(57)【要約】【課題】各部材のアライメントが不要になるとともに装置を小型化させ、ディレイを高速に行うことが可能なレーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ光発生部と、パルス光をそれぞれ増幅させる光増幅部と、光増幅部により増幅されたパルス光を同軸に重ね合わせるとともに、波長変換光学素子に入射させ波長変換を行う波長変換部を備えたレーザ装置において、入射された方向と異なる方向に反射及び射出させる回転ミラー６４と、回転ミラー６４を回転させるミラー回転部６９と、回転ミラー６４から射出された光を平行光に変換させる第２レンズ６５と、第２レンズ６５を透過した平行光を異なる方向に透過させる透過型回折格子６６と、透過型回折格子６６を透過した光をその光路と同じ光路を反対方向に進むように反射させる平面ミラー６７とを備えた光路長調整部６０が設けられることを特徴とする。【選択図】図４
2011053489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を発生させるパルス光発生部と、
前記パルス光を第１パルス光と第２パルス光とに分割し、分割した光をそれぞれ増幅させる光増幅部と、
前記光増幅部により増幅された第１パルス光と第２パルス光を、同軸に重ね合わせるとともに、波長変換光学素子に入射させ前記第１パルス光及び前記第２パルス光と異なる波長の光を発生させる波長変換部と、
前記光増幅部における前記第１パルス光または前記第２パルス光のいずれかの光が通る位置に設けられ、前記いずれかの光の光路長を調整する光路長調整部とを備え、
前記光路長調整部は、
前記いずれかの光を入射させる反射面を有し、前記光の光軸に対して垂直な向きに回転可能に支持され、前記光を前記反射面に入射させ前記入射の方向と異なる方向に反射及び射出させる回転ミラーと、
前記回転ミラーを前記光軸に対して垂直な向きに回転させるミラー回転部と、
前記回転ミラーにより射出された光を平行光に変換して透過させるレンズと、
前記レンズを透過した平行光の光軸に対して異なる方向を向くように設けられ、前記光軸に対して垂直な方向に延びる反射面を有し、前記レンズを透過した平行光を前記反射面に入射させ前記平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させる光反射部とを備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記光反射部は、前記レンズを透過した平行光を透過させ異なる方向に射出させる透過型回折格子と、前記透過型回折格子を透過した光を、前記光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射させるミラーとを備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記光反射部は、多数の凹凸面を有する反射型回折格子であって、前記レンズを透過した平行光を前記凹凸面に入射させ前記平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外〜可視領域のレーザ光を増幅させ、紫外領域のレーザ光に波長変換して出力するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等の分野での利用を目的として、近年、深紫外レーザの開発が盛んに行われている。特に、小型、高出力、有毒ガスを用いない等の利点を持つ、光ファイバーアンプと波長変換技術を組み合わせた１９３ｎｍ光固体レーザの開発が行われている。このようなレーザを出力するレーザ装置としては、複数の光ファイバーアンプが用いられ、それぞれの光ファイバーアンプで増幅された基本波が波長変換結晶に入射されることにより波長変換されて、１９３ｎｍの光が出力されるものが周知となっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このようなレーザ装置において、複数のファイバーアンプで増幅されたパルス光を重ね合わせるが、波長変換結晶への光の入射位置で複数のパルス光を重ねようとする時、何らかの方法でパルスの発生タイミングを合わせる作業が必要となる。そこで、一般的には、波長変換結晶の光の入射位置にフォトディテクタを配置し、フォトディテクタから発生する電気信号をオシロスコープで観察しながら、ファイバーの長さを調節して、タイミング調整を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０１０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようにファイバーの長さを調節してタイミング調整を行っても数ｍｍ程度の誤差が生じることがある。このため、後述する光ディレイラインを用いて上記誤差を解消させるための微調整（以下では、ディレイと称する）を行う必要がある。図３を用いて、従来の光ディレイライン５０について簡単に説明する。光ディレイライン５０は、基台５１、ブラケット５２ａ，５２ｂ、及び光ファイバー取付部５３ａ，５３ｂとを備えて構成され、光ファイバーの端部を光ファイバー取付部５３ａ，５３ｂにそれぞれ取り付け、ブラケット５２ａとブラケット５２ｂの間の距離を調節することにより、光路長を調整してディレイを行うことができる。
【０００６】
しかし、従来の光ディレイライン５０を用いた場合、ディレイを発生させる際にブラケット５２ａ，５２ｂ等の距離を調節するため何らかの部材を掃引させる必要がある。よって、その掃引のための物理的な空間が必要となるため、ディレイライン本体及び装置全体のサイズが大きくなる。また、掃引に伴いディレイに時間がかかるとともに、光を一旦光ファイバーから取り出し、ブラケット間にてディレイを与えた後再度光ファイバーに入射させる構成となっているため、各部材のアライメントを正確に行わなければならないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、各部材のアライメントが不要になるとともに装置を小型化させ、ディレイを高速に行うことが可能なレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するため、本発明に係るレーザ装置は、パルス光を発生させるパルス光発生部と、パルス光を第１パルス光と第２パルス光とに分割し、分割した光をそれぞれ増幅させる光増幅部と、光増幅部により増幅された第１パルス光と第２パルス光を、同軸に重ね合わせるとともに、波長変換光学素子に入射させ第１パルス光及び第２パルス光と異なる波長の光を発生させる波長変換部と、光増幅部における第１パルス光または第２パルス光のいずれかの光が通る位置に設けられ、いずれかの光の光路長を調整する光路長調整部とを備え、光路長調整部は、いずれかの光を入射させる反射面を有し、光の光軸に対して垂直な向きに回転可能に支持され、光を反射面に入射させ入射の方向と異なる方向に反射及び射出させる回転ミラーと、回転ミラーを光軸に対して垂直な向きに回転させるミラー回転部と、回転ミラーにより射出された光を平行光に変換して透過させるレンズと、レンズを透過した平行光の光軸に対して異なる方向を向くように設けられ、光軸に対して垂直な方向に延びる反射面を有し、レンズを透過した平行光を反射面に入射させ平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させる光反射部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
なお、上記光反射部は、レンズを透過した平行光を透過させ異なる方向に射出させる透過型回折格子と、透過型回折格子を透過した光を、光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射させるミラーとを備えて構成されることが好ましいが、多数の凹凸面を有する反射型回折格子として、レンズを透過した平行光を凹凸面に入射させ平行光の光路と同じ光路を反対方向に進むように反射及び射出させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーザ装置によれば、回転ミラー及び光反射部を備え、ミラー回転部により回転ミラーを回転させて光路長を変更するとともに光反射部により光を同じ光路を通るように反射させることが可能となっているため、各部材のアライメントが不要となり、装置を小型化し高速にディレイを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明におけるレーザ装置の概要構成を示す図である。
【図２】上記レーザ装置における波長変換部の構成図である。
【図３】従来の光ディレイラインの概要構成を示す図である。
【図４】上記レーザ装置における第１実施形態の光路長調整部を示す図である。
【図５】上記レーザ装置における第２実施形態の光路長調整部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に例示する光源装置は、半導体デバイス製造用の露光装置、各種の光学式検査装置。レーザ治療装置等に好適に用いられるものである。レーザ装置１の概要構成図を図１に示しており、レーザ装置１は、パルス光を発生するパルス光発生部１０と、パルス光発生部１０により発生されたパルス光を複数に並列分岐し各々増幅して射出する光増幅部２０と、並列増幅された複数のパルス光を同軸に重ね合わせて和周波発生により高調波を発生させる波長変換部３０とを備えて構成される。
【００１３】
パルス光発生部１０は、赤外〜可視領域において所定波長のレーザ光（シード光とも称する）を発生するレーザ光源１１と、レーザ光源１１により発生されたシード光の一部を切り出して、切り出された短パルス状のシード光（以下、便宜的に「パルスシード光」と称する）を出力する光変調器１２とを備えて構成される。レーザ光源１１は、狭帯域化された単一波長のシード光を出力するが、レーザ光源１１としては、例えば波長が１．５４７［μｍ］の単一波長のシード光を発生させる分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ半導体レーザ）を用いることができる。ＤＦＢ半導体レーザは、励起電流の波形を制御することにより任意の強度でＣＷ発振またはパルス発振させることができる。レーザ装置１では、繰り返し周波数２[ＭＨｚ]、パルス幅１〜２[ｎｓｅｃ]の単一波長のシード光Ｌｓを発生させるようになっている。
【００１４】
光変調器１２は、レーザ光源１１により発生されたシード光Ｌｓの一部を時間的に切り出し、切り出されたパルスシード光を光増幅部２０に射出する。光変調器１２としては、例えば、電気光学変調器（ＥＯＭ）が用いられる。光変調器１２は、図示省略する制御装置によりレーザ光源１１と同期制御され、レーザ光源１１から射出されたパルス幅１〜２[ｎｓｅｃ]のシード光から、パルス幅０．３[ｎｓｅｃ]程度の光パルスを切り出し、切り出されたパルスシード光Ｌｐが光増幅部２０に射出されるようになっている。
【００１５】
光増幅部２０は、パルス光発生部１０から射出されたパルスシード光Ｌｐを複数に並列分岐する光分割部２５と、分岐されたパルス光を各々増幅して射出する複数のファイバー光増幅器２１，２２，２３とを備えて構成される。本実施形態では、パルス光発生部１０から射出されたパルスシード光Ｌｐは、光分割部２５により３つに並列分岐された後、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３に入射される。そして、各ファイバー光増幅器２１，２２，２３により増幅され、増幅された光が波長変換部３０に出力される。以下では、第１ファイバー光増幅器２１により増幅された光を「第１パルス光Ｌａ1」、第２ファイバー光増幅器２２により増幅された光を「第２パルス光Ｌａ2」、第３ファイバー光増幅器２３により増幅された光を「第３パルス光Ｌａ3」と称する。なお、波長１．５[μｍ]帯の赤外光を増幅する第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３としては、例えば、エルビウム（Ｅｒ）・ドープ・ファイバー光増幅器（ＥＤＦＡ）が用いられる。なお、波長１．１[μｍ]帯の赤外光を増幅する場合には、イットリビウム（Ｙｂ）・ドープ・ファイバー光増幅器（ＹＤＦＡ）が用いられることもある。
【００１６】
波長変換部３０は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶等の波長変換光学素子を備えて構成され、光増幅部２０から射出された複数のパルス光を同軸に重ね合わせて波長変換光学素子に入射させ、和周波発生により高調波を発生させる。このように、複数のパルス光を同軸に重ね合わせ、和周波発生により高調波を発生させる波長変換光学系には種々の態様がある。波長１．５[μｍ]帯の赤外領域のレーザ光を、その８倍波に相当する波長１９３[ｎｍ]の紫外領域のレーザ光に波長変換する波長変換部３０について、図２を参照しながら説明する。なお、図２において、光路上に楕円形で示すものはコリメータレンズまたは集光レンズであり、これらの説明は省略する。また、上下方向の矢印で示すものはＰ偏光を、○中に点のある印はＳ偏光を示し、基本波をω、そのｎ倍波をｎωで示す。
【００１７】
波長変換部３０は、６つの波長変換光学素子３１〜３６を備え、３つの光路により構成される。第１ファイバー光増幅器２１により増幅され波長変換部３０に入射された周波数ωの第１パルス光Ｌａ1（基本波）は、ω→２ω→３ω→５ωの順に波長変換される。第２ファイバー光増幅器２２により増幅され波長変換部３０に入射された周波数ωの第２パルス光Ｌａ2（基本波）は、ω→２ωに波長変換される。そして、上記５ωの５倍波と２ωの２倍波の和周波発生により７倍波７ωが発生され、この７倍波と第３ファイバー光増幅器２３により増幅された周波数ωの第３パルス光Ｌａ3（基本波）の和周波発生により８倍波８ωが発生される。
【００１８】
第１ファイバー光増幅器２１から射出され、波長変換部３０に入射されたＰ偏光の第１パルス光Ｌａ1は、波長変換部３０に集光入射され、Ｐ偏光の２倍波（２ω）を発生させる。発生した２倍波と波長変換光学素子３１を透過した基本波は、波長変換光学素子３２に集光入射され、和周波発生によりＳ偏光の３倍波（３ω）が発生する。波長変換光学素子３１及び３２としては、例えばＰＰＬＮ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶、ＬＢＯ結晶等を用いることができる。
【００１９】
波長変換光学素子３２から発生したＳ偏光の３倍波と、波長変換光学素子３２を透過したＰ偏光の基本波及び２倍波は、２倍波波長板４１を透過して、２倍波だけをＳ偏光に変換する。２倍波波長板４１としては、例えば結晶の光学軸と平行にカットした一軸性の結晶の平板からなる波長板が用いられる。上記のようにＳ偏光に変換された２倍波と、波長変換光学素子３２から発生したＳ偏光の３倍波は、波長変換光学素子３３に集光入射され、和周波発生によりＰ偏光の５倍波（５ω）が発生する。この５倍波を発生させる波長変換光学素子３３としては、例えばＬＢＯ結晶が用いられるが、ＢＢＯ結晶、ＣＢＯ結晶等を用いることもできる。波長変換光学素子３３から射出される５倍波は、ウォークオフの影響を受けて断面が楕円形になっている。そこで、波長変換光学素子３３の後方に設けられた２枚のシリンドリカルレンズ４２ｖ，４２ｈにより、上記５倍波の楕円形の断面形状が円形に整形され、ダイクロイックミラー４３に入射されるようになっている。
【００２０】
第２ファイバー光増幅器２２から射出され、波長変換部３０に入射されたＰ偏光の基本波（第２パルス光Ｌａ2）は、波長変換光学素子３４に集光入射され、Ｐ偏光の２倍波（２ω）を発生させる。波長変換光学素子３４により発生された２倍波は、ダイクロイックミラー４４に入射される。２倍波発生用の波長変換光学素子３４としては、例えば、ＰＰＬＮ結晶、ＬＢＯ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶等を用いることができる。
【００２１】
第３ファイバー光増幅器２３から射出されたＳ偏光の基本波（第３パルス光Ｌａ3）は、波長変換されることなくダイクロイックミラー４４に入射される。ダイクロイックミラー４４は、基本波の波長帯域の光を透過し、２倍波の波長帯域の光を反射させるように構成されており、ダイクロイックミラー４４を透過したＳ偏光の基本波と、ダイクロイックミラー４４に反射されたＰ偏光の２倍波とが同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー４３に入射される。ダイクロイックミラー４３は、基本波及び２倍波の波長帯域の光を透過させ、５倍波の波長帯域の光を反射するように構成されており、このダイクロイックミラー４３を透過したＳ偏光の基本波及びＰ偏光の２倍波と、ダイクロイックミラー４３で反射されたＰ偏光の５倍波とが同軸に重ね合わされて波長変換光学素子３５に入射される。
【００２２】
波長変換光学素子３５では、Ｐ偏光の２倍波（２ω）とＰ偏光の５倍波（５ω）による和周波発生が行われ、７倍波（７ω）が発生される。７倍波発生用の波長変換光学素子３５としては、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。波長変換光学素子３５から発生したＳ偏光の７倍波（７ω）と、波長変換光学素子３５を透過したＳ偏光の基本波（ω）は、波長変換光学素子３６に入射され、和周波発生によりＰ偏光の８倍波（８ω）が発生する。８倍波発生用の波長変換光学素子３６としては、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。なお、波長変換光学素子３６から出力される光には、上記８倍波以外に、波長変換光学素子３６を透過した基本波や２倍波等が含まれるが、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ、プリズム等を使用することにより、これらを分離、除去することができる。
【００２３】
以上のように、光増幅部２０から出力された波長１．５４７［μｍ］の赤外領域のレーザ光が波長変換部３０において順次波長変換され、波長変換部３０から波長１９３［ｎｍ］の紫外領域のレーザ光Ｌｖが出力される。このように、ダイクロイックミラー４３により５倍波、２倍波及び基本波が同軸に重ね合わせられ、７倍波発生用の波長変換光学素子３５において５倍波と２倍波の和周波発生、８倍波発生用の波長変換光学素子３６において７倍波と基本波の和周波発生が行われる。なお、波長変換部３０の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば、いずれも本出願人に係る、特開２００４−８６１９３号公報に開示した構成、国際公開２００５−１１６７５１号公報に開示した構成などを適用することができる。
【００２４】
ところで、上述したように、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３によりそれぞれパルス光が出力されるが、これらのパルス光は、波長変換部３０に入射させる位置（例えば、図１における位置ＡまたはＢ）で重ね合わされる。重ね合わせの際に波長変換の効率が低下しないようにするため、それぞれのパルス光のタイミングを調整する必要があるが、この方法としては、図１の位置ＡまたはＢに、フォトディテクタ（光電変換素子）を配置し、このフォトディテクタから出力される電気信号の波形をオシロスコープにより観察しながらファイバーの長さの調整を行うことが挙げられる。このとき、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３におけるファイバー長の調整は、数ｍｍ程度の誤差が生じることがあるため、後述する光ディレイラインを用いて微調整（以下では、ディレイと称する）を行う必要がある。光ディレイラインは、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３のうちいずれかの上流側または下流側（例えば、図１におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかの位置）に設置して、機械的または電気的にディレイを行うことができるようになっている。
【００２５】
一般的な光ディレイライン５０の態様を図３に示す。図３のように、光ディレイライン５０は、基台５１と、ブラケット５２ａ，５２ｂと、光ファイバー取付部５３ａ，５３ｂとを備えて構成され、ブラケット５２ａ，５２ｂは、それぞれ、基台５１の上方に、一方向（図３の紙面の左右方向）にのみ移動可能な状態で支持されている。光ファイバー取付部５３ａ，５３ｂは、光ファイバーの端部をブラケット５２ａ，５２ｂそれぞれに取付可能に構成され、ブラケット５２ａに取り付けられた光ファイバからブラケット５２ｂに取り付けられた光ファイバに光を伝搬させることができる。また、ブラケット５２ａとブラケット５２ｂとを掃引してその間の距離を調節することにより、ディレイを行うことが可能となっている。
【００２６】
しかし、一般的な光ディレイライン５０には、以下Ｉ〜IIIの問題点がある。Ｉ：ディレイ量に相当する物理的な距離差が必要になるため、光ディレイライン本体のサイズが大きくなりレーザ装置１自体のサイズも大きくなる。II：ディレイを発生させるためにはブラケット５２ａ，５２ｂ等何らかの部品を掃引する必要があり、大きいディレイ量を発生させるためには大きい掃引量が必要となり、結果としてディレイにかかる時間が長くなる。III：パルス光を光ファイバーから空間中に取り出し、ディレイを与えた後再び光ファイバーに入射させる、という構成を用いているため、各部品のアライメントを正確に行う必要がある。以下でこのＩ〜IIIの問題を解消するための２つの実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）について説明する。
【００２７】
まず、第１実施形態においては、光ディレイライン５０の代わりに、光路長調整部６０を用いている。光路長調整部６０は、光ディレイライン５０と同様に、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３のうちいずれかの上流側または下流側に設置することが可能となっており、図４に示すように、サーキュレータ６２と、第１レンズ６３と、回転ミラー６４と、第２レンズ６５と、透過型回折格子６６と、平面ミラー６７、ミラー回転部６９とを備えて構成されている。なお、図４及び後述する図５に示す各部材の間に設けられる直線または曲線は光路を示しており、回転ミラー６４により反射された光の光路は回転ミラー６４の回転により変化するため（後に詳述）、図４では回転ミラー６４の回転により変化した光路をそれぞれＡ，Ａ′，Ａ″のように示している。
【００２８】
サーキュレータ６２は、３個のポート（ポート１、２、３）を有する３ポートサーキュレータと称される光学部品であり、図４に示すように、ポート１に入射された光はポート２から射出され、ポート２に入射された光はポート３から射出されるように構成されている。光路長調整部６０が第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３の上流側（図１における位置Ｃまたは位置Ｄ）に設けられている場合は、光分割部２５により分割された光がポート１に入射され、その後ポート３から射出された光は、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３に向かって射出されるようになっている。また、光路長調整部６０が第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３の下流側（図１における位置Ａまたは位置Ｂ）に設けられている場合は、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３により増幅された光がポート１に入射され、その後ポート３から射出された光は、波長変換部３０に向かって射出されるようになっている。
【００２９】
第１レンズ６３は、サーキュレータ６２のポート２から射出された光を集光する位置に設けられ、集光した光の焦点位置に反射面が位置するように回転ミラー６４が設けられている。また、第１レンズ６３を透過した光は空間中に射出されるようになっている。回転ミラー６４は、ミラー回転部６９により、第１レンズ６３により集光された光の光軸に対して垂直な方向に延びる軸を中心に回転可能に支持されており、第１レンズ６３により集光され回転ミラー６４により反射された光は、例えば９０度折り曲げられて第２レンズ６５に向かって射出されるようになっている。なお、回転ミラー６４により反射された光の光路については、ミラー回転部６９により回転ミラー６４を回転させることにより、例えば、図４に示す光路Ａから光路Ａ′に変化させたり、光路Ａから光路Ａ″に変化させたりすることができるようになっており、これにより後に詳述する第２レンズ６５及び透過型回折格子６６の光の入射位置も例えばＡ，Ａ′，Ａ″のように変化し、結果として回転ミラー６４の回転角度によって、光路の長さを変化させることが可能になっている。
【００３０】
第２レンズ６５は、回転ミラー６４により反射された光を透過させた後透過型回折格子６６に向かって射出させる。透過型回折格子６６は、入射された光をその進行方向と異なる方向（例えば、進行方向に対して９０度曲がった方向）に透過、射出させるように構成されている。平面ミラー６７は、図４のように、その反射面が透過型回折格子６６から射出された光の光軸に対して直交するように設けられている。よって、透過型回折格子６６から射出され、平面ミラー６７により反射された光は、反射される前と同じ光路を通って、図４に示すように、透過型回折格子６６、第２レンズ６５、回転ミラー６４、第１レンズ６３を経由してサーキュレータ６２のポート２に入射されるようになっている。そして、ポート２に入射された光は、上述したように、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３または波長変換部３０に向かって射出される。なお、上記では透過型回折格子６６から射出された光を平面ミラー６７が反射させる例について示したが、これに限定されることはなく、入射された光をその経路と同じ経路を進むように反射させる部材（例えば、ミラーアレイなど）であれば平面ミラー６７に代用することができる。
【００３１】
以上のような構成の光路長調整部６０において、第１レンズ６３に入射された光は、回転ミラー６４及び透過型回折格子６６によりその光路を折り曲げられた後平面ミラー６７により反射され、また、透過型回折格子６６及び回転ミラー６４により上記同様に光路を折り曲げられた後に再び第１レンズ６３に入射されるようになっており、光路が合計４回折り曲げられるようになっている。そして、光路が折り曲げられる前後に回転ミラー６４の回転によりその光路を図４のＡ，Ａ′，Ａ″のように変化させることができるようになっている。従って、回転ミラー６４を回転させるだけで光路の長さを変化させることが可能になり、掃引によって光路の長さを変化させる従来の光ディレイライン５０と比較しても、ディレイを高速で行うことができその時間を短縮させることができるため、上記IIの問題を解消することができる。
【００３２】
また、第１レンズ６３から射出された光が、回転ミラー６４、第２レンズ６５、透過型回折格子６６、及び平面ミラー６７を経由して、再び第１レンズ６３に入射されるまで合計４回折り曲げられるため、回転ミラー６４を少し回転させただけでも大きいディレイ量を発生させることができる。従って、ディレイ量に相当する物理的な距離差は不要となり、光ディレイライン本体、そしてレーザ装置１自体の小型化を実現でき上記Iの問題を解消することができる。更に、光路長調整部６０では、何らかの部品を掃引させる必要がなく回転ミラー６４を回転させるだけでディレイを発生させることができるため、光ディレイライン５０のように各部品のアライメントを行う必要がなくなり上記IIIの問題を解消することができる。
【００３３】
第２実施形態においては、第１実施形態の光路長調整部６０の代わりに、図５に示すような光路長調整部７０を用いている。光路長調整部７０は、光路長調整部６０と同様に、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３のうちいずれかの上流側または下流側に設置することが可能となっており、図５に示すように、サーキュレータ７２と、第１レンズ７３と、回転ミラー７４と、第２レンズ７５と、反射型回折格子７６と、回転駆動機構７９とを備えて構成されている。なお、回転ミラー７４により反射された光の光路は回転ミラー７４の回転により変化するため（後に詳述）、図５では回転ミラー７４の回転により変化した光路をＢ，Ｂ′，Ｂ″のように示している。
【００３４】
サーキュレータ７２、第１レンズ７３、回転ミラー７４、第２レンズ７５、回転駆動機構７９は、それぞれ、第１実施形態のサーキュレータ６２、第１レンズ６３、回転ミラー６４、第２レンズ６５、ミラー回転部６９と構成及び機能が同一であるため、それらの詳細な説明は省略する。第２レンズ７５は、回転ミラー７４により反射された光を透過させた後反射型回折格子７６に向かって射出するように設けられている。反射型回折格子７６は、微細な凹凸面を有し、当該凹凸面が第２レンズ７５を透過した光の光路に対して対向するように設けられている。よって、第２レンズ７５から射出された光は、反射型回折格子７６に入射され、入射された時の光路と同じ光路を通って、反射型回折格子７６から反射及び射出される。反射型回折格子７６から射出された光は、図５に示すように、第２レンズ７５、回転ミラー７４、第１レンズ７３を通ってサーキュレータ７２のポート２に入射され、第１、第２、第３ファイバー光増幅器２１，２２，２３または波長変換光学系に向かって射出される。
【００３５】
上記のような構成の光路長調整部７０においては、第１レンズ７３から射出された光が、回転ミラー７４によりその光路を折り曲げられた後反射型回折格子７６により反射され、再度回転ミラー７４によりその光路を折り曲げられた後に再び第１レンズ７３に入射されるようになっており、光路が合計２回折り曲げられるようになっている。そして、回転ミラー７４の回転によりその光路を図５のＢ，Ｂ′，Ｂ″のように変更することができるようになっている。従って、回転ミラー７４を回転させるだけで光路の長さを変化させることが可能になり、第１実施形態と同様に、光ディレイライン５０と比較してディレイを高速で行うことができその時間を短縮させることができるため、上記IIの問題を解消することができる。
【００３６】
また、第１実施形態と同様、ディレイ量に相当する物理的な距離差は不要となり、装置全体を小型化させることが可能になるため、上記Ｉの問題を解消することができる。更に、部品を掃引させる必要がなく回転ミラー７４を回転させるだけでディレイを発生させることができるため、第１実施形態と同様の理由で上記IIIの問題を解消することができる。
【００３７】
さらに、第２実施形態の光路長調整部７０では、第１実施形態の透過型回折格子６６と異なり、反射型の反射型回折格子７６を用いており反射型回折格子７６自体が光を反射させているため、光路が折り曲げられる回数が第１実施形態より少なく、ディレイの速度は第１実施形態よりも劣る。しかし、平面ミラーを設ける必要がなく部品点数を第１実施形態よりも少なくすることができるため、装置全体の小型化という観点では第２実施形態の方が有利である。なお、第２実施形態においては反射型回折格子７６が光を反射させる例について説明したが、反射型回折格子７６に限定されることはなく、入射された光をその経路と同じ経路を進むように反射させる部材（例えば、ミラーアレイなど）であれば反射型回折格子７６に代用することができる。
【００３８】
以上、上述した各実施形態においては、回折格子及び回転ミラーを設け、回転ミラーを回転させ光路の長さを変化させることにより、従来のディレイラインと比較して高速にディレイを行うことができ、また、部品を掃引させる機構が不要になるため、装置を小型化させることができる。
【００３９】
なお、上述した各実施形態においては、本発明に係る光路長調整部６０または７０を、１９３ｎｍの固体レーザの光学システムに応用させる例について説明したが、本発明の応用範囲はこれに限定されることはなく、光ディレイラインを利用する全ての光学システムへ応用することが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｌａ１    第１パルス光                  Ｌａ２  第２パルス光
１    レーザ装置                      １０    パルス光発生部
２０    光増幅部                        ３０    波長変換部
６０    光路長調整部（第１実施形態）    ６４    回転ミラー（第１実施形態）
６５    第２レンズ（レンズ、第１実施形態）
６６    透過型回折格子                  ６７    平面ミラー（ミラー）
６９    ミラー回転部（第１実施形態）    ７０    光路長調整部（第２実施形態）
７４    回転ミラー（第２実施形態）      
７５    第２レンズ（レンズ、第２実施形態）
７６    反射型回折格子                  ７９    ミラー回転部（第２実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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