(57)【要約】【課題】  レーザ装置の小型化に貢献する。【解決手段】  レーザ光を２系統に分割するビームスプリッタと、第二の透明部材と、ビームスプリッタと第二の透明部材との間に設けられる中空部材と、を備え、ビームスプリッタが、中空部材と対向する面に反射膜を備え、第二の透明部材が、中空部材と対向する面に反射膜を備え、ビームスプリッタの反射膜と中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合され、第二の透明部材の反射膜と中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合されることを特徴とする。【選択図】      図１
2012078477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を２系統に分割するビームスプリッタと、
第二の透明部材と、
前記ビームスプリッタと前記第二の透明部材との間に設けられる中空部材と、を備え、
前記ビームスプリッタが、前記中空部材と対向する面に反射膜を備え、
前記第二の透明部材が、前記中空部材と対向する面に反射膜を備え、
前記ビームスプリッタの反射膜と前記中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合され、
前記第二の透明部材の反射膜と前記中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合されることを特徴とする複合型エタロンフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に用いられる複合型エタロンフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ装置は、半導体レーザと、この半導体レーザから照射されるレーザ光を平行にする光学系と、レーザ光を２系統に分割するビームスプリッタと、分割された一方のレーザ光に所定の波長の共振をさせるファブリペロー共振器と、このレーザ光が入射される光検出器とから主に構成される。
【０００３】
このように構成されるレーザ装置において、ファブリペロー共振器を２枚の反射板を用いた構造が知られている。この構造のファブリペロー共振器は、２枚の反射板の高い設置精度が求められる。例えば、２枚の反射板は、秒単位の平行度で設置しなければ、レーザ光の光透過特性が変わってしまうという問題があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そこで、ファブリペロー共振器に代えてエタロンフィルタを用いたレーザ装置が提案されている。従来のエタロンフィルタには、例えば、ソリッド構造とエアギャップ構造の２種類のものが用いられている。
【０００５】
ソリッド構造のエタロンフィルタは、例えば、四角柱形状の部材の平行となる２平面に反射膜を設けた構造となっている。反射膜を設けた２平面のうち、一方の平面側から他方の平面に向けて光が透過するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、エタロンフィルタを透過する光の特性について説明する。例えば、図１（ｂ）に示すように、エタロンフィルタを透過する光は、縦軸を透過強度Ｔ（λ）、横軸を波長λとしたとき、所定の間隔で透過強度Ｔ（λ）の強度が高くなるピークを複数生じさせる特性を有している。
【０００６】
この複数のピークのうちの隣り合う２つのピークの間隔をＦＳＲ（フリー・スペクトラム・レンジ）という。
このＦＳＲは、２平面に設けた反射膜の間をエタロンフィルタの光路の物理長数Ｌとしソリッドの屈折率をｎとしたとき、光路の物理長数Ｌとソリッドの屈折率をｎの積及び波長λによって決まる値でもある。
例えば、ＦＳＲは、以下の式で近似される。
ＦＳＲ＝λ２／（２ｎＬ）
【０００７】
エアギャップ構造のエタロンフィルタは、２つの平板状の透明部材の間に２つの板部材を挟み、これら２つの板部材を所定の間隔をあけて２つの透明部材の間に空間を形成した構造となっている（例えば、特許文献２参照）。ここで２つの平板状の透明部材には、互いに向かい合う平面に反射膜が設けられている。このようなエアギャップ構造のエタロンフィルタは、２つの板部材によって、２つの平板状の透明部材の距離を所定の間隔に保つことができるようになっている。
ここで、エアギャップ構造のエタロンフィルタは、２つの透明部材に設けられた反射膜の間を光路の物理長数Ｌとしている。この場合のＦＳＲは、ソリッド構造のエタロンフィルタと同様に光路の物理長数Ｌとエアギャップ部の媒質の屈折率ｎの積によって決まる。
また、エアギャップ構造のエタロンフィルタは、２つの平板状の透明部材の間に設けられる板部材を接合するために、接着剤を用いている。エアギャップ構造のエタロンフィルタは、接合に接着剤を用いることで容易な製造を可能としている。
また、接着剤を用いない接合としては、従来周知のオプティカルコンタクト法による接合が提案されている。
また、従来のレーザ装置は、前記半導体レーザ、光学系、ビームスプリッタ、エタロンフィルタ、光検出器を所定の間隔をあけて配置してモジュール化した半導体レーザモジュールが組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２８３５０６８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のエアギャップ構造のエタロンフィルタにおいて、所定の波長温度特性を得るために、２つの平板状の透明部材の間隔を維持する必要がある。この間隔は、ソリッド構造のエタロンフィルタよりも長く設定される。また、エタロンフィルタから所定の間隔をあけてビームスプリッタが設けられるため、レーザ装置を小型にすることが困難となっていた。
【００１０】
また、エアギャップ構造のエタロンフィルタにおいて、接着剤を用いた接合状態では、製造の状況により接着剤の厚みにバラツキが生じる場合がある。このとき、接着剤の厚みのバラツキがエタロンフィルタの光路の物理長数Ｌを狂わせる原因となる。
したがって、光路の物理長数Ｌと定めたエタロンフィルタが接着剤により異なる光路の物理長数Ｌ´となってしまう。
これにより、エタロンフィルタを透過する光の特性が、縦軸を透過強度Ｔ（λ）、横軸を波長λとしたとき、エタロンフィルタの光路の物理長数Ｌで定めたＦＳＲとは異なる位置にずれて新たなＦＳＲ´となる（図１（ｂ）参照）。
そのため、所定の透過強度Ｔ（λ）に対して波長λが異なった値を示すこととなり、光学装置で使用されている発振波長を正しく知ること、つまり、発振波長のモニターが正しくできなくなる恐れがある。
【００１１】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、レーザ装置の小型化に貢献できる複合型エタロンフィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は、複合型エタロンフィルタであって、レーザ光を２系統に分割するビームスプリッタと、第二の透明部材と、前記ビームスプリッタと前記第二の透明部材との間に設けられる中空部材と、を備え、前記ビームスプリッタが、前記中空部材と対向する面に反射膜を備え、前記第二の透明部材が、前記中空部材と対向する面に反射膜を備え、前記ビームスプリッタの反射膜と前記中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合され、前記第二の透明部材の反射膜と前記中空部材とがオプティカルコンタクトにより接合されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような複合型エタロンフィルタによれば、エタロンフィルタとビームスプリッタとが接合されているため、レーザ光が通る経路が短くなり、レーザ装置の小型化に貢献できる。
また、このような複合型エタロンフィルタによれば、接着剤を用いずにビームスプリッタと中空部材と第二の透明部材とを接合でき、かつ、厚みのバラツキを軽減することができるので、複合型エタロンフィルタの光路の物理長数Lの変化を起こしにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係るエタロンフィルタの一例を示す断面図であり、（ｂ）は透過強度と波長の関係を示すグラフである。
【図２】（ａ）は複数のウェハを接合してブロックにした状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は第一ウェハの一例を示す概念図である。
【図３】第一ウェハと第二ウェハと第三ウェハの一例を示す模式図である。
【図４】第一ウェハと第三ウェハと第二ウェハとを接合した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る複合型エタロンフィルタ１００は、ビームスプリッタ１０と第二の透明部材２０と中空部材３０とから主に構成されている。
【００１７】
ビームスプリッタ１０は、レーザ光を２系統に分割する役割を果たす。
このビームスプリッタ１０は、透明部材であって例えばガラス又は結晶材料が用いられる。また、ビームスプリッタ１０は、三角柱部材１０ａ、１０ｂが接合されて四角柱形状となっており、三角柱部材１０ａ、１０ｂのいずれか一方の斜面１０ｃに光を分割するための光学膜が備わっている。例えば、一方の三角柱部材１０ａは、直角三角形に厚みを持たせた形状となっている。同様に、他方の三角柱部材１０ｂも直角三角形に厚みを持たせた形状となっている。これら三角柱部材１０ａの斜辺と三角柱部材１０ｂの斜辺とを重ねて四角柱形状のビームスプリッタ１０が構成される。このビームスプリッタ１０において、斜辺を含まないように三角柱部材１０ａ、１０ｂのどちらか一方の１つの面に反射膜が設けられている。なお、本実施形態では、三角柱部材１０ｂに反射膜１１が設けられるとする。
また、ビームスプリッタ１０は、反射膜１１が設けられる面と直交する２つの面に反射防止膜１３、１４が設けられている。
なお、このビームスプリッタ１０では、三角柱部材１０ａと三角柱部材１０ｂとが接合している面でレーザ光を２系統に分割にしている。
【００１８】
第二の透明部材２０は、透明部材であって、例えばガラス又は結晶材料からなり、四角柱形状に形成されている。この第二の透明部材２０は、例えばビームスプリッタ１０と向かい合い、それぞれの向かい合う面の面積が同一となっている。
この四角柱形状の第二の透明部材２０は、所定の平行する２面間を光が透過するようになっている。この所定の平行する２面のうちの一方の面は、後述する中空部材３０と対向している。また、この第二の透明部材２０は、後述する中空部材３０と対向する面に反射膜２１を備えている。
なお、第二の透明部材２０は、中空部材３０と対向する面と平行となる面に反射防止膜２３を設けても良い。
【００１９】
中空部材３０は、ビームスプリッタ１０と第二の透明部材２０との間に設けられるガラス又は結晶材料からなる。
この中空部材３０は、壁部３１を環状に形成して中空部分３０ａを形成した筒状となっており、壁部３１に沿いつつ中空部分３０ａの中心を通る中心線Ｃに対して直交する方向の断面形状が四角形となっている。言い換えれば、中空部材３０を輪切りにした場合の断面形状は、外形の輪郭形状がビームスプリッタ１０及び第二の透明部材２０と同じ形状の四角形となり、中空部分３０ａの輪郭が外形形状よりも大きさが小さい四角形となっている。
【００２０】
ビームスプリッタ１０と中空部材３０とは、ビームスプリッタ１０に設けられた反射膜１１と中空部材３０とがオプティカルコンタクトにより接合されている。
同様に、第二の透明部材２０と中空部材３０とは、第二の透明部材２０に設けられた反射膜２１と中空部材３０とがオプティカルコンタクトにより接合されている。
なお、ビームスプリッタ１０と中空部材３０との接合及び第二の透明部材２０と中空部材３０との接合の際は、例えば、真空雰囲気中で行われる。
また例えば、中空部材３０の中空部分３０ａは、真空の他に、大気圧を維持した気密状態としても良いし、不活性ガス雰囲気中であって所定の圧力が維持された気密状態としても良い。
【００２１】
このような複合型エタロンフィルタ１００によれば、エタロンフィルタとビームスプリッタとが接合されているため、レーザ光が通る経路が短くなり、レーザ装置の小型化に貢献できる。
また、このような複合型エタロンフィルタ１００によれば、接着剤を用いずにビームスプリッタ１０と中空部材３０と第二の透明部材２０とを接合でき、かつ、厚みのバラツキが軽減してＦＳＲのずれを防ぐことができ、エタロンフィルタ１００の光路の物理長数Ｌと中空部の媒質の屈折率ｎの積の変化を起こしにくくすることができる。これにより、光学装置で使用されている発振波長のモニターを精度良く行うことができる。
【００２２】
また、本発明の実施形態に係る複合型エタロンフィルタ１００は、以下のように製造することができる。
本発明の実施形態に係る複合型エタロンフィルタを製造する際は、図３及び図４に示すように、ビームスプリッタとなる第一ウェハ１０Ｗと、第二の透明部材となる第二ウェハ２０Ｗと、中空部材となる第三ウェハ３０Ｗとを用意する。
【００２３】
ここで、ビームスプリッタとなる第一ウェハ１０Ｗは、例えば、図２（ａ）に示すように、所定の厚さの透明部材Ｗ，Ｗ・・・を複数枚重ねて接合してブロックＢを形成し、重ねあわされて形成されるブロックＢの積層部Ｂ１側から見た場合に、積層部Ｂ１に対して所定の角度で、かつ、所定の厚さとなるように切断線Ｓ１に沿って切断することで形成される（図２（ｂ）参照）。
なお、図３及び図４は、反射防止膜を省略して図示している。
【００２４】
次に図３に示すように、第一ウェハ１０Ｗの一方の主面に例えばスパッタ等を用いて反射膜１１を設ける。
同様に、第二ウェハ２０Ｗの一方の主面に例えばスパッタ等を用いて反射膜２１を設ける。なお、第二ウェハの他方の主面には、反射防止膜２３（図１（ａ）参照）を設けておいても良い。
また、第三ウェハ３０Ｗに厚み方向に貫通する貫通方向と直角になる方向で切断したときの断面が四角形状となる貫通孔３０ａを複数形成する。
なお、断面は四角形状以外でも構わない。例えば、円形状でもよい。
【００２５】
第一ウェハ１０Ｗの反射膜１１と第三ウェハ３０Ｗの一方の主面とを重ね合わせてオプティカルコンタクトにより接合する。
ここで、前記オプティカルコンタクトとは、ウェハの表面同士を密着させた接合方法である。例えば、ウェハの表面を高精度に研磨し、洗浄したウェハの表面同士を密着させ、ＯＨ基の分子間力によって接合することもできる。なお、ウェハにエキシマ光を照射する前処理を行い接合すると接合強度が向上しより望ましい。
【００２６】
第二ウェハ２０Ｗの反射膜２１と第三ウェハ３０Ｗの他方の主面とを重ね合わせてオプティカルコンタクトにより、例えば、真空雰囲気中で接合する。
【００２７】
これにより、第一ウェハ１０Ｗと第三ウェハ３０Ｗと第二ウェハ２０Ｗとが接合されて本発明の実施形態に係る複数の複合型エタロンフィルタ１００が連なった状態となる（図４参照）。
この状態で、例えば、第三ウェハ３０Ｗに設けた複数の貫通孔３０ａの間を目印にして、隣り合う貫通孔３０ａの間Ｓ２を切断することで、個々の複合型エタロンフィルタ１００を得ることができる。なお、このときの貫通孔３０ａは、図１における中空部材３０の中空部分３０ａを指す。
【００２８】
このように製造することにより、例えば、貫通孔３０ａ内部、つまり中空部材３０の中空部分３０ａを真空以外に大気圧の状態で気密することができる。なお、中空部分３０ａ内は、不活性ガスを所定の圧力で気密しても良いし、大気であっても良い。
【００２９】
このようにすれば、本発明の実施形態に係る複合型エタロンフィルタを容易に製造することができる。
【００３０】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。透明部材としては、接合膜あるいは反射膜を設けることができる耐熱性に優れた部材が好ましく、例えば、結晶材料である水晶や、ガラスや、ポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。また、接合膜は拡散係数の大きいＣｕやＴｉなどの金属を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１００    複合型エタロンフィルタ
１０      ビームスプリッタ
１１      反射膜
２０      第二の透明部材
２１      反射膜
３０      中空部材
３０ａ    中空部分（貫通孔）
【図１】
2012078477.tif 000003
【図２】
2012078477.tif 000004
【図３】
2012078477.tif 000005
【図４】
2012078477.tif 000006