をそれぞれ入射角度β＝０°で合波用透過型グレーティング１２Ｂに入射させ、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５の透過光を回折させる。ここで、互いに異なる次数の回折光は回折角度α１−１−２〜α１−５＋２の方向に回折する。
【００４９】
図６Ｂは、図６Ａの模式図とは逆に、複数の半導体レーザを、それらのレーザ光が異なる入射角度で入射し、回折光が同じ角度０°で回折するように配置した模式図を示す。詳しく説明すると、半導体レーザ１１−１〜１１−５の各々のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５を入射角度α１−１−２〜α１−５＋２で、合波用グレーティング１２Ｂに入射させる。その結果、半導体レーザ１１−１〜１１−５のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５のそれぞれ異なる次数の回折光は回折角度β＝０°となり、合波レーザ光Ｌ２として出力することができる。
【００５０】
半導体レーザ１１−１〜１から出力された互いに異なる波長のレーザ光をそれぞれ、入射角度α１〜αｎで入射させる。同一次数（例えばｍ＝−１）の回折角度０°で回折させる場合は、互い異なる波長の半導体レーザの波長差にのみ回折角度が依存する。したがって、半導体レーザ１１−１〜１から出力されたレーザ光が、波長１０．６μｍに対して波長差Δλが、０．０１９μｍ〜０．０２３μｍと小さい（図３参照）場合は、本実施形態の場合に比べて入射角の差Δαが小さくなる。したがって、この実施形態のメリットは異なる次数の回折光の角度を一致させることによって、入射角度差Δαを大きくすることが可能となる。この結果、合波器１２から半導体レーザ１１−１〜１１−ｎまでの距離をある程度短くした場合でも、隣り合う半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを接触させずに同一平面上に配置することが可能となる。その結果、マスターオシレータシステム１０Ｂを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。なお、図６Ａは、本実施の形態２による合波用グレーティングに入射角度β＝０°で入射した各レーザ光に対する０次〜±２次回折光を模式的に示す図である。図６Ｂは、本実施の形態２によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【００５１】
ここで以下の表１に、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ、入射光Ｌの波長を１０．６μｍとした場合の、回折光の次数ｍと回折角αと隣り合う回折光間の回折角の差Δαとの関係を示す。
【００５２】
【表１】
2011205061.tif 000006
【００５３】
上記表１に示すように、本実施の形態では、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ程度とすることで、隣り合う回折光間の回折角の差Δαを略６°以上とすることが可能となる。これにより、合波器１２（具体的には合波用グレーティング１２Ｂ）に対して十分近接して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステム１０Ｂを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを合波用グレーティング１２Ｂの回折格子面と垂直な軸に対してシンメトリーに配置することが可能であるため、合波用グレーティング１２Ｂに対する半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの配置設計が容易となる。
【００５５】
なお、合波用グレーティング１２Ｂの材料、すなわち、ＣＯ２ガスを主成分とする増幅媒体の複数の増幅波長帯域それぞれに対応したレーザ光Ｌ１を透過させる材料としては、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）などが存在する。ただし、これに限定されず、増幅器に使用する増幅媒体（例えばＣＯ２ガス）の増幅波長帯域に対応したレーザ光を透過可能な材料であれば、如何なるものも適用することができる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態では、上述の実施の形態１と同様に、レーザ光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎのうち少なくとも２つの半導体レーザが、発振波長が互いに異なる波長帯域のレーザ光を出力する。さらに、これら複数の半導体レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。このため、レーザ光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【００５７】
・変形例
また、上述の実施の形態２のように、合波器１２に透過型の回折格子を用いる場合、回折面を形成する溝の形状を制御することで、合波効率の高い合波器１２を実現することが可能である。図７に具体的な実施例として、複数の矩形型の溝１２ａが形成された透過型回折格子である合波用グレーティング１２Ｂ−１を合波器１２として用いる場合を示す。溝１２ａではないメサ状の部分を通過した光Ｌａと溝１２ａの部分を通過した光Ｌｂとの位相差がπとなるように溝１２ａの深さを制御する。これによって、所望の＋ｍ次回折光および−ｍ次回折光の光をそれぞれ強く出現させることが可能となる。その結果、合波効率の高い合波器１２を実現することが可能となる。ここで、合波効率とは、各々の半導体レーザから出力されたレーザ光の光強度に対する合波後の各々の半導体レーザ光の光強度の比率である。
【００５８】
なお、図７は、メサ状の部分を透過した光と溝の部分を透過した光との位相差がπとなる透過型回折格子の一例を示す断面図である。
【００５９】
図８Ａは、入射光Ｌに対する−１次回折光Ｌ−１の回折角をα−１、＋１次回折光Ｌ＋１の回折角をα＋１とした場合の模式図である。逆に、図８Ｂは、入射角度α−１と入射角度α＋１の角度で半導体レーザ光を合波用グレーティング１２Ｂ−１に入射させ、合波用グレーティング１２Ｂ−１により回折角度β＝０°で回折させた場合のマスターオシレータシステム１０Ｂ−１の模式図を示す。詳細に説明すると、レーザ光Ｌ１−１を出力する半導体レーザ１１−１を、合波用グレーティング１２Ｂ−１に対するそのレーザ光Ｌ１−１の入射角がα−１となる角度方向に配置し、レーザ光Ｌ１−２を出力する半導体レーザ１１−２を、合波用グレーティング１２Ｂ−１に対するそのレーザ光Ｌ１−２の入射角がα＋１となる角度方向に配置する。これら半導体レーザ１１−１および１１−２のレーザ光Ｌ１−１およびＬ１−２は合波用グレーティング１２Ｂ−１によって、同じ回折角度β＝０°で回折され合波される。この場合、通常のスリットまたは溝型の回折格子に比べて合波した際の効率が高くなるので、高い光強度の合波レーザ光Ｌ２を得ることが可能となる。
【００６０】
また、合波用グレーティング１２Ｂ−１の材料としては、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）など、増幅器に使用する増幅媒体（例えばＣＯ２ガス）の増幅波長帯域に対応した波長のレーザ光を透過可能な如何なる材料も適用することが可能である。
【００６１】
・実施の形態３
つぎに、本開示の実施の形態３によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマルチラインマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるレーザ装置およびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【００６２】
上述の実施の形態２では、透過型の回折格子（合波用グレーティング１２Ｂ、１２Ｂ−１）を合波器１２に用いていた。これに対し、本実施の形態では、反射型の回折格子を用いることで、±１次回折のみならず、０次回折および±２次回折以上の回折を利用して、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１を合波する。以下、図面を用いて、この原理を説明する。
【００６３】
図９は、本実施の形態３による合波用グレーティングに角度βで入射した入射光に対する０次と±ｍ次回折光を模式的に示す図である。図９に示すように、本実施の形態による反射型の合波用グレーティング１２Ｃは、上述の実施の形態２による透過型の合波用グレーティング１２Ｂ／１２Ｂ−１と同様に、それが持つ波長選択性（分散）に基づいて、入射角度βで入射した入射光Ｌの±ｍ次回折光Ｌ±ｍを、入射光Ｌの波長λに依存した角度±αで回折させる。この際、入射の角度βと回折の角度αと波長λとの関係は、上述の式１を満足する。ここで、０次光は波長に依存しない角度β＝αで反射される。
【００６４】
図１０Ａは、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ（本例ではレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５）をそれぞれ入射角βで合波用グレーティング１２Ｃに入射させた際に出現する回折光の回折角α１−１−２〜α１−５＋２を示す。
【００６５】
逆に、図１０Ｂは、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５の入射角がα１−１−２〜α１−５＋２となるように半導体レーザ１１−１〜１１−５が配置され、それぞれの半導体レーザ光の０次、±１次、±２次の回折光が同一の回折角度βとなるマスターオシレータシステム１０Ｃの模式図を示す。各々の半導体レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−５は入射角α１−１−２〜α１−５＋２で合波用グレーティング１２Ｃに入射する。そして、合波用グレーティング１２Ｃよって各々の０次、±１次、±２次回折光が同じ回折角度βで回折する。つまり、合波用グレーティング１２Ｃによって、それぞれの半導体レーザ光が合波される。
【００６６】
この方式のメリットは実施の形態１の場合に比べて、隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの入射角の差Δαを大きくすることが可能となる。なぜならば、実施の形態１では、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎはそれぞれの入射角度α１−１−２〜α１−５＋２で合波用グレーティングに入射し、同一次数（例えばｍ＝−１）の条件で、同一の回折角度βで回折する（図３参照）。この場合の隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの入射角の差Δαは小さくなる。
【００６７】
本実施の形態３においては、上述の実施の形態２と同様に、合波器１２から半導体レーザ１１−１〜１１−ｎまでの距離をある程度短くした場合でも、隣り合う半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを接触させずに同一平面上に配置することが可能となる。その結果、マスターオシレータシステム１０Ｃを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。
【００６８】
なお、以下の表２に、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ、入射光Ｌの入射角βを２０°、入射光Ｌの波長を１０．６μｍとした場合の、回折光の次数ｍと回折角αと隣り合う回折光間の回折角の差Δαとの関係を示す。
【００６９】
【表２】
2011205061.tif 000007
【００７０】
上記表２に示すように、本実施の形態では、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ程度とすることで、隣り合う回折光間の回折角の差Δαを略６°以上とすることが可能となる。これにより、合波器１２（具体的には合波用グレーティング１２Ｃ）に対して十分近接して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステム１０Ｃを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。
【００７１】
また、本実施の形態では、反射型の回折格子を合波器１２に用いていることから、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが合波レーザ光Ｌ２の出射側に配置される。これにより、合波レーザ光Ｌ２の出力先（本例では再生増幅器２０）の光入射窓を、配列される半導体レーザ１１−１〜１１−ｎに近接して配置することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステム１０Ｃを含むドライバレーザ２をよりコンパクトに設計することが可能となる。さらに、ドライバレーザ２を含むＥＵＶ光生成装置１のさらなる小型化が可能となる。
【００７２】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは少なくとも１つの波長のレーザ光を出力する。これらのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎは合波用グレーティングによって、合波される。この合波用グレーティングは回折格子からなり合波器として機能する。このため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【００７３】
・変形例
また、上述の実施の形態３のように、合波器１２に反射型の回折格子を用いる場合、図１１に示す合波用グレーティング１２Ｃ−１のように、この合波用グレーティング１２Ｃ−１の回折面１２ｓを、使用する波長の光に対する反射率が高い金属等の高反射膜１２ｂでコーティングしてもよい。この高反射膜１２ｂの材料には、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）など、または、これらの金属の合金などを用いることができる。また、高反射膜１２ｂは、上述の金属または合金よりなる多層膜または異なる材料の誘電体からなる多層膜とすることも可能である。なお、図１１は、本実施の形態３の変形例による合波用グレーティングの回折面に形成された溝に垂直な面における断面図である。
【００７４】
・実施の形態４
つぎに、本開示の実施の形態４によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【００７５】
上述の実施の形態３では、反射型の回折格子（合波用グレーティング１２Ｃ、１２Ｃ−１）の回折面に対して斜めの方向へ合波レーザ光Ｌ２が出射するように、合波用グレーティング１２Ｃまたは１２Ｃ−１に対して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが配置されていた。これに対し、本実施の形態では、反射型の回折格子の回折格子面に対して垂直な方向へ合波レーザ光Ｌ２が出射するように、回折格子に対して複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置する。これにより、本実施の形態では、±１次回折のみならず、±２次回折以上の回折を利用して、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１を合波することが可能となる。以下、図面を用いて、この原理を説明する。
【００７６】
図１２は、本実施の形態４において入射角０°で合波用グレーティングに入射した入射光に対する±ｍ次回折光を模式的に示す図である。図１２に示すように、本実施の形態では、合波器１２に、上述の実施の形態３による反射型の合波用グレーティング１２Ｃを用いる。この反射型の合波用グレーティング１２Ｃは、角度β＝０°で入射した入射光Ｌの±ｍ次回折光Ｌ±ｍを、入射光Ｌの波長λに依存した角度±α±ｍで回折させる。この際、角度α±ｍと波長λとの関係は、上述の式３を満足する。
【００７７】
図１３Ａは、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−４）から出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４をそれぞれ入射角度β＝０°で合波用グレーティング１２Ｃに入射させた際に出現する回折光のうち、互いに異なる次数の回折光の回折角α１−１−２〜α１−４＋２を示す模式図である。
【００７８】
逆に、図１３Ｂは、各々の半導体レーザ光が入射角α１−１−２〜α１−４＋２で入射するように、半導体レーザ１１−１〜１１−４が配置され、それぞれの半導体レーザ光の±１次、±２次の回折光が同一の回折角度β＝０°となるマスターオシレータシステムの模式図を示す。レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４の各々の±１次、±２次回折光は同一の回折角度β＝０°で回折する。つまり、それぞれの半導体レーザ光が合波用グレーティングによって合波される。
【００７９】
この方式のメリットは実施の形態１の場合に比べて、隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４の入射角の差Δαを大きくすることが可能となる。なぜならば、実施の形態１では、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４はそれぞれの入射角度α１−１−２〜α１−５＋２で合波用グレーティング入射し、同一次数（例えばｍ＝−１）の条件で、同一の回折角度βで回折する（図３参照）。この場合の隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの入射角の差Δαは小さくなる。本実施の形態４においては、合波器１２から半導体レーザ１１−１〜１１−ｎまでの距離をある程度短くした場合でも、隣り合う半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを接触させずに同一平面に配置することが可能となり、結果的にマスターオシレータシステム１０Ｄを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。
【００８０】
なお、以下の表３に、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ、入射光Ｌの波長を１０．６μｍとした場合の、回折光の次数ｍと回折角αと隣り合う回折光間の回折角の差Δαとの関係を示す。
【００８１】
【表３】
2011205061.tif 000008
【００８２】
上記表３に示すように、本実施の形態では、回折格子の単位長さあたりのスリットの本数Ｎを１０本／ｍｍ程度とすることで、隣り合う回折光間の回折角の差Δαを略６°以上とすることが可能となる。これにより、合波器１２（具体的には合波用グレーティング１２Ｃ）に対して十分近接して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置することが可能となる。この結果、マスターオシレータシステム１０Ｄを含むドライバレーザ２のさらなる小型化が可能となる。
【００８３】
また、本実施の形態では、上述の実施の形態２と同様に、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを、合波用グレーティング１２Ｃの回折面と垂直な軸に対してシンメトリーに配置することが可能であるため、合波用グレーティング１２Ｃに対する半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの配置設計が容易である。
【００８４】
また、本実施の形態では、反射型の回折格子を合波器１２に用いていることから、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが合波レーザ光Ｌ２の出射側に配置される。これにより、上述の実施の形態３と同様に、合波レーザ光Ｌ２の出力先（本例では、再生増幅器２０）の光入射窓を配列される半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの間に配置することが可能となる。この結果、マルチラインマスターオシレータシステム１０Ｄを含むドライバレーザ２をよりコンパクトに設計することが可能となる。
【００８５】
ここで図１４に、反射型の回折格子を用いてレーザ光を回折させた場合の光強度スペクトルを示す。なお、図１４では、ブレーズ角度やスリットの深さを調節していない通常の反射型回折格子を使用した場合を示す。図１４に示すように、反射型の回折格子を使用した場合、０次回折光の光強度を１とすると、±１次回折光の光強度は、約０．９以上であり、±２次回折光の光強度は、約０．５以上である。このことから、回折格子に入射したレーザ光の１０〜２０％の利用効率を実現可能であることが判る。この実施形態のメリットは簡単なグレーティング（溝深さの制御なし、反射スリットの形成のみ等の通常のグレーティング）で、高い利用効率を得ることができることである。
【００８６】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは少なくとも１つの波長のレーザ光を出力する。これらのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎは合波用グレーティングによって、合波される。この合波用グレーティングは回折格子からなり合波器として機能する。このため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【００８７】
・実施の形態５
つぎに、本開示の実施の形態５によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【００８８】
上述の実施の形態２では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎのレーザ光を直接、透過型の回折格子（合波用グレーティング１２Ｂ、１２Ｂ−１）に入射させた場合の実施例を挙げた。すなわち半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎが直接、透過型の合波用グレーティング１２Ｂまたは１２Ｂ−１に入射するように半導体レーザを放射状に配置する必要があった。これに対し、本実施の形態では、レーザ光を出射する半導体レーザと合波用グレーティングとの間にレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎのビーム軸を制御するレンズを介在させる。これにより、本実施の形態では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの配置自由度を向上させることが可能となり、結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザ２を小型化することが可能となる。
【００８９】
図１５は、本実施の形態５によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。図１５に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｅは、透過型の回折格子である合波用グレーティング１２Ｂとレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ（本例ではレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３）を出力する半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−３）との間に、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の光軸を制御するコリメータレンズ１３が配置された構成を備える。なお、合波用グレーティング１２Ｂは、上述の実施の形態２による合波用グレーティング１２Ｂと同一でよい。
【００９０】
半導体レーザ１１−１〜１１−３は、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の出射方向が互いに平行となるように、合波用グレーティング１２Ｂの回折格子面に対して平行な平面上に横並びに配列される。コリメータレンズ１３は、半導体レーザ１１−１〜１１−３から広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３をそれぞれコリメートする。そして、コリメータレンズ１３は、コリメートされたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のそれぞれのレーザ光を合波用グレーティング１２Ｂの回折格子面の同一領域に入射させる。
【００９１】
ここで、コリメータレンズ１３の焦点距離をｆ１とすると、合波用グレーティング１２Ｂと半導体レーザ１１−１〜１１−３とは、例えば互いに焦点距離ｆ１の２倍離間して対向配置される。また、コリメータレンズ１３は、例えば合波用グレーティング１２Ｂと半導体レーザ１１−１〜１１−３との中間位置、すなわち合波用グレーティング１２Ｂおよび半導体レーザ１１−１〜１１−３それぞれと焦点距離ｆ１離間した位置に配置される。
【００９２】
上記の構成により、合波用グレーティング１２Ｂの回折面に形成されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビームスポットを略一致させることが可能となる。
【００９３】
また、半導体レーザ１１−１〜１１−３の位置は、コリメータレンズ１３によってビーム軸変換された後のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビーム軸が、合波用グレーティング１２Ｂに対して上述の式３を満足するように、コリメータレンズ１３の設計光軸に対して平行な方向に調整される。例えば−１次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用される半導体レーザ１１−１の位置は、コリメータレンズ１３によってビーム軸変換された後のレーザ光Ｌ１−１のビーム軸が、合波用グレーティング１２Ｂに対してレーザ光Ｌ１−１を角度β＝０°で入射させた際の−１次回折光の出射方向と一致するように、コリメータレンズ１３の設計光軸に対して平行な方向に調整される。同様に、例えば＋１次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用される半導体レーザ１１−３の位置は、コリメータレンズ１３によってビーム軸変換された後のレーザ光Ｌ１−３のビーム軸が、合波用グレーティング１２Ｂに対してレーザ光Ｌ１−３を角度β＝０°で入射させた際の＋１次回折光の出射方向と一致するように、コリメータレンズ１３の設計光軸に対して平行な方向に調整される。なお、本例では、例えばレーザ光Ｌ１−２の０次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用されるため、半導体レーザ１１−２は、レーザ光Ｌ１−２の出射軸とコリメータレンズ１３の設計光軸とが一致するように配置される。
【００９４】
レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３は、コリメータレンズ１３によってそれぞれコリメートされる。そして、それぞれのコリメートされたレーザ光は、それぞれ合波用グレーティング１２Ｂの回折格子面の同一の領域に、それぞれの入射角度で入射し、同一の回折角度０°で透過回折する。その結果、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３がコリメートされたレーザ光は、コリメータレンズ１３と合波用グレーティングによって、合波レーザ光Ｌ２として出力される。
【００９５】
したがって、本実施の形態における合波レーザ光Ｌ２は、所定の大きさのビーム径のコリメート光である。この所定のビーム径の合波レーザ光Ｌ２は、合波用グレーティング１２Ｂに対して光路の下流側に配置された集光レンズ１４を介することで、集光レンズ１４からこの集光レンズの焦点距離ｆ２離間した位置に集光される。
【００９６】
集光レンズ１４の焦点位置には、再生増幅器２０（図４参照）にレーザ光を導入する光ファイバ１５の光入力端が配置される。したがって、集光レンズ１４の焦点位置に集光された合波レーザ光Ｌ２は、光ファイバ１５を介して再生増幅器２０へ導波される。
【００９７】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。このため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【００９８】
また、本実施の形態によれば、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出射されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの広がり角が比較的大きな場合でも、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを集光して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導入することができる。これにより、再生増幅器２０に入力される合波レーザ光Ｌ２の光強度を強くすることが可能となる。この結果、再生増幅器２０における増幅効率が向上し、たとえば以下のような効果を得ることができる。第１に、再生増幅器に入力されるレーザ光の光強度が高いため、入力レーザ光のパルス波形を略維持した状態で増幅可能となる。第２に、再生増幅器に入力されるレーザ光の光強度が高いため、寄生発振や自励発振が抑制される。第３に、再生増幅後の光強度およびパルス波形を再生増幅器に対して下流側の光路上に配置された増幅器により効率よく増幅することができる。その結果、再生増幅器２０、増幅器３０、プレアンプＰＡおよびメインアンプＭＡ等の省エネルギー化が可能となる。第４に、さらに、ＥＵＶチャンバ４０（図４参照）内でターゲット物質Ｄを照射するパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４の集光性能が維持されるため、安定的に強い光強度のＥＵＶ光Ｌ３を得ることを可能となる。
【００９９】
さらに、本実施の形態によれば、それぞれの半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは、それらのビーム軸が平行になるように配置され、出力されたレーザ光をコリメートしたそれぞれのレーザ光が生成され、それらを合波することができる。そのため、合波用グレーティング１２Ｂに対するコリメータレンズ１３と半導体レーザ１１−１〜１１−ｎとの配置を比較的容易に所望の状態に設計することが可能となる。
【０１００】
・実施の形態６
つぎに、本開示の実施の形態６によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１０１】
上述の実施の形態３では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎのレーザ光を直接、反射型の回折格子（合波用グレーティング１２Ｃ、１２Ｃ−１）に入射させた場合を例に挙げた。すなわち、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎが直接、反射型の合波用グレーティング１２Ｃまたは１２Ｃ−１に入射するように半導体レーザを放射状に配置する必要があった。これに対し、本実施の形態では、半導体レーザから出射されたレーザ光の光路上に、その反射光が合波用グレーティングに入射するように凹面ミラーを配置し、合波用グレーティングまでの光路上にレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎのビーム軸を制御する凹面ミラーを介在させる。
【０１０２】
これにより、本実施の形態では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの配置自由度を向上させることが可能となり、結果、ドライバレーザを含むＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１０３】
図１６は、本実施の形態６によるマスターオシレータシステムの概略構成を模式的に示す。図１６に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｆは、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ（本例ではレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３）を出力する半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−３）からのレーザ光の光路上に、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３を反射すると共に反射後のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビーム軸を制御する凹面ミラー１６が配置された構成を備える。なお、合波用グレーティング１２Ｃは、上述の実施の形態３による合波用グレーティング１２Ｃと同一でよい。
【０１０４】
半導体レーザ１１−１〜１１−３は、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の出射方向が互いに平行となるように、同一平面上で横並びに配置される。凹面ミラー１６は、半導体レーザ１１−１〜１１−３から広がり角を持って出射されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３をそれぞれコリメートする。そして、それぞれのコリメートされたレーザ光は、それぞれ合波用グレーティング１２Ｃの回折格子面の同一の領域に、それぞれの入射角度で入射し、同一の回折角度で反射回折する。その結果、コリメートされたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３は合波用グレーティングによって合波レーザ光Ｌ２として出力される。
【０１０５】
ここで、凹面ミラー１６の焦点距離をｆ１とすると、凹面ミラー１６および半導体レーザ１１−１〜１１−３、ならびに、凹面ミラー１６および合波用グレーティング１２Ｃは、それぞれ例えば互いに焦点距離ｆ１離間して対向配置される。このような構成により、合波用グレーティング１２Ｃの回折面に形成されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビームスポットを略一致させることが可能となる。
【０１０６】
また、半導体レーザ１１−１〜１１−３の位置は、凹面ミラー１６によって高反射された後のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の光軸が合波用グレーティング１２Ｃに対して上述の式３を満足するように、アライメントされる。また、凹面ミラー１６は設計光軸と一致するようにアライメントされる。例えば−１次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用される半導体レーザ１１−１の位置は、凹面ミラー１６によって高反射された後のレーザ光Ｌ１−１のビーム軸が、合波用グレーティング１２Ｃに対してレーザ光Ｌ１−１を角度β＝０°で入射させた際の−１次回折光の出射方向と一致するように、アライメントされる。また、凹面ミラー１６は設計光軸と一致するようにアライメントされる。同様に、例えば＋１次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用される半導体レーザ１１−３の位置は、凹面ミラー１６によって高反射された後のレーザ光Ｌ１−３のビーム軸が、合波用グレーティング１２Ｃに対してレーザ光Ｌ１−３を角度β＝０°で入射させた際の＋１次回折光の出射方向と一致するように、アライメントされる。また、凹面ミラー１６は設計光軸と一致するようにアライメントされる。また、本例では、例えばレーザ光Ｌ１−２の０次回折光が合波レーザ光Ｌ２に使用される。このため、半導体レーザ１１−２は、レーザ光Ｌ１−２の出射軸と設計光軸とが一致するように配置される。ここで、設計光軸はこのマスターオシレータシステム１０Ｆの光学システムの光軸である。
【０１０７】
コリメートされたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３は凹面ミラー１６と合波用グレーティング１２Ｃによって、合波レーザ光Ｌ２として出力される。したがって、本実施の形態における合波レーザ光Ｌ２は、所定のビーム径のコリメート光である。この所定のビーム径の合波レーザ光Ｌ２は、合波用グレーティング１２Ｃに対して光出射側に配置された凹面ミラー１７によって高反射され、凹面ミラー１７の焦点距離ｆ２離間した位置に集光される。
【０１０８】
凹面ミラー１７の焦点位置には、下流側の光路上に配置された再生増幅器２０（図４参照）にレーザ光を導入する光ファイバ１５の光入力端が配置される。したがって、凹面ミラー１７の焦点位置に集光された合波レーザ光Ｌ２は、光ファイバ１５を介して再生増幅器２０へ導波される。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えているため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたマスターオシレータシステムを含むドライバレーザ２およびＥＵＶ光生成装置１を実現することが可能となる。
【０１１０】
また、本実施の形態によれば、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出射されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの広がり角度が比較的大きな場合でも、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを集光して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導波することができる。これにより、再生増幅器２０に入力される合波レーザ光Ｌ２の光強度を強くすることが可能となる。この結果、再生増幅２０における増幅効率が向上することによって、たとえば以下のような効果を得ることができる。第１に、再生増幅器に入力されるレーザ光の光強度が高いため、入力レーザ光のパルス波形を略維持した状態で増幅可能となる。第２に、再生増幅器に入力されるレーザ光の光強度が高いため、寄生発振や自励発振が抑制される。第３に、再生増幅後の光強度およびパルス波形を再生増幅器３０の下流側の光路上の増幅器により効率よく増幅することができる。その結果、再生増幅器２０、増幅器３０、プレアンプＰＡおよびメインアンプＭＡ等の省エネルギー化が可能となる。第４に、さらに、ＥＵＶチャンバ４０（図４参照）内でターゲット物質Ｄを照射するパルス状の増幅レーザ光Ｌ２−４の集光性能が維持されるため、安定的に強い光強度のＥＵＶ光Ｌ３を得ることを可能となる。
【０１１１】
さらに、本実施の形態によれば、それぞれの半導体レーザ１１−１〜１１−ｎはそのビーム軸が平行になるように配置され、出力されたレーザ光をコリメートしたそれぞれのレーザ光が生成され、それらを合波することができる。そのため、合波用グレーティング１２Ｃに対する凹面ミラー１６と半導体レーザ１１−１〜１１−ｎとの配置を比較的容易に所望の状態に設計することが可能となる。
【０１１２】
なお、例えば量子カスケードレーザなどの半導体レーザが出射するレーザ光は、波長が約１０μｍと、不可視光である。このため、目視等で半導体レーザの正確なアライメントを得ることは非常に困難である。そのような場合、例えば可視光の半導体レーザやＨｅ−Ｎｅレーザ等の０次回折光を用いて予め凹面ミラー１６および１７や合波用グレーティング１２Ｃ等の光学素子のアライメント調整を行った後、半導体レーザの配置を行うことで、比較的容易にドライバレーザ２を組むことが可能である。なお、この方法は、本開示の他の実施の形態およびその変形例にも適用可能である。
【０１１３】
・実施の形態７
つぎに、本開示の実施の形態７によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１１４】
上述の実施の形態６では、凹面ミラー１６および１７と合波用グレーティング１２Ｃとを組み合わせた光学系を含む合波器１２を用いることで、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを合波し、かつ、集光させた。これに対し、本実施の形態では、１つの光学素子によって、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを合波し、かつ、集光させる。すなわち、凹面状の球面または楕円面、あるいはトロイダル面上に溝加工された回折格子（後述する凹面型合波用グレーティング１２Ｄ）を合波器１２として用いる。上述のような１つの光学素子によって効率よく複数の半導体レーザ光を合波することができる。その結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１１５】
図１７は、本実施の形態７によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。図１７に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｇは、半導体レーザ１１−１〜１１−２から広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−２を凹面状の球面または楕円面、あるいはトロイダル面に上に溝加工された回折格子である凹面型合波用グレーティング１２Ｄの回折面における同一領域に入射させる。レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−２の±ｍ次回折光（例えば±１次回折光）が凹面型合波用グレーティング１２Ｄにより光ファイバ１５の位置で集光するように、凹面型合波用グレーティング１２Ｄに対して半導体レーザ１１−１〜１１−２を配置する。すなわち、半導体レーザ（１１−１と１１−２）の出射口の回折像が光ファイバ１５の入力端上に重なり合って結像するように凹面型合波用グレーティング１２Ｄを配置する。なお、合波レーザ光Ｌ２の出射方向は、凹面型合波用グレーティング１２Ｄの設計光軸と一致する。なお、凹面型合波用グレーティング１２Ｄの設計光軸は、これの球面または楕円面、あるいはトロイダル面における最下点を通る法線と一致するとする。
【０１１６】
凹面型合波用グレーティング１２Ｄの集光位置には、下流側の光路上に配置された再生増幅器２０（図４参照）にレーザ光を導入する光ファイバ１５の光入力端が配置される。したがって、凹面型合波用グレーティング１２Ｄの集光位置に集光された合波レーザ光Ｌ２は、光ファイバ１５を介して再生増幅器２０へ導波される。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。このため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、凹面ミラーやコリメータレンズ等を必要とせずに、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを集光することによって、光ファイバを経由して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導波することが可能となる。すなわち、１つの光学素子で上述の実施の形態５および６と同様の効果を奏することが可能となる。これにより、図１６の実施例にくらべて、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をさらに小型化することが可能となる。
【０１１９】
・実施の形態８
つぎに、本開示の実施の形態８によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１２０】
上述の実施の形態７では、合波レーザ光Ｌ２が凹面型合波用グレーティング１２Ｄの凹面の最下点を通る法線と平行な方向へ出射するように、凹面型合波用グレーティング１２Ｄに対して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置した。これに対し、本実施の形態では、合波用グレーティング１２Ｄの凹面の最下点を通る法線に対して傾いた方向へ合波レーザ光Ｌ２が出射するように、凹面型合波用グレーティング１２Ｄに対して半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを配置する。これにより、上述の実施の形態７と同様に、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを合波し、かつ、集光するための光学系の構成を１つの光学素子にすることが可能となる。その結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１２１】
図１８は、本実施の形態８によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。図１８に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｈは、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−４）から広がり角を持って出射したレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ（本例ではレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４）が凹面の球面上に溝加工された回折格子である凹面型合波用グレーティング１２Ｄの回折面における同一領域に入射し、且つ、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４の±ｍ次回折光が凹面型合波用グレーティング１２Ｄにより光ファイバ１５の入力端位置で集光するように、凹面型合波用グレーティング１２Ｄに対して半導体レーザ１１−１〜１１−４が配置される。ここで、半導体レーザ１１−１〜１１−４から出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４をそれぞれの入射角度α１１−１〜α１１−４で、凹面型合波用グレーティング１２Ｄに入射させる。そして、それぞれの異なる次数の回折光の回折角度βが同一角度になるように凹面型合波用グレーティング１２Ｄを配置する。すなわち、凹面型合波用グレーティング１２Ｄにより、半導体レーザ１１−１〜１１−４の出射口の回折像が重ね合わせられて光ファイバ１５の入力端に結像するように凹面型合波用グレーティング１２Ｄを配置している。これにより、実施の形態１の場合に比べて、隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４の入射角の差Δαを大きくすることが可能となる。なぜならば、実施の形態１の場合においては、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−４はそれぞれの入射角度α１−１−２〜α１−５＋２で合波用グレーティング入射し、同一次数（例えばｍ＝−１）の条件で、同一の回折角度βで回折する（図３参照）。この場合の隣り合うレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの入射角の差Δαは小さくなるからである。
【０１２２】
本実施の形態８においては、合波器１２から半導体レーザ１１−１〜１１−ｎまでの距離をある程度短くした場合でも、隣り合う半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを接触させずに同一平面上に配置することが可能となり、結果的にマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置のさらなる小型化が可能となる。
【０１２３】
また、凹面型合波用グレーティング１２Ｄで回折された合波レーザ光Ｌ２の集光位置には、下流の光路上の再生増幅器２０（図４参照）にレーザ光を導入する光ファイバ１５の光入力端が配置される。したがって、凹面型合波用グレーティング１２Ｄの集光位置に集光された合波レーザ光Ｌ２は、光ファイバ１５を介して再生増幅器２０へ導波される。
【０１２４】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。このため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１２５】
また、本実施の形態によれば、上述の実施の形態７と同様に、凹面ミラーやコリメータレンズ等を必要とせずに、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを集光して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導波することが可能となる。すなわち、１つの光学素子で上述の実施の形態５および６と同様の効果を奏することが可能となる。これにより、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１２６】
・実施の形態９
つぎに、本開示の実施の形態９によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１２７】
ただし、上述の実施の形態１〜８では、細長い複数のスリットまたは溝が平行に形成された回折格子を合波器１２として用いていた。したがって、上述の実施の形態１〜８では、入射光Ｌに対して合波器１２におけるスリットまたは溝の配列方向と合波器の回折格子面の法線を含む面内で±ｍ次回折光が出現するように合波器が構成されていた。言い換えれば、±ｍ次回折光は、合波器１２におけるスリットの配列方向と合波器の回折格子面の法線を含む面内で伝播するように、合波器１２から２次元的に出射していた。そこで、上述の実施の形態１〜８では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが合波器１２におけるスリットまたは溝の配列方向と合波器の回折格子面の法線を含む面内で２次元配列されていた。
【０１２８】
これに対し、本実施の形態９では、図１９および図２０に示すように、入射光Ｌに対して３次元的に±１次回折光を出射させることが可能な回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＤＯＥ）１２Ｅを合波器１２として用いる。このＤＯＥ１２Ｅには、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用することで、ＺｎＳｅ製の透明な基板の表面に、コリメータレンズの機能と回折格子の機能とを例えば１０．６μｍの波長付近において実現する凹凸パターンが形成されている。なお、図１９は、本実施の形態９によるＤＯＥに角度β＝０°で入射した入射光に対する０次回折光および±１次回折光を模式的に示す図である。図２０は、本実施の形態９においてＤＯＥに入射するレーザ光の０次回折光のビーム軸に垂直な面で出現する±１次回折光の概略配置を示す模式図である。また、本実施の形態では、図１９および図２０に示すように、０次回折光を中心とした六角形の頂点、すなわち互いに６０°の傾きを持ち且つ０次回折光を通るｘライン、ｙラインおよびｚラインと０次回折光を中心とした円との交点にそれぞれ±１次回折光が出現する場合を例に挙げる。
【０１２９】
本実施の形態では、図２１Ａは、それぞれのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７がコリメート光で角度β＝０°でＤＯＥ１２Ｅに入射した後、透過回折したビームの状態の模式図を示す。それぞれの回折光は、図１９及び図２０に示すように、互いに６０°の傾きを持ち且つ０次回折光Ｌ１−１ ０を通るｘライン、ｙラインおよびｚラインと０次回折光Ｌ１−１ ０を中心とした円との交点にそれぞれ±１次回折光（Ｌ１−２−１，Ｌ１−3−１，Ｌ１−4−１，Ｌ１−５＋１，Ｌ１−６＋１，Ｌ１−７＋１）として出現する。これらの回折光はそれぞれ所定の位置で集光する。
【０１３０】
逆に、図２１Ｂは、上記回折光の集光位置にそれぞれ半導体レーザの出力端を配置し、それぞれのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７が、入射角度が０次回折光Ｌ１−１ ０および互いに異なる方位（ｘライン、ｙライン及びｚライン）のそれぞれ±１次回折光（Ｌ１−２−１，Ｌ１−3−１，Ｌ１−4−１，Ｌ１−５＋１，Ｌ１−６＋１，Ｌ１−７＋１）が出現する回折角と同じ角度で入射するように配置される。したがって、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｉでは、各半導体レーザ１１−１〜１１−７から出力されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７が、各々に割り当てられた回折角に対応する角度でＤＯＥ１２Ｅに入射する。この結果、ＤＯＥ１２Ｅからは、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７が合波されたコリメート光である合波レーザ光Ｌ２が出力される。
【０１３１】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−７から出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７をＤＯＥを合波器として用いて合波する構成を備えているため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１３２】
また、本実施の形態によれば、凹面ミラーやコリメータレンズ等を必要とせずに、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を回折させつつ再生増幅器２０へコリメート光化された合波レーザ光Ｌ２として導波することが可能となる。これにより、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。さらに、本実施の形態によれば、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎを３次元的に配列させることが可能となるため、ドライバレーザのさらなるコンパクト化が可能となる。この結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１３３】
・実施の形態１０
つぎに、本開示の実施の形態１０によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１３４】
上述の実施の形態９では、ＤＯＥ１２Ｅは、ＤＯＥ１２Ｅに入射したレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を合波すると共に合波して得られた合波レーザ光Ｌ２をコリメート光化して出力する、いわゆるコリメータレンズの機能を備えている。これに対し、本実施の形態では、図２２Ａに示すＤＯＥ１２Ｆのように、コリメータレンズと集光レンズのような機能を果たす凹凸パターンが、例えばＺｎＳｅ製の透明基板の表面にＭＥＭＳを利用して形成されている。これにより、入射光Ｌに対して３次元的に０次回折光及びそれぞれのｘライン、ｙライン及びｚライン方位の±１次回折光を出射させることが可能なＤＯＥ１２Ｆが実現されている。なお、図２２Ａは、本実施の形態１０による広がり角を持ったレーザ光がＤＯＥ１２Ｆに角度β＝０°で入射した場合の複数の回折光（０次回折光およびそれぞれの方位に対する±１次回折光）を模式的に示す図である。
【０１３５】
図２２Ｂは、本実施の形態１０によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。各半導体レーザ１１−１〜１１−７から出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を各々に割り当てられた方向に対応する入射角でＤＯＥ１２Ｆに入射させる。ここで、図２２Ａにおいて、割り当てられた方向とは、０次回折光Ｌ１−１ ０および互いに異なる方位（ｘライン、ｙライン、ｚライン）のそれぞれの±１次回折光（Ｌ１−２−１，Ｌ１−3−１，Ｌ１−4−１，Ｌ１−５＋１，Ｌ１−６＋１，Ｌ１−７＋１）が出現する回折角の方向である。この割り当てられた方向からそれぞれレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を入射させることによって、ＤＯＥ１２Ｆにより回折角度が同一となってそれぞれのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７が合波される。ここで、ＤＯＥ１２Ｆは、レーザ光を回折させるのと同時に、所定の位置の物体を像として結像させる機能を備えている。ここで、それぞれの半導体レーザの出力口の回折像が光ファイバ１５の入力端に重なりあって結像されるように、それぞれの半導体レーザ１１−１〜１１−７とＤＯＥ１２Ｆと光ファイバ１５とが配置されている。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７をＤＯＥを合波器として用いて合波する構成を備えているため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１３７】
また、本実施の形態によれば、凹面ミラーやコリメータレンズ等を必要とせずに、半導体レーザ１１−１〜１１−７から広がり角を持って出射したレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を回折させ、かつ、集光して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導波することが可能となる。これにより、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。さらに、本実施の形態によれば、上述の実施の形態９と同様に、半導体レーザ１１−１〜１１−７を３次元的に配列することが可能となるため、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザのさらなるコンパクト化が可能となる。この結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１３８】
・実施の形態１１
つぎに、本開示の実施の形態１１によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１３９】
上述の実施の形態１０では、合波レーザ光Ｌ２がＤＯＥ１２Ｆから角度β＝０°で出射するように、各半導体レーザ１１−１〜１１−７がＤＯＥ１２Ｆに対して配置されていた。これに対して本実施の形態では、図２３Ａに示すように広がり角を持ったレーザ光がＤＯＥ１２Ｆに角度βで入射した場合の複数の回折光（０次回折光およびそれぞれの方位に対する±１次回折光）を模式的に示す図である。なお、図２３Ａは、本実施の形態１１によるＤＯＥ１２Ｆに入射角βで入射したレーザ光に対する０次回折光および±１次回折光を模式的に示す図である。
【０１４０】
図２３Ｂは本実施形態１１によるマスターオシレータ１０Ｋの概略構成を示す模式図である。各半導体レーザ１１−１〜１１−７から出射したレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を各々に割り当てられた方向に対応する入射角でＤＯＥ１２Ｆに入射させる。ここで、図２３Ａにおいて、割り当てられた方向とは、０次回折光Ｌ１−１  ０および互いに異なる方位（ｘライン、ｙライン、ｚライン）のそれぞれの±１次回折光（Ｌ１−２−１，Ｌ１−3−１，Ｌ１−4−１，Ｌ１−５＋１，Ｌ１−６＋１，Ｌ１−７＋１）が出現する回折角と同じ角度の方向である。この割り当てられた方向からレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を入射させることによって、ＤＯＥ１２Ｆにより反射回折角度が同一となってそれぞれのレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７が合波される。ここで、ＤＯＥ１２Ｆは、レーザ光を回折させるのと同時に、所定の位置の物体を像として結像させる機能を備えている。ここで、それぞれの半導体レーザの出力口の回折像が光ファイバ１５の入力端に重なりあって結像されるように、それぞれの半導体レーザ１１−１〜１１−７とＤＯＥ１２Ｆと光ファイバ１５とが配置されている。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、光強度の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−７から出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−７を回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えている。そのため、光強度の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１４２】
また、本実施の形態によれば、上述の実施の形態１０と同様に、凹面ミラーやコリメータレンズ等を必要とせずに、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折させ、かつ、集光して再生増幅器２０へ合波レーザ光Ｌ２として導波することが可能となる。これにより、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。さらに、本実施の形態によれば、上述の実施の形態９と同様に、半導体レーザ１１−１〜１１−７を３次元的に配列させることが可能となるため、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザのさらなるコンパクト化が可能となる。この結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１４３】
・実施の形態１２
つぎに、本開示の実施の形態１２によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１４４】
上述の実施の形態１〜１１では、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの出力端に半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの出力端を用いていた。これに対し、本実施の形態では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの出力端に光ファイバ１９−１〜１９−ｎの一方の端を取り付けることで、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの出力端にこの光ファイバ１９−１〜１９−ｎの他方の端を用いる。これにより、本実施の形態１２では、光ファイバ１９−１〜１９−ｎの柔軟性によって半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの配置自由度を向上させることが可能になる。この結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザをさらにコンパクト化する設計が可能になると共に、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１４５】
図２４は、本実施の形態１２によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。図２４に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｌは、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３を出力する半導体レーザ１１−１〜１１−３の出力端に光ファイバ１９−１〜１９−３の一方の端がそれぞれ取り付けられた構成を備える。なお、他の構成は、上述の実施の形態５によるマスターオシレータシステム１０Ｅと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１４６】
それぞれの半導体レーザ光を導波する光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端からレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３が出力される。それぞれの光ファイバから出力されたレーザ光はコリメータレンズ１３によってそれぞれコリメートされる。そして、それぞれコリメートされたレーザ光は合波用グレーティング１２Ｂの回折面上で互いに重なりあう。この際、上述の実施の形態５と同様に、光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端は、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の出射軸が互いに平行となるように、コリメータレンズ１３の前側焦点面を含むライン上に配列される。そして、合波用グレーティング１２Ｂは、回折面がコリメータレンズ１３の後側焦点面と一致するように配置される。
【０１４７】
また、光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端の位置は、上述の実施の形態５における半導体レーザ１１−１〜１１−３と同様に、コリメータレンズ１３によってビーム軸変換された後のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビーム軸が合波用グレーティング１２Ｂに対して上述の式３を満足するように、コリメータレンズ１３の前側焦点面を含むライン上で調整される。この結果、合波用グレーティング１２Ｂの回折面に形成されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビームスポットを重ね合わせることが可能となる。なお、本実施の形態においても、たとえば、コリメータレンズ１３が薄肉レンズ（Ｔｈｉｎ  Ｌｅｎｓ）の場合、コリメータレンズ１３は、合波用グレーティング１２Ｂと光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端との中間位置に配置される。ここで、合波用グレーティング１２Ｂと光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端との距離はコリメータレンズ１３の焦点距離ｆ１の２倍となる。
【０１４８】
以上のように構成することで、本実施の形態によれば、上述の実施の形態５と同様の効果が得られると共に、マスターオシレータシステの設計自由度の向上による更なるコンパクト化が可能になり、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１４９】
・実施の形態１３
つぎに、本開示の実施の形態１３によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１５０】
上述の実施の形態１２では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの出力端に一方の端を取り付けた光ファイバ１９−１〜１９−ｎの他方の端をレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの出力端に用いた構成を、上述の実施の形態５と組み合わせた場合を例に挙げた。これに対し、本実施の形態では、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの出力端に一方の端を取り付けた光ファイバ１９−１〜１９−ｎの他方の端をレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの出力端に用いた構成を、上述の実施の形態６と組み合わせた場合を例に挙げる。
【０１５１】
図２５は、本実施の形態１３によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。図２５に示すように、本実施の形態によるマスターオシレータシステム１０Ｍは、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ（本例ではレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３とする）を出力する半導体レーザ１１−１〜１１−ｎ（本例では半導体レーザ１１−１〜１１−３とする）の出力端に光ファイバ１９−１〜１９−ｎ（本例では光ファイバ１９−１〜１９−３とする）の一方の端がそれぞれ取り付けられた構成を備える。なお、他の構成は、上述の実施の形態６によるマスターオシレータシステム１０Ｅと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１５２】
それぞれの半導体レーザ光を導波する光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端からレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３が出力される。それぞれの光ファイバから出力されたレーザ光は凹面ミラー１６によってそれぞれコリメートされる。そして、それぞれコリメートされたレーザ光は合波用グレーティング１２Ｃの回折面で互いに重なりあう。この際、光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端は、レーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３の出射軸が互いに平行となるように、凹面ミラー１６の前側焦点面を含むライン上に配置される。そして、合波用グレーティング１２Ｃはその回折面が凹面ミラー１６の後側焦点面に一致するように配置される。たとえば、凹面ミラー１６の焦点距離をｆ１とすると、凹面ミラー１６および光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端、ならびに、凹面ミラー１６および合波用グレーティング１２Ｃは、それぞれ例えば互いに焦点距離ｆ１離間して対向配置される。また、光ファイバ１９−１〜１９−３の他方の端の位置は、上述の実施の形態６における半導体レーザ１１−１〜１１−３と同様に、凹面ミラー１６によってビーム軸変換された後のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビーム軸が合波用グレーティング１２Ｃに対して上述の実施の形態２における式３を満足するように、凹面ミラー１６の焦点面を含むライン上で調節される。この結果、凹面ミラー１６は、合波用グレーティング１２Ｃの回折面に形成されるレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３のビームスポットを重ね合わせることが可能となる。
【０１５３】
以上のように構成することで、本実施の形態によれば、上述の実施の形態６と同様の効果が得られると共に、マスターオシレータシステムの設計自由度の向上による更なるコンパクト化が可能になり、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１５４】
・実施の形態１４
つぎに、本開示の実施の形態１４によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置と同様の構成を備える。
【０１５５】
上述の実施の形態１３では、コリメートされたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの合波器１２に、反射型の回折格子である合波用グレーティング１２Ｃを用いていた。また、合波用グレーティング１２Ｃによって合波されたコリメート光である合波レーザ光Ｌ２を、凹面ミラー１７を用いて所定の位置に集光させていた。これに対し、本実施の形態では、図２６に示すように、折面が球面または軸外放物面状に歪曲した回折格子（凹面型合波用グレーティング１２Ｇ）を合波器１２として用いる。これにより、本実施の形態では、上述の実施の形態１３における凹面ミラー１７を省略して、マスターオシレータシステム１０Ｎの構成を簡素化することが可能となる。なお、図２６は、本実施の形態１４によるマスターオシレータシステムの概略構成を示す模式図である。
【０１５６】
以上のように、本実施の形態では、上述の各実施の形態（その変形例を含む）と同様に、強度およびパルス幅の制御が容易な複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力された少なくとも１つの波長のレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを回折格子である合波用グレーティングを合波器として用いて合波する構成を備えているため、強度およびパルス幅の制御が容易で且つ小型化されたレーザ装置であるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を実現することが可能となる。
【０１５７】
また、本実施の形態では、上述の実施の形態７と同様に、半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから広がり角を持って出射されたレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを合波しつつ集光するための光学系の構成を簡素化することが可能となり、結果、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。また、本実施の形態によれば、上述の実施の形態と同様に、マスターオシレータシステムの設計自由度の向上による更なるコンパクト化が可能になると共に、マスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置をより小型化することが可能となる。
【０１５８】
また、上記実施の形態およびその変形例は本開示を実施するための例にすぎず、本開示はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本開示の範囲内であり、更に本開示の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。さらに、上述の各実施の形態およびその変形例は、相互に適宜組み合わせることが可能である。
【０１５９】
さらに、マスターオシレータシステムは、ＣＯ２ガス増幅媒体により増幅可能な少なくとも１つの波長の半導体レーザ光を合波するシステムであるが、これに限定されることなく、たとえば、複数の半導体レーザの中で少なくとも１つの半導体レーザは他の半導体レーザ光の波長と異なる波長のレーザ光を発振し、その他の半導体レーザ光の波長は同一であってもよい。ここで、これら全ての半導体レーザの発振波長は、ＣＯ２レーザ増幅器の複数の増幅領域の波長と一致している。
【０１６０】
・実施の形態１５
つぎに、本開示の実施の形態１５によるマスターオシレータシステムを以下詳細に説明する。なお、本実施の形態１５によるマスターオシレータシステムを含むドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置は、上述の実施の形態によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置のいずれを適用してもよい。以下では、例として、実施の形態１によるドライバレーザおよびＥＵＶ光生成装置を適用した場合を例に挙げる。
【０１６１】
図２７に示すように、ＣＯ２ガス増幅媒体２５ａは、複数の増幅波長帯域（例：モードＰ（１８）、Ｐ（２０）、Ｐ（２２）、Ｐ（２４）、Ｐ（２６）、Ｐ（２８）、Ｐ（３０）等）Ｓ１〜Ｓ７を有する。各々の増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７の幅Δλは、たとえば約０．００１６μｍである。また、各増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７の増幅ゲインは、それぞれ異なる。
【０１６２】
半導体レーザ１１−１〜１１−５から出力されたパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎは、その波長が増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７のいずれかに含まれている期間、増幅される。ここで図２７の破線に示すように、パルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの波長スペクトルプロファイルＳ１０が、モードＰ（２０）からＰ（３０）までをカバーするような幅のブロードなスペクトルプロファイルであると仮定する場合、図２８に示すように、ＣＯ２ガス増幅媒体２５ａによって増幅されたパルスレーザ光は、各々の増幅波長帯域Ｓ２〜Ｓ７のゲイン分布に応じた光強度のパルスレーザ光Ｓ１２〜Ｓ１７として、レーザ増幅部２５から出力される。
【０１６３】
そこで本実施の形態１５では、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎから出力されるパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎのうち、増幅ゲインの小さな増幅波長帯域で増幅されるパルスレーザ光の強度を大きくする。たとえば図２９に例示するように、増幅ゲインが小さい増幅波長帯域Ｓ３およびＳ４に対応する波長で発振する半導体レーザの個数を、増幅ゲインが大きい増幅波長帯域Ｓ２に対応する波長で発振する半導体レーザの個数よりも多くする。これにより、増幅ゲインが小さい増幅波長帯域Ｓ３およびＳ４で増幅されるパルスレーザ光Ｌ１−２〜Ｌ１−５それぞれの光強度を大きくすることが可能となる。この結果、図３０に示すように、増幅ゲインの大きな増幅波長帯域Ｓ２で増幅されたパルスレーザ光Ｌ２１の光強度と、増幅ゲインの小さな増幅波長帯域Ｓ３またはＳ４で増幅されたパルスレーザ光Ｌ２２およびＬ２３の光強度とを略等しくすることが可能となる。
【０１６４】
このように、１つの増幅波長帯域に対応する波長で発振する半導体レーザの個数は、１つに限らず、複数とすることができる。そこで、各増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７に対応させる半導体レーザの個数を適宜選択すれば、増幅後のパルスレーザ光の波長スペクトルプロファイルを種々変形することができる。
【０１６５】
また、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの発振波長を増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７のいずれかに調整することで、レーザ増幅部２５のＣＯ２ガス増幅媒体２５ａで増幅されない波長域での発振に消費されるエネルギーを低減できるため、マスターオシレータシステムでの消費電力を小さくすることが可能となる。
【０１６６】
その他の構成、動作および効果は、上述の実施の形態またはその変形例と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１６７】
・実施の形態１６
また、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎの全てを、１つの増幅波長帯域に対応する波長で発振させてもよい。たとえば図３１に示すように、半導体レーザ１１−１〜１１−３の全てを、増幅波長帯域Ｓ２に対応する波長で発振させてもよい。これにより、たとえば図３２に示すように、増幅ゲインの大きい増幅波長帯域Ｓ２を選択的に用いて効率的にパルスレーザ光を増幅することが可能となる。
【０１６８】
なお、実施の形態１５および１６では、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎがシングル縦モードで発振する場合を例に挙げた。ただし、これに限定されるものではない。たとえば半導体レーザ１１−１〜１１−ｎのいずれか１つ以上がマルチ縦モードで発振してもよい。この場合、マルチ縦モードによる各発振波長それぞれを、ＣＯ２ガス増幅媒体２５ａのいずれかの増幅波長帯域に対応させるとよい。
【０１６９】
・実施の形態１７
また、上述した各実施の形態において、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは、それぞれ同じタイミングでパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを出力してもよい。また、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎが出力するパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの光強度は、等しくなくともよい。たとえば、対応する増幅波長帯域Ｓ１〜Ｓ７の増幅ゲインに応じて、各半導体レーザ１１−１〜１１−ｎに入力する電流パルスの強度を適宜変更してもよい。以下では、たとえば図３３に示すように、増幅波長帯域Ｓ２〜Ｓ４に半導体レーザ１１−１〜１１−３の発振波長を合わせた場合を例に挙げる。
【０１７０】
図３４は、本実施の形態１７による動作を示すタイミングチャートである。まず、図３４（ａ）〜（ｃ）に示すように、各半導体レーザ１１−１〜１１−３に対しては、同じタイミングｔ１で発振トリガＳ３１〜Ｓ３３が与えられる。なお、発振トリガＳ３１〜Ｓ３３は、各半導体レーザ１１−１〜１１−３へ電流パルスＳ４１〜Ｓ４３を入力する電流駆動部（不図示）へ与えられる。電流駆動部は、図３４（ｄ）〜（ｆ）に示すように、入力された発振トリガＳ３１〜Ｓ３３のタイミングｔ１で、各半導体レーザ１１−１〜１１−３に対して予め設定された強度または発振トリガＳ３１〜Ｓ３３の電流強度に相関した強度の電流パルスＳ４１〜Ｓ４３を各半導体レーザ１１−１〜１１−３に入力する。すると、各半導体レーザ１１−１〜１１−３からは、図３４（ｇ）〜（ｉ）に示すように、同じタイミングｔ２にて、各電流パルスＳ３１〜Ｓ３３の強度に応じた光強度のパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３が出力される。これらのパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３は、合波器１２によって合波される。その後、合波後のパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３がレーザ増幅部２５によって増幅されることで、図３４（ｊ）に示すように、タイミングｔ３に、重畳されたパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２３が出力される。ただし、パルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２３の波長は、図３５に示すように、それぞれの増幅波長帯域Ｓ２〜Ｓ４に対応している。
【０１７１】
・実施の形態１８
また、上述した各実施の形態において、複数の半導体レーザ１１−１〜１１−ｎは、それぞれ異なるタイミングでパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎを出力してもよい。たとえば図３６（ａ）〜（ｃ）に示すように、各半導体レーザ１１−１〜１１−３に与える発振トリガＳ３１〜Ｓ３３のタイミングを時間ＴＤずつずれたタイミングｔ１１〜Ｔ１３としてもよい。この場合、図３６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、各半導体レーザ１１−１〜１１−３に電流パルスＳ４１〜Ｓ４３が入力されるタイミングも時間ＴＤずつずれているため、図３６（ｇ）〜（ｉ）に示すように、各半導体レーザ１１−１〜１１−３がパルスレーザ光Ｌ１−１〜Ｌ１−３を出力するタイミングも時間ＴＤずつずれたタイミングｔ２１〜ｔ２３となる。この結果、図３６（ｊ）に示すように、合波および増幅後のパルスレーザ光は、時間ＴＤずつずれている増幅後のパルスレーザ光Ｌ２１〜Ｌ２３を重畳したパルスレーザ光となる。
【０１７２】
その他の構成および動作は、上述の実施の形態またはその変形例と同様であるため、こでは詳細な説明を省略する。
【０１７３】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。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。
【０１７４】
本明細書および添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的ではない」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、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」または「１もしくはそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１７５】
１  ＥＵＶ光生成装置
２  ドライバレーザ
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｂ−１、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、１０Ｌ、１０Ｍ、１０Ｎ  マスターオシレータシステム
１１−１〜１１−ｎ  半導体レーザ
１２  合波器
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｂ−１、１２Ｃ、１２Ｃ−１  合波用グレーティング
１２Ｄ、１２Ｇ  凹面型合波用グレーティング
１２Ｅ、１２Ｆ  ＤＯＥ
１２ａ  溝
１２ｓ  回折面
１３  コリメータレンズ
１４  集光レンズ
１５  光ファイバ
１６、１７  凹面ミラー
２０  再生増幅器
２１  偏光ビームスプリッタ
２２、２７  ＥＯポッケルスセル
２３  λ／４板
２４、２８  共振器ミラー
２５  レーザ増幅部
２５ａ、３０ａ、ＭＡａ、ＰＡａ  ＣＯ２ガス増幅媒体
２６  偏光ビームスプリッタ
３０  増幅器
４０  ＥＵＶチャンバ
４１  ウィンドウ
４２  ＥＵＶ集光ミラー
４２ａ  貫通孔
４３  ＥＵＶ露光装置とのインターフェイス
４４  隔壁
Ｄ  ターゲット物質
Ｌ  入射光
Ｌ１、Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ  レーザ光
Ｌ２  合波レーザ光
Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３、Ｌ２−４  増幅レーザ光
Ｌ３  ＥＵＶ光
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４  高反射ミラー
Ｍ５  軸外放物面ミラー
ＭＡ  メインアンプ
Ｐ１  プラズマ生成サイト
Ｐ２  中間集光点
ＰＡ  プレアンプ
Ｒ１、Ｒ２  リレー光学系
【図１】
2011205061.tif 000009
【図２】
2011205061.tif 000010
【図３】
2011205061.tif 000011
【図４】
2011205061.tif 000012
【図５】
2011205061.tif 000013
【図６Ａ】
2011205061.tif 000014
【図６Ｂ】
2011205061.tif 000015
【図７】
2011205061.tif 000016
【図８Ａ】
2011205061.tif 000017
【図８Ｂ】
2011205061.tif 000018
【図９】
2011205061.tif 000019
【図１０Ａ】
2011205061.tif 000020
【図１０Ｂ】
2011205061.tif 000021
【図１１】
2011205061.tif 000022
【図１２】
2011205061.tif 000023
【図１３Ａ】
2011205061.tif 000024
【図１３Ｂ】
2011205061.tif 000025
【図１４】
2011205061.tif 000026
【図１５】
2011205061.tif 000027
【図１６】
2011205061.tif 000028
【図１７】
2011205061.tif 000029
【図１８】
2011205061.tif 000030
【図１９】
2011205061.tif 000031
【図２０】
2011205061.tif 000032
【図２１Ａ】
2011205061.tif 000033
【図２１Ｂ】
2011205061.tif 000034
【図２２Ａ】
2011205061.tif 000035
【図２２Ｂ】
2011205061.tif 000036
【図２３Ａ】
2011205061.tif 000037
【図２３Ｂ】
2011205061.tif 000038
【図２４】
2011205061.tif 000039
【図２５】
2011205061.tif 000040
【図２６】
2011205061.tif 000041
【図２７】
2011205061.tif 000042
【図２８】
2011205061.tif 000043
【図２９】
2011205061.tif 000044
【図３０】
2011205061.tif 000045
【図３１】
2011205061.tif 000046
【図３２】
2011205061.tif 000047
【図３３】
2011205061.tif 000048
【図３４】
2011205061.tif 000049
【図３５】
2011205061.tif 000050
【図３６】
2011205061.tif 000051