(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波を発生させる基本波発生手段と、
非線形光学素子を用いた光共振器を備え、上記基本波発生手段より発生した基本波を上記非線形光学素子の内部に入射させ、この非線形光学素子の内部で発生した高調波を非線形光学素子の出射面から出射させて上記光共振器の外部に取り出す高調波発生手段と、
上記非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波の強度を検出する検出手段とを備え、
上記非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波を当該非線形光学素子の外部に出射させる面が、光拡散面とされているレーザ光発生装置。
【請求項２】
上記非線形光学素子の出射面が、上記非線形光学素子の内部に入射した基本波の光軸に対してほぼブリュースター角をなすように成形されている請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項３】
上記検出手段により検出された高調波の強度に基づいて、当該レーザ光発生装置から出射される高調波の出力を制御する出力制御手段を備える請求項１記載のレーザ光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非線形光学素子を用いて波長変換を行い、特定波長のレーザ光を発生させるようにしたレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光共振器を用いた波長変換により、基本波の第２高調波を発生させ、或いは和周波混合を行って、所望の波長のレーザ光を得る技術が広く知られている（A.Ashkin,G.D.Boyd,and J.M.Dziedzic,"Resonant Optical second harmonic generation and mixing,"IEEE J.Quant.Electron.,vol.QE-2,pp.109-124,1966.参照）。
【０００３】
近年では、このような技術を利用して波長が２６６ｎｍの連続波の深紫外レーザ光を長時間安定的に出射するレーザ光発生装置が実用化されるに至っている。このレーザ光発生装置は、図６に示すように、例えばＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よりなる非線形光学素子１０１を用いた光共振器１００を備え、波長が５３２ｎｍのグリーンレーザ光を、基本波として光共振器１００内に入射させ、このグリーンレーザ光を光共振器１００の内部で共振させることによって、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光を得るようにしている。
【０００４】
詳述すると、このレーザ光発生装置では、光共振器１００の内部に基本波として入射したグリーンレーザ光が、第１のミラー１０２を透過して非線形光学素子１０１の内部に入射し、この非線形光学素子１０１の内部を伝搬して非線形光学素子１０１の出射面１０１ａから出射される。非線形光学素子１０１の外部に出射されたグリーンレーザ光は、第２乃至第４のミラー１０３，１０４，１０５により順次反射され、更に第１のミラー１０１により反射されて、非線形光学素子１０１の内部に再度入射する。このとき、基本波であるグリーンレーザ光が非線形光学素子１０１の内部の位相整合条件が満たされた光路を通過する過程で、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光が発生する。非線形光学素子１００の内部で発生した深紫外レーザ光は、非線形光学素子１０１の出射面１０１ａから出射され、第２のミラー１０３を透過して、光共振器１００の外部に取り出される。そして、光共振器１００から取り出された深紫外レーザ光が、レーザ光発生装置から出射されることになる。
【０００５】
ところで、以上のようなレーザ光発生装置においては、当該レーザ光発生装置から出射される深紫外レーザ光の出力をモニタリングすることが望まれる。レーザ光発生装置から出射される深紫外レーザ光の出力をモニタリングしておけば、モニタリングした結果に基づいて当該レーザ光発生装置に生じた劣化の度合いを判断でき、また、モニタリングした結果をレーザの制御にフィードバックすることにより、深紫外レーザ光の出力を一定に保つ、或いは、深紫外レーザ光の出力を所望の値に制御するといったレーザ制御を適切に行うことが可能となる。
【０００６】
そこで、上述したレーザ光発生装置においては、光共振器１００から取り出された深紫外レーザ光の光路上に部分透過ミラー１０６、光拡散板１０７、光検出器１０８をそれぞれ配設し、部分透過ミラー１０６を透過した一部の深紫外レーザ光を、光拡散板１０７を介して光検出器１０８に入射させ、この光検出器１０８に入射した一部の深紫外レーザ光の強度を検出することで、深紫外レーザ光の出力をモニタリングするようにしている。ここで、光拡散板１０７は、光検出器１０８に入射する深紫外レーザ光の光密度を低下させるためのものである。すなわち、光検出器１０８には一般にシリコン素子が用いられており、このシリコン素子に入射する深紫外レーザ光の光密度が高いと、このシリコン素子の急激な劣化を招くことになる。そこで、上述したレーザ光発生装置においては、光検出器１０８の前段に光拡散板１０７を配設し、光検出器１０８に入射する深紫外レーザ光の光密度を低下させるようにしている。
【０００７】
以上のような方法で深紫外レーザ光の出力をモニタリングする場合、光共振器１００から取り出され、部分透過ミラー１０６により反射された深紫外レーザ光が、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部に出射されることになる。ここで、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力は、部分透過ミラー１０６を透過して光検出器１０８により検出される一部の深紫外レーザ光の強度に比例している。したがって、部分透過ミラー１０６を透過した一部の深紫外レーザ光の強度を光検出器１０８により検出することで、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力をモニタリングすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような方法では、光共振器１００から取り出された深紫外レーザ光の一部が出力モニタ用の光として用いられることになるので、その分だけ有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力が低下するという問題がある。換言すると、上述したように、非線形光学素子１０１の出射面１０１ａから出射されて光共振器１００の外部に取り出された深紫外レーザ光の一部を用いることなく、深紫外レーザ光の出力をモニタリングすることができれば、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置の外部に出射される深紫外レーザ光の出力が増すことになる。
【０００９】
また、上述したような部分透過ミラー１０６や光拡散板１０７を用いることなく深紫外レーザ光の出力をモニタリングすることができれば、レーザ光発生装置の部品点数を削減して、コストダウンを図ることも可能となる。
【００１０】
本発明は以上のような点に鑑みて創案されたものであって、有効なレーザ光として得られる高調波の出力を低下させることなく、高調波の出力を適切にモニタリングすることができると共に、部品点数を削減してコストダウンを実現できるレーザ光発生装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ光発生装置は、基本波を発生させる基本波発生手段と、非線形光学素子を用いた光共振器を備え、上記基本波発生手段より発生した基本波を上記非線形光学素子の内部に入射させ、この非線形光学素子の内部で発生した高調波を非線形光学素子の出射面から出射させて上記光共振器の外部に取り出す高調波発生手段と、上記非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波の強度を検出する検出手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
このレーザ光発生装置において、基本波発生手段は、基本波を発生させる。この基本波発生手段により発生した基本波は、高調波発生手段が備える光共振器の非線形光学素子内部に入射される。このとき、基本波が非線形光学素子の内部を伝搬する過程で、この基本波の高調波が発生する。非線形光学素子の内部にて発生した高調波は、非線形光学素子の出射面から出射され、光共振器の外部に取り出される。そして、非線形光学素子の出射面から出射して光共振器の外部に取り出された高調波が、有効なレーザ光として、当該レーザ光発生装置から出射されることになる。
【００１３】
ところで、非線形光学素子の内部にて発生した高調波が非線形光学素子の出射面から外部に出射する際には、その一部が非線形光学素子の出射面にて反射されることになる。特に、非線形光学素子の出射面における基本波の光学損失を低減するために、この出射面が非線形光学素子の内部に入射した基本波の光軸に対してほぼブリュースター角をなすように成形されている場合には、この出射面にて反射される高調波の割合が比較的大きくなる。
【００１４】
本発明に係るレーザ光発生装置においては、以上のように非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波の強度を、検出手段により検出するようにしている。この非線形光学素子の出射面にて反射され、検出手段により検出された一部の高調波の強度は、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置から出射される高調波の出力に比例している。したがって、非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波の強度を検出器により検出することで、有効なレーザ光として当該レーザ光発生装置から出射される高調波の出力を適切にモニタリングすることが可能となる。この非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波を非線形光学素子の外部に出射させる面は、光拡散面とされている。したがって、非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波は、拡散され、光密度が低下した状態で検出手段に入射される。したがって、非線形光学素子と検出手段との間に、光拡散板やレンズ、減光フィルタ等を配設する必要がなく、部品点数を削減してコストダウンを図ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明を適用したレーザ光発生装置の一構成例を図１に示す。この図１に示すレーザ光発生装置１は、半導体レーザ励起のＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であるグリーンレーザ光（波長５３２ｎｍ）を発生させ、更にこのグリーンレーザ光を基本波として、非線形波長変換によりこのグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光（波長２６６ｎｍ）を発生させるようにしたものであり、グリーンレーザ光を発生させるグリーンレーザ光発生部１０と、このグリーンレーザ光発生部１０からのグリーンレーザ光に対して波長変換を施して深紫外レーザ光を発生させる深紫外レーザ光発生部２０とを備えている。
【００１７】
グリーンレーザ光発生部１０では、先ず、半導体レーザ１１から波長８０８ｎｍの高出力レーザ光が出射される。この半導体レーザ１１からの高出力レーザ光は、集光レンズ１２によって集光された上で、ノンプレーナ・モノリシックリング型のＮｄ：ＹＡＧレーザ１３に、このＮｄ：ＹＡＧレーザ１３を励起させるための励起光として入射される。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３が励起され、波長１０６４ｎｍの赤外線レーザ光が出射されることになる。
【００１８】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３から出射された赤外線レーザ光は、モードマッチングレンズ１４を介して、モノリシックリング型のＭｇＯ：ＬＮ結晶１５に入射される。ここで、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５は、その結晶内部における共振波長が赤外線レーザ光の波長と一致するようになされており、赤外線レーザ光に対して光共振器を構成している。したがって、このＭｇＯ：ＬＮ結晶１５に赤外線レーザ光が入射されると、この赤外線レーザ光に対して波長変換が施されて、この赤外線レーザ光の第２高調波である波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光が発生することになる。
【００１９】
ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５を用いた波長変換により発生したグリーンレーザ光は、反射ミラー１６により反射され、レンズ１７により所定のビーム径に整形された上で、グリーンレーザ光発生部１０から出射される。
【００２０】
グリーンレーザ光発生部１０から出射されたグリーンレーザ光は、深紫外レーザ光発生部２０に入射する。深紫外レーザ光発生部２０は、入射したグリーンレーザ光を基本波として、この基本波であるグリーンレーザ光に対して、例えばＢＢＯ（ベータ硼酸バリウム：β−ＢａＢ2Ｏ4）結晶よりなる非線形光学素子を用いた波長変換を施して、グリーンレーザ光の第２高調波である波長２６６ｎｍの深紫外レーザ光を発生させる。
【００２１】
深紫外レーザ光発生部２０に基本波として入射するグリーンレーザ光は、位相変調器２１及びモードマッチングレンズ２２を介して、光共振器２３内に入射する。ここで、光共振器２３は、第１乃至第４のミラー２４，２５，２６，２７により基本波の閉じたパスが形成されるようになされており、第１のミラー２４と第２のミラー２５との間に、ＢＢＯ結晶等よりなる非線形光学素子２８が配設された構造となっている。
【００２２】
光共振器２３の内部に入射したグリーンレーザ光は、第１のミラー２４を透過して非線形光学素子２８の内部に入射し、この非線形光学素子２８の内部を伝搬して非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射される。このとき、基本波であるグリーンレーザ光が非線形光学素子２８の内部の位相整合条件が満たされた光路を通過する過程で、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光が発生する。非線形光学素子２８の内部で発生した深紫外レーザ光は、非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射され、第２のミラー２５を透過して、光共振器２３の外部に取り出されることになる。一方、非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射されたグリーンレーザ光は、第２乃至第４のミラー２５，２６，２７により順次反射され、更に第１のミラー２４により反射されて、非線形光学素子２８の内部に再度入射する。
【００２３】
以上のように、光共振器２３の内部にグリーンレーザ光を入射させると、この光共振器２３から深紫外レーザ光が取り出されることになる。すなわち、この光共振器２３によって、グリーンレーザ光を基本波とした波長変換が行われ、グリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光が得られることになる。
【００２４】
なお、この深紫外レーザ光発生部２０においては、第３のミラー２６が、例えばピエゾ素子やボイスコイルモータ等を用いた精密位置決め手段２９上にマウントされており、この精密位置決め手段２９が駆動されることで、光共振器２３の共振器長を極めて高い精度で調整することができるようになされている。
【００２５】
また、この深紫外レーザ光発生部２０においては、光共振器２３内に入射したグリーンレーザ光の一部が、第１のミラー２４により反射され、更にミラー３０により反射されて光検出器３１により検出されるようになされている。光検出器３１からの検出信号は、制御部３２に供給されることになる。また、この深紫外レーザ光発生部２０においては、位相変調器２１が、位相変調器駆動回路３３からの変調信号に応じて、光共振器２３内に入射するグリーンレーザ光を位相変調するようになされている。
【００２６】
制御部３２は、光検出器３１からの検出信号を上記変調信号で同期検波することにより、光共振器３２の光路位相差の誤差信号を検出し、この誤差信号に基づいて精密位置決め手段２９を駆動して、光共振器２３の共振器長が常に共振条件を満たすように、第３のミラー２６の位置を連続的に精密に制御する。
【００２７】
以上のように、深紫外レーザ光発生部２０においては、制御回路３２が検出した誤差信号に基づいて精密位置決め手段２９を駆動し、第３のミラー２６の位置を連続的に精密制御して、光共振器２３の共振器長が常に共振条件を満たすようにしているので、紫外線レーザ光を極めて効率よく発生させることができる。
【００２８】
ところで、光共振器２３による波長変換の変換効率を高く保つためには、光共振器２３における光学損失をできる限り抑制することが重要である。このため、光共振器２３の内部で基本波であるグリーンレーザ光の閉じたパスを形成する第１乃至第４のミラー２４，２５，２６，２７としては、グリーンレーザ光に対する反射率が極めて高いものを用いることが望ましい。
【００２９】
また、光共振器２３の内部に配設される非線形光学素子２８は、その出射面２８ａや入射面２８ｂにおける散乱損失を抑制するために、これら出射面２８ａや入射面２８ｂが超鏡面に加工されていることが望ましい。
【００３０】
更に、非線形光学素子２８の出射面２８ａは、この出射面２８ａにおけるグリーンレーザ光の反射損失を抑制するために、図２に示すように、非線形光学素子２８の内部に入射してこの非線形光学素子２８の内部を伝搬するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角θＢをなすように成形されていることが望ましい。すなわち、非線形光学素子２８の内部を伝搬したグリーンレーザ光が出射面２８ａに到達したときに、このグリーンレーザ光がブリュースター条件を満たした状態で出射面２８ａに入射するように、出射面２８ａの形状が設定されていることが望ましい。
【００３１】
ブリュースター角θＢは、下記式１で与えられる。ここで、ｎ１は光が伝搬する媒質の屈折率であり、ｎ２は外部の媒質の屈折率である。
【００３２】
θＢ＝ｔａｎ-1（ｎ２／ｎ１）  ・・・式１
波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光に対するＢＢＯ結晶の屈折率は約１．６７４であるので、非線形光学素子２８としてＢＢＯ結晶を用い、この非線形光学素子２８を屈折率１の空気中に配設した場合、ブリュースター角θＢは、ｔａｎ-1（１／１．６７４）＝３０．８度となる。したがって、非線形光学素子２８の内部を伝搬するグリーンレーザ光が、非線形光学素子２８の出射面２８ａに対して３０．８度の入射角で照射されるようにすれば、グリーンレーザ光はこの出射面２８ａをほぼ１００％透過し、この出射面２８ａにおけるグリーンレーザ光の反射損失を抑制することができる。
【００３３】
なお、グリーンレーザ光が非線形光学素子２８に入射する際の反射損失を抑制するためには、非線形光学素子２８の入射面２８ｂも、非線形光学素子２８の内部に入射するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角をなすように成形されていることが望ましい。
【００３４】
非線形光学素子２８の出射面２８ａから出射され、第２のミラー２５を透過して、光共振器２３の外部に取り出された深紫外レーザ光は、コリメータレンズ３４により平行光とされ、アナモルフィックプリズムペア３５によりビーム整形された上で、レーザ光発生装置１から出射される。なお、アナモルフィックプリズムペア３５は、レーザ光発生装置１から出射される深紫外レーザ光のスポット形状が、ほぼ円形となるようにビーム整形を行う。すなわち、光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光は、非線形光学素子２８の複屈折によるウォークオフ効果により楕円ビームとなっている。そこで、レーザ光発生装置１においては、光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光をアナモルフィックプリズムペア３５によってスポット形状がほぼ円形となるようにビーム整形を行った上で、当該レーザ光発生装置１の外部に出射するようにしている。
【００３５】
以上のように、レーザ光発生装置１は、固体レーザ光源（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１３）からの赤外線レーザ光に対して、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１５を用いた波長変換を施して、この赤外線レーザ光の第２高調波であるグリーンレーザ光を発生させ、更に、このグリーンレーザ光に対して、例えばＢＢＯ結晶等よりなる非線形光学素子２８を用いた波長変換を施して、このグリーンレーザ光の第２高調波である深紫外レーザ光を発生させて、この深紫外レーザ光を外部に出射させるようにしている。すなわち、このレーザ光発生装置１は、固体素子だけで深紫外レーザ光を発生させる全固体レーザ光発生装置として構成されている。
【００３６】
このように全固体レーザ光発生装置として構成されたレーザ光発生装置１は、装置全体を小型なものとしながら、高い変換効率、低消費電力、高い安定性、高いビーム品質等を実現し、優れた性能を発揮することができる。しかも、このレーザ光発生装置１では、時間コヒーレンス特性に優れた深紫外レーザ光を得ることができる。
【００３７】
ところで、非線形光学素子２８の出射面２８ａが、上述したように非線形光学素子２８の内部を伝搬するグリーンレーザ光の光軸に対してほぼブリュースター角θＢをなすように成形されている場合、グリーンレーザ光が非線形光学素子２８の内部を伝搬する過程で発生する第２高調波である深紫外レーザ光は、ｓ偏光の状態で出射面２８ａに照射されることになる。このため、深紫外レーザ光は、その一部（例えば約２２％）がこの出射面２８ａを透過せずに、この出射面２８ａにて反射されることになる。この非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射される深紫外レーザ光の一部の光は、基本波であるグリーンレーザ光の反射損失を抑制するために犠牲にされる光であり、これまで不要な光とされてきたものである。本発明を適用したレーザ光発生装置１においては、この不要な光とされてきた深紫外レーザ光の一部の光を、深紫外レーザ光の出力をモニタリングするための光として有効利用するようにしている。
【００３８】
具体的には、このレーザ光発生装置１においては、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射され、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過して非線形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫外レーザ光の光路上に光検出器４０が配設され、この光検出器４０により一部の深紫外レーザ光の強度が検出されるようになされている。ここで、光検出器４０により検出される一部の深紫外レーザ光の強度は、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して、有効なレーザ光として光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の強度に比例している。したがって、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射された一部の深紫外レーザ光の強度を光検出器４０にて検出することで、有効なレーザ光として光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の出力をモニタリングすることができる。
【００３９】
以上のように、有効なレーザ光として光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の出力をモニタリングしておけば、モニタリングした結果に基づいてレーザ光発生装置１に生じた劣化の度合いを判断でき、また、モニタリングした結果をレーザの制御にフィードバックすることにより、深紫外レーザ光の出力を一定に保つ、或いは、深紫外レーザ光の出力を所望の値に制御するといったレーザ制御を適切に行うことが可能となる。
【００４０】
このレーザ光発生装置１では、光検出器４０からの検出信号（出力モニタ信号）が、制御部３２に供給されるようになされている。そして、制御部３２が、光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて、例えば、グリーンレーザ光発生部１０の半導体レーザ１１に供給する電流量の制御を行うことで、図３に模式的に示すように、深紫外レーザ光の出力変動を自動的に修正して深紫外レーザ光の出力を一定に保つレーザ出力自動制御（ＡＰＣ：Auto Power Controll）が行われるようになされている。すなわち、制御部３２が光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて半導体レーザ１１に供給する電流量の制御を行うことで、グリーンレーザ光発生部１０から出射されるグリーンレーザ光の出力が調整され、結果的に、深紫外レーザ光発生部２０から出射される深紫外レーザ光の出力が制御されることになる。
【００４１】
以上のように、本発明を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射される深紫外レーザ光の一部の光、すなわち、これまで不要な光とされてきた光を、深紫外レーザ光の出力をモニタリングするための光として有効利用してレーザ出力自動制御等を行うようにしているので、例えば、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の一部を用いて出力モニタを行った場合のように、有効なレーザ光として得られた深紫外レーザ光の出力を低下させることなく、レーザ出力自動制御等を適切に行うことができる。換言すると、このレーザ光発生装置１では、深紫外レーザ光の出力をモニタリングするために、有効なレーザ光として得られた深紫外レーザ光が用いられることがないので、その分、有効なレーザ光として当該レーザ光発生装置１から出射される深紫外レーザ光の出力が増加することになる。
【００４２】
また、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の一部を用いて出力モニタを行う場合、出力モニタ用の光を分離するために、光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の光路上に、部分透過ミラー等の光分離素子を別途配設する必要がある。これに対して、本発明を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて出力モニタ用の光が分離されることになるので、上述した部分透過ミラー等の光分離素子が不要であり、部品点数を削減してコストダウンを図ることが可能である。
【００４３】
また、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の一部を用いて出力モニタを行う場合には、光検出器の劣化を防ぐために有効な対策を講じる必要がある。すなわち、一般に光検出器にはシリコン素子が用いられており、このシリコン素子に入射する出力モニタ用の光の光密度が高いと、このシリコン素子の急激な劣化を招き、適切に出力モニタを行うことができない。ここで、非線形光学素子２８の出射面２８ａは、上述したように、この出射面２８ａにおける光学損失を抑制するために超鏡面に加工されている場合が多く、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過した深紫外レーザ光は、光密度が高い状態で光共振器２３から取り出されることになる。このような深紫外レーザ光の一部を出力モニタ用の光として用い、光密度が高い状態で光検出器に入射させると、光検出器の劣化が促進されることになる。
【００４４】
したがって、非線形光学素子２８の出射面２８ａを透過して光共振器２３から取り出された深紫外レーザ光の一部を用いて出力モニタを行う場合には、光検出器の前段に、出力モニタ用の光を拡散するための光拡散板、或いは出力モニタ用の光のビーム径を拡大するためのレンズ、或いは出力モニタ用の光の光量を減少させる減光フィルタ等を別途配設し、出力モニタ用の光の光密度を光検出器の劣化を招かない程度にまで低下させた上で、光検出器に入射させる必要がある。
【００４５】
これに対して、本発明を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射され、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過して非線形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫外レーザ光を出力モニタ用の光として用いるようにしているので、上述したような光拡散板やレンズ、減光フィルタ等が不要である。
【００４６】
詳述すると、非線形光学素子２８の一側面２８ｃは、基本波であるグリーンレーザ光が透過する光学面ではないので、出射面２８ａや入射面２８ｂのように超鏡面に加工されることがなく、非線形光学素子２８を成形する際に研削砥石等によって切断されたままの状態となっている。このように研削砥石等によって切断されたままの状態である非線形光学素子２８の一側面２８ｃは、すりガラス状の粗い面であり、光を拡散する光拡散面として機能する。すなわち、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射され、一側面２８ｃを透過して非線形光学素子２８の外部に出射される一部のする深紫外レーザ光は、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過する際に拡散され、光密度が低下した状態で光検出器４０に入射されることになる。したがって、本発明を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８と光検出器４０との間に、上述したような光拡散板やレンズ、減光フィルタ等を配設する必要がなく、部品点数を削減してコストダウンを図ることが可能となる。
【００４７】
以上のように、本発明を適用したレーザ光発生装置１では、非線形光学素子２８の出射面２８ａにて反射され、非線形光学素子２８の一側面２８ｃを透過して非線形光学素子２８の外部に出射された一部の深紫外レーザ光を出力モニタ用の光として用いることで、有効なレーザ光としてレーザ光発生装置１から出射される深紫外レーザ光の出力を低下させることなく、その出力を適切にモニタリングすることが可能となる共に、部品点数を削減してコストダウンを図ることが可能となる。
【００４８】
なお、以上は、本発明を適用したレーザ光発生装置１の一例について具体的に説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、以上の例では、光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて、深紫外レーザ光の出力変動を自動的に修正して深紫外レーザ光の出力を一定に保つレーザ出力自動制御を行うようにしているが、光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて深紫外レーザ光の出力を調整し、深紫外レーザ光の出力をその時点で求められる出力値に制御するようにしてもよい。
【００５０】
また、以上の例では、光検出器４０からの出力モニタ信号に応じて、制御部３２がグリーンレーザ光発生部１０の半導体レーザ１１に供給する電流量を制御することでレーザ出力自動制御を行うようにしているが、例えば、図４に示すように、グリーンレーザ光発生部１０と深紫外レーザ光発生部２０との間に可変光減衰機５０を配設し、制御部３２が光検出器４０からの出力モニタ信号に応じてこの可変光減衰機５０による減光量を制御することで、レーザ出力自動制御を行うようにしてもよい。また、図５に示すように、深紫外レーザ光発生部２０から出射される深紫外レーザ光の光路上に可変光減衰機６０を配設し、制御部３２がが光検出器４０からの出力モニタ信号に応じてこの可変光減衰機６０による減光量を制御することで、いわゆるフィードフォワード制御として、レーザ出力自動制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、以上は、波長が２６６ｎｍの深紫外レーザ光を発生させるレーザ光発生装置１に本発明を適用した例について説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、非線形光学素子を用いて波長変換を行い、特定波長のレーザ光を発生させるレーザ光発生装置に広く適用することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係るレーザ光発生装置によれば、非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波を検出手段により検出するようにしているので、この非線形光学素子の出射面にて反射された一部の高調波を出力モニタ用の光として有効利用して、有効なレーザ光として当該レーザ光発生装置から出射される高調波の出力の低下を招くことなく、この高調波の出力を適切にモニタリングすることが可能である。
【００５３】
また、本発明に係るレーザ光発生装置によれば、高調波の出力をモニタリングするために、部分透過ミラー等の光分離素子や、光拡散板等の光密度を低下させるための光学素子を別途設ける必要がないので、部品点数を削減してコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したレーザ光発生装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記レーザ光発生装置が備える非線形光学素子を拡大して示す図である。
【図３】レーザ出力自動制御の一例を説明するための図である。
【図４】レーザ出力自動制御の他の例を説明するための図である。
【図５】レーザ出力自動制御の更に他の例を説明するための図である。
【図６】従来のレーザ光発生装置の要部を示す模式図である。
【符号の説明】
１  レーザ光発生装置、  １０  グリーンレーザ光発生部、  ２０  深紫外レーザ光発生部、  ２３  光共振器、  ２８  非線形光学素子、  ２８ａ  出射面、  ３２  制御部、  ４０  光検出器
【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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【図６】
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