(57)【要約】【課題】安定した波長変換器、波長変換装置、固体レーザ装置およびレーザシステムを実現する。【解決手段】波長変換器は、第１非線形光学結晶と、前記第１非線形光学結晶の第１接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第１光学部材と、を含んでもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換器であって、
第１非線形光学結晶と、
前記第１非線形光学結晶の第１接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第１光学部材と、
を含む波長変換器。
【請求項２】
前記第１非線形光学結晶は、ＫＢＢＦ結晶である、請求項１記載の波長変換器。
【請求項３】
前記第１非線形光学結晶と前記第１光学部材との接合は、オプティカルコンタクトである、請求項１記載の波長変換器。
【請求項４】
前記第１光学部材は、プリズムを含む、請求項１記載の波長変換器。
【請求項５】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第２接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２光学部材をさらに備える、
請求項１記載の波長変換器。
【請求項６】
前記第１非線形光学結晶と前記第２光学部材との接合は、オプティカルコンタクトである、請求項５記載の波長変換器。
【請求項７】
前記第１および第２光学部材は、それぞれプリズムを含む、請求項５記載の波長変換器。
【請求項８】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第２接合面と接合された第２非線形光学結晶をさらに備える、
請求項１記載の波長変換器。
【請求項９】
前記第１非線形光学結晶と前記第２非線形光学結晶との接合は、オプティカルコンタクトである、請求項８記載の波長変換器。
【請求項１０】
前記第２非線形光学結晶は、前記第１非線形光学結晶の前記第２接合面における外周から所定距離以上内側の前記領域に接合する、
請求項８記載の波長変換器。
【請求項１１】
前記第２非線形光学結晶において前記第１非線形光学結晶との第３接合面とは反対側に位置する第４接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２光学部材をさらに備える、
請求項８記載の波長変換器。
【請求項１２】
前記第２非線形光学結晶と前記第２光学部材との接合は、オプティカルコンタクトである、請求項１１記載の波長変換器。
【請求項１３】
前記第１および第２光学部材は、それぞれプリズムを含む、請求項１１記載の波長変換器。
【請求項１４】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第２接合面側に配置された第２非線形光学結晶と、
前記第１非線形光学結晶の前記第２接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合され、かつ、前記第２非線形光学結晶において前記第１非線形光学結晶側に位置する第３接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された中間層と、
をさらに備える、請求項１記載の波長変換器。
【請求項１５】
前記第２非線形光学結晶において前記第３接合面とは反対側に位置する第４接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２光学部材をさらに備える、
請求項１４記載の波長変換器。
【請求項１６】
前記第１および第２光学部材は、それぞれプリズムを含む、請求項１５記載の波長変換器。
【請求項１７】
レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換器であって、
第１非線形光学結晶と、
前記第１非線形光学結晶の第１接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第１中間層と、
前記第１中間層において前記第１接合面とは反対側に位置する第２接合面に接合された第１光学部材と、
を含む波長変換器。
【請求項１８】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第３接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２光学部材をさらに含む、
請求項１７記載の波長変換器。
【請求項１９】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第３接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２中間層と、
前記第２中間層の前記第３接合面とは反対側に位置する第４接合面に接合された第２光学部材と、
をさらに含む、請求項１７記載の波長変換器。
【請求項２０】
前記第１非線形結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第３接合面に接合された第２非線形光学結晶と、
前記第２非線形光学結晶において前記第３接合面とは反対側に位置する第４接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２中間層と、
前記第２中間層において前記第４接合面とは反対側に位置する第５接合面に接合された第２光学部材と、
をさらに含む、請求項１７記載の波長変換器。
【請求項２１】
前記第１非線形光学結晶は、前記第１非線形光学結晶の前記第３面における外周から所定距離以上内側の領域に接合されている、請求項２０記載の波長変換器。
【請求項２２】
前記第１非線形光学結晶において前記第１接合面とは反対側に位置する第３接合面側に配置された第２非線形光学結晶と、
前記第１非線形光学結晶の前記第３接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合され、かつ、前記第２非線形光学結晶において前記第１非線形光学結晶側に位置する第４接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第２中間層と、
前記第２非線形光学結晶において前記第４接合面とは反対側に位置する第５接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第３中間層と、
前記第３中間層において前記第５接合面とは反対側に位置する第６接合面に接合された第２光学部材と、
をさらに含む、請求項１７記載の波長変換器。
【請求項２３】
レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換装置であって、
請求項５、１１、１８、１９、２０または２２記載の波長変換器と、
前記第１プリズムを前記第１および第２中間層と前記第１および第２非線形光学結晶とを挟んで前記第２プリズム側へ付勢する圧力をかけた状態に保持するホルダと、
を備える波長変換装置。
【請求項２４】
レーザ光を出力するように構成されたレーザと、
前記レーザ光を増幅するように構成された増幅部と、
増幅後の前記レーザ光を波長変換するように構成された、請求項１記載の波長変換器と、
を備える固体レーザ装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の固体レーザ装置と、
前記固体レーザ装置から出力されたレーザ光を増幅するように構成された増幅装置と、
を備えるレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、波長変換器、波長変換装置、固体レーザ装置およびレーザシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体リソグラフィプロセスに使用される典型的な紫外線光源エキシマレーザは、波長がおよそ２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザと波長がおよそ１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザである。
【０００３】
そうしたＡｒＦエキシマレーザの殆どは発振段レーザと増幅段を含む２ステージレーザシステムとして市場に供給されている。２ステージのＡｒＦエキシマレーザシステムの発振段レーザと増幅段の共通する主要な構成を説明する。発振段レーザは第１チャンバを有し、増幅段は第２チャンバを有する。それらの第１、第２チャンバ内にレーザガス（Ｆ２、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅの混合ガス）が封入されている。発振段レーザと増幅段はまた、前記レーザガスを励起するために電気エネルギーを供給する電源を有する。発振段レーザと増幅段とはそれぞれ電源を有することができるが、１台の電源を共有することもできる。前記第１チャンバ内には、それぞれが前記電源に接続された第１アノードと第１カソードとを含む第１放電電極が設置され、前記第２チャンバ内にも同様にそれぞれが前記電源に接続された第２アノードと第２カソードとを含む第２放電電極が設置されている。
【０００４】
発振段レーザ特有の構成は、例えば狭帯域化モジュールである。狭帯域化モジュールは典型的にはひとつのグレーティングと少なくともひとつのプリズムビームエキスパンダとを含む。部分反射ミラーと前記グレーティングとが光共振器を構成し、これらの部分反射ミラーとグレーティングとの間に発振段レーザの前記第１チャンバが設置されている。
【０００５】
前記第１放電電極に電源から電気エネルギーが供給され、第１アノードと第１カソードとの間に放電が発生すると前記レーザガスが励起されて、その励起エネルギーを放出する際に光が発生する。その光が前記狭帯域化モジュールによって波長が狭帯域化されたレーザ光となって発振段レーザから出力される。
【０００６】
増幅段が共振器構造を含む場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＯと言い、増幅段が共振器構造を含まない場合の２ステージレーザシステムをＭＯＰＡと言う。前記発振段レーザからのレーザ光が前記増幅段の第２チャンバ内を通過する際に、前記第２放電電極の第２アノードと第２カソードとの間に放電を発生させる制御が行なわれる。これにより前記第２チャンバ内のレーザガスが励起されて、前記レーザ光が増幅されて増幅段から出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６８５９３０５号明細書
【概要】
【０００８】
本開示の一態様による波長変換器は、レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換器であって、第１非線形光学結晶と、前記第１非線形光学結晶の第１接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第１光学部材と、を含んでもよい。
【０００９】
本開示の他の態様による波長変換器は、レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換器であって、第１非線形光学結晶と、前記第１非線形光学結晶の第１接合面における外周から所定距離以上内側の領域に接合された第１中間層と、前記第１中間層において前記第１接合面とは反対側に位置する第２接合面に接合された第１光学部材と、を含んでもよい。
【００１０】
本開示の他の態様による波長変換装置は、レーザ光を入力して、該レーザ光と異なる波長の光を出力する波長変換装置であって、上述の構成を含む波長変換器と、前記第１プリズムを前記第１および第２中間層と前記第１および第２非線形光学結晶とを挟んで前記第２プリズム側へ付勢する圧力をかけた状態に保持するホルダと、を備えてもよい。
【００１１】
本開示の他の態様による固体レーザ装置は、レーザ光を出力するように構成されたレーザと、前記レーザ光を増幅するように構成された増幅部と、増幅後の前記レーザ光を波長変換するように構成された、上述の波長変換器と、を備えてもよい。
【００１２】
本開示の他の態様によるレーザシステムは、上記の固体レーザ装置と、前記固体レーザ装置から出力されたレーザ光を増幅するように構成された増幅装置と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、本開示にかかる２ステージレーザ装置の構成例を概略的に示す。
【図２】図２は、図１に示される増幅装置の図１に示される断面とは異なる断面の構成例を概略的に示す。
【図３】図３は、実施の形態１による波長変換器０１の構成を概略的に示す斜視図を示す。
【図４】図４は、図３に示される波長変換器をＫＢＢＦ結晶の搭載面側から見た際の上視図を示す。
【図５】図５は、図３に示される波長変換器をＫＢＢＦ結晶へ入射したレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【図６】図６は、実施の形態１における波長変換器のバリエーションの第１例による波長変換器の構成を概略的に示す斜視図を示す。
【図７】図７は、図６に示される波長変換器をＫＢＢＦ結晶へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１における波長変換器のバリエーションの第２例による波長変換器をＫＢＢＦ結晶へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【図９】図９は、実施の形態１における波長変換器のバリエーションの第３例による波長変換器をＫＢＢＦ結晶へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【図１０】図１０は、実施の形態２による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１１】図１１は、実施の形態３による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１２】図１２は、実施の形態４による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１３】図１３は、実施の形態５による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１４】図１４は、実施の形態５の変形例による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１５】図１５は、実施の形態６による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１６】図１６は、実施の形態６の変形例による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１７】図１７は、実施の形態７による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１８】図１８は、実施の形態７の変形例による波長変換器の構成を概略的に示す。
【図１９】図１９は、実施の形態８によるホルダおよび波長変換器の構成を概略的に示す斜視図を示す。
【図２０】図２０は、図１９に示される波長変換器をＫＢＢＦ結晶へ入射したレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【実施の形態】
【００１４】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。なお、以下の説明では、下記目次の流れに沿って説明する。
【００１５】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．波長変換素子を有する固体レーザ装置とＡｒＦ増幅器とを備えたレーザシステム
３．１  構成
３．２  動作
４．非線形光学結晶の少なくとも１つの面側に光学素子が配置された波長変換器（実施の形態１）
４．１  構成
４．２  動作
４．３  作用
４．４  光学素子のバリエーション
４．４．１  第１例
４．４．２  第２例
４．４．３  第３例
５．非線形光学結晶の少なくとも１つの面側に中間層を挟んで光学素子が配置された波長変換器（実施の形態２）
５．１  構成
５．２  動作
５．３  作用
６．非線形光学結晶の少なくとも２つの面側それぞれに光学素子が配置された波長変換器（実施の形態３）
６．１  構成
６．２  動作
６．３  作用
７．非線形光学結晶の少なくとも２つの面側それぞれに中間層を挟んで光学素子が配置された波長変換器（実施の形態４）
７．１  構成
７．２  動作
７．３  作用
８．少なくとも２つの非線形光学結晶を備えた波長変換器
８．１  非線形光学結晶同士がオプティカルコンタクトを形成する場合（実施の形態５）
８．１．１  構成
８．１．２  動作
８．１．３  作用
８．１．４  変形例
８．２  非線形光学結晶間に中間層が配置された場合（実施の形態６）
８．２．１  構成
８．２．２  動作
８．２．３  作用
８．２．４  変形例
９．非線形光学結晶内の光の光路が２回以上折り返される波長変換器（実施の形態７）
９．１  構成
９．２  動作
９．３  作用
９．４  変形例
１０．非線形光学結晶が２つの光学素子で挟まれた構造を有する波長変換器のホルダ（実施の形態８）
１０．１  構成
１０．２  作用
【００１６】
１．概要
実施の形態の概要について、以下に説明する。
【００１７】
ＫＢＢＦ（ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２）結晶は、１９３ｎｍの第２高調波をＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）によって発生させることができてもよい。また、ＫＢＢＦ結晶は、１６０ｎｍ以下の波長の光に対して透明であって、潮解性が無いという特性を持っていてもよい。
【００１８】
しかしながら、ＫＢＢＦ結晶は、結晶成長が難しく、また、へき開性が高いという特性を持っていてもよい。そのため、ＫＢＢＦ結晶を位相整合角で切り出すことは困難であり得る。なお、へき開性とは、一般的に、物理的な衝撃が加わったときに、結晶の特定方向に割れやすい性質のことを意味する。
【００１９】
ＫＢＢＦ結晶を用いて波長７７３ｎｍ程度の光を深紫外（ＤＵＶ）領域の光に波長変換する場合、位相整合角が臨界角を超える場合があり得る。そのため、通常、ＤＵＶ領域への波長変換では、プリズムカップリングデバイス（ＰＣＤ）が用いられ得る。ＰＣＤとは、結晶表面にプリズムが接合されたデバイスであってよい。このデバイスを用いれば、空気層とプリズムと結晶との屈折率の関係から、ＫＢＢＦ結晶に対する光の導入および導出が可能となり得る。
【００２０】
ＫＢＢＦ結晶を用いたＰＣＤにおいては、接合部の品質が悪いと接合部での透過率が低下し得る。これは、変換効率の低下や接合部にダメージが発生する原因となり得る。
【００２１】
接合部の品質は、結晶とプリズムとの密着精度に依存してよい。一般的に、接合する光学素子同士の接合面の面精度や面粗さを十分に高めることで、両者を自動的に接着させることができてよい。これは、オプティカルコンタクトと呼ばれる接合技術であって、非常に高い密着精度を実現可能であってよい。しかしながら、ＫＢＢＦ結晶は、上述したように、へき開性を有し得る。このため、研磨後であってもＫＢＢＦ結晶の縁部分が盛り上がり、接合面に十分な面精度を得ることができない場合があり得る。その結果、ＫＢＢＦ結晶とプリズムとをオプティカルコンタクトで接合することができない場合が生じ得る。そこで、従来のＰＣＤでは、ＫＢＢＦ結晶とプリズムとに圧力をかけて接合する方法が用いられ得る。
【００２２】
しかしながら、ＫＢＢＦ結晶とプリズムとに圧力をかけて接合する方法では、接合時に結晶へストレスが与えられ得る。そのため、微小なへき開による接合面の悪化や結晶の破損等が発生してしまう場合が存在し得た。
【００２３】
また、従来では、ＫＢＢＦ結晶とプリズムとの接合部の品質を維持するために、両者を圧力をかけた状態に保持するホルダが用いられ得る。ここで、ＫＢＢＦ結晶に１つのプリズムが取り付けられるシングルプリズムカップリングデバイスでは、ＫＢＢＦ結晶におけるプリズムが接合された面と反対側の面の少なくとも一部で、ＫＢＢＦ結晶に入射した光を全反射させる必要があってもよい。ＫＢＢＦ結晶表面の少なくとも一部を全反射領域とするためには、この領域に空気層を接触させるための空間（溝や穴等）がホルダに設けられる必要があり得るが、この空間が設けられた部分ではホルダによる押し付け力が不十分となる場合があってよい。そのため、ＫＢＢＦ結晶とプリズムとの接合維持用の圧力をかけることができない部分が生じ得る。結果として、プリズムと結晶との間に空間が生じ、結晶への光入射が妨げられてしまう場合があり得る。
【００２４】
さらに、ＫＢＢＦ結晶が複数枚重ねられた積層構造を作成する場合、ＫＢＢＦ結晶の積層数を増やすほど、へき開性に起因する縁部の盛り上がりの影響が強くなり得る。
【００２５】
さらにまた、従来の方法で接合したデバイスは、両者を接合させる圧力を緩めた際に、圧迫から開放された部分が剥がれようとし得る。その結果、剥がれによる微小なへき開が発生する場合が存在し得る。そのため、デバイスの製造工程では、プリズム、結晶等を積層して一度に押さえ付ける必要があった。
【００２６】
そこで、以下の実施の形態では、ＫＢＢＦ結晶の縁部分に光学素子が接しない構成を用いてもよい。これによれば、へき開等によって面精度が低下する部分以外の領域でＫＢＢＦ結晶と光学素子とを接合することが可能であるため、両者の接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。
【００２７】
２．用語の説明
ＫＢＢＦ結晶とは、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２で表される非線形光学結晶であってよい。
【００２８】
光路とは、レーザ光が伝搬する経路のことであってよい。光軸とは、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の略中心を通る軸であってよい。
【００２９】
光路における上流とは、光源に近い側を意味してよい。また、下流とは、露光装置に近い側を意味してよい。
【００３０】
プリズムとは、互いに平行でない２面を持ち、少なくともレーザ光を透過し得る材質によって構成された光学素子であってよい。プリズムの底面および上面は、三角形またはそれに類似した形状に限られなくともよい。プリズムの頂辺を削るなどして形状を変形したものについても、本説明におけるプリズムに含まれ得る。
【００３１】
また、本開示では、レーザ光の進行方向がＺ方向と定義される。また、このＺ方向と垂直な一方向がＸ方向と定義され、Ｘ方向およびＺ方向と垂直な方向がＹ方向と定義される。レーザ光の進行方向がＺ方向であるが、説明において、Ｘ方向とＹ方向は言及するレーザ光の位置によって変化する場合がある。例えば、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＸ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＸ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｙ方向は変化しない。一方、レーザ光の進行方向（Ｚ方向）がＹ−Ｚ平面内で変化した場合、進行方向変化後のＹ方向は進行方向の変化に応じて向きを変えるが、Ｘ方向は変化しない。なお、理解のために各図では、図示されている光学素子のうち、最上流に位置する光学素子に入射するレーザ光と、最下流に位置する光学素子から出射するレーザ光とのそれぞれに対して、座標系が適宜図示される。また、その他の光学素子に対して入射するレーザ光の座標系は、必要に応じて適宜図示される。
【００３２】
反射型の光学素子に関し、光学素子に入射するレーザ光の光路と該光学素子によって反射したレーザ光の光路との双方を含む面を入射面とすると、「Ｓ偏光」とは、入射面に対して垂直な方向の偏光状態であってもよい。一方、「Ｐ偏光」とは、光路に直交し、且つ入射面に対して平行な方向の偏光状態であってもよい。
【００３３】
３．波長変換素子を有する固体レーザ装置とＡｒＦ増幅器とを備えたレーザシステム
まず、本開示にかかるレーザシステムの全体概要について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下では、レーザシステムとして、２ステージレーザ装置が例示される。
【００３４】
３．１  構成
図１は、本開示にかかる２ステージレーザ装置の構成例を概略的に示す。図２は、図１に示される増幅装置における、図１に示される断面とは異なる断面の構成例を概略的に示す。
【００３５】
図１および図２に示されるように、２ステージレーザ装置であるレーザシステム１は、固体レーザ装置２と、増幅装置３とを含んでもよい。固体レーザ装置２は、たとえば波長変換素子を有してもよい。増幅装置３は、たとえば放電励起式ＡｒＦエキシマ増幅器であってよい。固体レーザ装置２と増幅装置３との間には、低コヒーレンス化光学システム４が設置されてもよい。低コヒーレンス化光学システム４としては、光学パルスストレッチャーやランダム位相板等を用いた光学システムが使用されてもよい。
【００３６】
次に、固体レーザ装置２について説明する。固体レーザ装置２は、ポンピングレーザ５と、Ｔｉ：サファイアレーザ６と、増幅器７と、ビームスプリッタ８１と、高反射ミラー８２と、波長変換装置９と、高反射ミラー１１とを含んでもよい。
【００３７】
ポンピングレーザ５は、たとえば半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波光を出力するレーザであってもよい。Ｔｉ：サファイアレーザ６は、Ｔｉ：サファイア結晶と、光共振器とを含んでもよい。増幅器７は、Ｔｉ：サファイア結晶を含む増幅器であってもよい。波長変換装置９は、第一波長変換器９１と、第二波長変換器９２とを備えてもよい。第一波長変換器９１は、波長変換素子としてＬＢＯ結晶を含んでもよい。第二波長変換器９２は、波長変換素子としてＫＢＢＦ結晶を含んでもよい。
【００３８】
次いで、増幅装置３について説明する。増幅装置３は、チャンバ２０と、一対の放電電極であるアノード２１およびカソード２２と、出力結合ミラー１４と、高反射ミラー１５、１６および１７とを含んでもよい。チャンバ２０内には、レーザガスが封入されていてもよい。このレーザガスは、Ａｒ、Ｎｅ、Ｆ２、またはＸｅの混合ガスであってもよい。アノード２１およびカソード２２は、チャンバ２０内に設置されてもよい。図２に示されるように、アノード２１およびカソード２２は、紙面に平行かつ紙面上下方向に間隔を開けて配置されてもよい。ただし、これに限らず、アノード２１およびカソード２２は、図２の紙面に対して垂直方向に間隔を開けて配列されてもよい。
【００３９】
アノード２１およびカソード２２の間は、放電空間２３であってよい。この放電空間２３には、アノード２１およびカソード２２に放電電力が供給された際に、放電が発生してもよい。チャンバ２０には、パルスレーザ光３２を透過するウィンドウ１８および１９が取り付けてあってもよい。また、図示を省略した電源がチャンバ２０外に設置されていてもよい。この電源は、アノード２１およびカソード２２へ放電電力を供給してもよい。
【００４０】
出力結合ミラー１４と高反射ミラー１５、１６、および１７とは、リング光共振器を構成してもよい。出力結合ミラー１４は、一部の光を透過し、一部の光を反射する光学素子であってもよい。
【００４１】
３．２  動作
固体レーザ装置２は、波長がおよそ１９３ｎｍのパルスレーザ光３１を出力してもよい。低コヒーレンス化光学システム４は、パルスレーザ光３１のコヒーレンシーを低下させてもよい。増幅装置３は、コヒーレンシーの低下したパルスレーザ光３２を増幅してパルスレーザ光３３として出力してもよい。パルスレーザ光３３は、例えば図示していない露光装置へ送られて、リソグラフィ工程に使用されてもよい。
【００４２】
ポンピングレーザ５からは、波長がおよそ５３２ｎｍの励起光５１が出力されてもよい。励起光５１の一部は、ビームスプリッタ８１を透過してもよい。励起光５１の他の一部は、ビームスプリッタ８１で反射されてもよい。ビームスプリッタ８１を透過した励起光５１ａは、Ｔｉ：サファイアレーザ６のＴｉ：サファイア結晶を励起してもよい。励起された結晶からの放出光が共振器内で増幅され、Ｔｉ：サファイアレーザ６からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍのパルスレーザ光３１ａが出力されてもよい。Ｔｉ：サファイアレーザ６は、図示しない波長選択素子を備える光共振器を含んでもよい。この場合、Ｔｉ：サファイアレーザ６からは、波長選択素子によってスペクトル幅が狭帯域化されたパルスレーザ光３１ａが出力されてもよい。
【００４３】
一方、ポンピングレーザ５から出力された励起光５１のうち、ビームスプリッタ８１で反射した励起光５１ｂは、さらに高反射ミラー８２で反射されてもよい。反射された励起光５１ｂは、Ｔｉ：サファイアの増幅器７に入射し、これが備えるＴｉ：サファイア結晶を励起してもよい。増幅器７はその励起エネルギーによってＴｉ：サファイアレーザ６から出力されたパルスレーザ光３１ａを増幅してもよい。この結果、増幅器７からは、波長がおよそ７７３．６ｎｍの増幅されたパルスレーザ光３１ｂが出力されてもよい。
【００４４】
Ｔｉ：サファイアの増幅器７から出力されたパルスレーザ光３１ｂは、波長変換装置９に入射してもよい。波長変換装置９に入射したパルスレーザ光３１ｂは、まず、第一波長変換器９１に入射してもよい。第一波長変換器９１が備えるＬＢＯ結晶は、入射したパルスレーザ光３１ｂを、波長がおよそ３８６．８ｎｍ（前記７７３．６ｎｍの１／２）のパルスレーザ光３１ｃに変換してもよい。つぎに、波長変換後のパルスレーザ光は、第二波長変換器９２に入射してもよい。第二波長変換器９２が備えるＫＢＢＦ結晶は、入射したパルスレーザ光を、波長がおよそ１９３．４ｎｍ（前記３８６．８ｎｍの１／２）のパルスレーザ光３１にさらに変換してもよい。
【００４５】
波長変換装置９から出射したパルスレーザ光３１は、高反射ミラー１１によって進行方向を変えられて、低コヒーレンス化光学システム４に入射してもよい。パルスレーザ光３１のコヒーレンスは、低コヒーレンス化光学システム４を透過することによって低下してもよい。そのコヒーレンスが低下したパルスレーザ光３２は増幅装置３に入射してもよい。
【００４６】
チャンバ２０内のアノード２１とカソード２２に電気的に接続された電源は、アノード２１およびカソード２２に放電電力を供給してもよい。これにより、アノード２１およびカソード２２間の放電空間２３に放電が発生してもよい。
【００４７】
低コヒーレンス化光学システム４を出射したパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過し、高反射ミラー１５で反射されてもよい。反射されたパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１８を透過して、アノード２１とカソード２２との間の放電空間２３へ進行してもよい。パルスレーザ光３２が放電空間２３内に存在するときに放電空間２３に放電を生じさせることで、放電空間２３内のレーザガスが励起されてもよい。励起されたレーザガスを含む放電空間２３を通過するパルスレーザ光３２は増幅されてもよい。増幅されたパルスレーザ光３２は、ウィンドウ１９を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、高反射ミラー１６および１７で高反射されて、再びウィンドウ１９を介して、チャンバ２０内の放電空間２３を通過してもよい。この際、パルスレーザ光３２が増幅されてもよい。そして、パルスレーザ光３２は、今度はウィンドウ１８を介してチャンバ２０から出射してもよい。出射したパルスレーザ光３２は、出力結合ミラー１４に入射してもよい。このパルスレーザ光３２の一部は、出力結合ミラー１４を透過して、パルスレーザ光３３として増幅装置３から出射してもよい。パルスレーザ光３２の他の一部は、出力結合ミラー１４で反射することで、再びリング光共振器中に戻されて、再度、増幅されてもよい。
【００４８】
本説明では、増幅装置３がリング光共振器を含む場合を例示したが、この例に限定されるものではない。たとえば、増幅装置３は、増幅器に光共振器が配置されたファブリーペロー型共振器を含んでもよい。
【００４９】
なお、ここでは、固体レーザの波長変換装置９及びそれを用いたレーザシステム１が例示するが、図１における低コヒーレンス化光学システム４及び増幅装置３等は、他の構成に置き換えてもよい。また、波長変換装置９によって波長変換する前のパルスレーザ光３１ｂは、必ずしもＴｉ：サファイアレーザ６を含むレーザ装置から出力されたレーザ光でなくともよい。
【００５０】
４．非線形光学結晶の少なくとも１つの面側に光学素子が配置された波長変換器（実施の形態１）
つぎに、図１における波長変換装置９の第一波長変換器９１または第二波長変換器９２として用いることができる波長変換器について、以下に図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
４．１  構成
図３は、実施の形態１による波長変換器１０１の構成を概略的に示す斜視図を示す。図３に示されるように、波長変換器１０１は、プリズム１１０と、ＫＢＢＦ結晶２１０とを備えてもよい。なお、ＫＢＢＦ結晶２１０に限らず、ＬＢＯ結晶やＢＢＯ結晶など、他の非線形光学結晶が用いられてもよい。また、ＫＢＢＦ結晶２１０は、１つの結晶体に限らず、複数の結晶体が積層されてなるＫＢＢＦ積層構造体であってもよい。さらに、プリズム１１０に代えて、他の光学素子が用いられてもよい。この光学素子は、波長変換器１０１へ入射するレーザ光が、光学素子を介してＫＢＢＦ等の結晶２１０へ位相整合角で入射する条件を満たすように形成されていればよい。
【００５２】
プリズム１１０の材料は、たとえば合成石英ガラスであってもよい。その他にも、ＳｉＯ２結晶、溶融石英ガラス、ＣａＦ２結晶、またはＭｇＦ２結晶などの材料がプリズム１１０に用いられてもよい。プリズム１１０の材料には、紫外レーザ光に強い耐性を示すフッ化物系の材料が用いられるとよい。
【００５３】
プリズム１１０は、たとえば上面および底面が直角三角形の直角プリズムであってもよい。以下では、説明の都合上、このプリズム１１０の３つの側面のうち、上面および底面の直角三角形の斜辺を含む側面を接合面１１３という。また、残りの２つの側面のうち、一方を入射用面１１１といい、他方を出射面１１２という。
【００５４】
プリズム１１０の入射用面１１１および出射面１１２には、パルスレーザ光３１ｃの反射を低減する反射防止膜（ＡＲコート）がコーティングされていてもよい。
【００５５】
ＫＢＢＦ結晶２１０は、波長変換素子としての非線形光学結晶であってよい。ＫＢＢＦ結晶２１０は、波長変換素子としての他の非線形光学結晶に置き換えられてもよい。ＫＢＢＦ結晶２１０は、結晶軸Ｄ１がプリズム１１０の接合面１１３に対して略垂直となるように、プリズム１１０と接合してもよい。結晶軸とは、非線形光学結晶がほぼ最大の第２高調波強度を示す軸であってよい。
【００５６】
プリズム１１０の接合面１１３は、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１と接合してもよい。この接合は、オプティカルコンタクトであってもよい。
【００５７】
図４は、図３に示される波長変換器１０１をＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１側から見た際の上視図を示す。図４に示されるように、プリズム１１０は、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面２１１の外周から距離Ｄ内側の領域に接合面１１３が接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。距離Ｄは、少なくともＫＢＢＦ結晶２１０のへき開等によってその面精度が低下する幅以上であればよい。この幅は、ＫＢＢＦ結晶２１０の縁からの長さであってよい。たとえば、距離Ｄは１ｍｍ以上としてもよい。なお、接合面２１１の縁からの距離Ｄは、接合面１１３の外周全体において一定である必要はない。最短の距離Ｄが少なくともＫＢＢＦ結晶２１０のへき開等によって面精度が低下する幅（たとえば１ｍｍ）以上であればよい。なお、図４から図２０までの各図に示されている各所の距離が全て同じＤで例示されているが、これらの距離が同一であることは必須ではない。
【００５８】
４．２  動作
図５は、図３に示される波長変換器１０１をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射したレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。図５に示されるように、パルスレーザ光３１ｃは、プリズム１１０の入射用面１１１に入射してもよい。パルスレーザ光３１ｃは、偏光方向がＫＢＢＦ結晶２１０の入射面に対して垂直（図５の紙面に対して垂直）な直線偏光の光であってもよい。プリズム１１０に入射したパルスレーザ光３１ｃは、プリズム１１０を透過した後、ＫＢＢＦ結晶とそのプリズムとの接合部を介してＫＢＢＦ結晶２１０内に入射してもよい。
【００５９】
ＫＢＢＦ結晶２１０内に入射したパルスレーザ光３１ｃの一部は、ＫＢＢＦ結晶２１０中を伝播する途中で、たとえば波長が１９３．４ｎｍのパルスレーザ光３１に変換されてもよい。波長変換されたパルスレーザ光３１は、偏光方向がＫＢＢＦ結晶２１０の入射面と平行（図５の紙面に対して平行）な直線偏光の光であってもよい。
【００６０】
変換されたパルスレーザ光３１および残りのパルスレーザ光３１ｃは、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面２１１と反対側の面である反射面２１２で高反射してもよい。反射面２１２における少なくともパルスレーザ光３１ｃおよび３１を反射する領域は、真空空間または空気層（大気であってもよい）に接触していてもよい。これは、反射面２１２全体が真空空間または空気層（大気であってもよい）に接触していることを除外しない。
【００６１】
パルスレーザ光３１ｃおよび３１は、ＫＢＢＦ結晶２１０中のパルスレーザ光３１ｃおよび３１が反射面２１２で高反射し得る角度で、ＫＢＢＦ結晶２１０とプリズムとの接合面２１１に入射してもよい。
【００６２】
反射面２１２で反射したパルスレーザ光３１ｃおよび３１は、再び、ＫＢＢＦ結晶２１０中を伝播してもよい。この際、２ω光であるパルスレーザ光３１ｃと４ω光であるパルスレーザ光３１との光路は、波長に対する屈折率の違いによって分離されてもよい。ＫＢＢＦ結晶２１０中を伝播する反射後のパルスレーザ光３１ｃの一部は、パルスレーザ光３１に変換されてもよい。
【００６３】
その後、パルスレーザ光３１ｃおよび３１は、接合面１１３を介して再びプリズム１１０に入射してもよい。この際、パルスレーザ光３１ｃおよび３１は、異なる光路でプリズム１１０に入射してもよい。その結果、パルスレーザ光３１ｃおよび３１は、異なる光路でプリズム１１０の出射面１１２から出射してもよい。
【００６４】
ここで、たとえばプリズム１１０をＣａＦ２結晶とした場合、その屈折率は１．４４程度であってよい。この場合、プリズム１１０の接合面１１３に対する入射面の仰角θ１が５８°とされ、接合面１１３に対する出射面の仰角θ２が３２°とされるとよい。このプリズム１１０の入射用面１１１に対してパルスレーザ光３１ｃが０．９°の入射角φ１で入射すると、パルスレーザ光３１ｃおよび３１の両方がＫＢＢＦ結晶２１０の反射面２１２で高反射または全反射し得る。また、この場合、反射後のパルスレーザ光３１ｃは、４０．３°の出射角φ３で、プリズム１１０の出射面１１２から出射し得る。反射後のパルスレーザ光３１は、３０．２°の出射角φ２で、プリズム１１０の出射面１１２から出射し得る。
【００６５】
４．３  作用
実施の形態１によれば、非線形結晶のへき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域でＫＢＢＦ結晶２１０とプリズム１１０とを接合することが可能となってよい。そのため、両者の接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。その結果、接合部の品質が高い波長変換器１０１を実現することができてもよい。
【００６６】
４．４  光学素子のバリエーション
なお、ＫＢＢＦ結晶２１０と組み合わせされる光学素子は、プリズム１１０のような直角プリズムに限られない。以下に、光学素子のバリエーションを、いくつかの例を用いて説明する。
【００６７】
４．４．１  第１例
図６は、第１例による波長変換器１０２の構成を概略的に示す斜視図を示す。図７は、図６に示される波長変換器１０２をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００６８】
図６および図７に示されるように、ＫＢＢＦ結晶２１０に組み合わせされる光学素子は、入射面用１１１と接合面１１３とが交わる角を含む部分１２４ａ、および、出射面１１２と接合面１１３とが交わる角を含む部分１２４ｂのそれぞれが除去された形状を持つプリズム１２０であってもよい。当該削られた部分は破線で示されている。更に、プリズム１２０は、入射面用１１１と出射面１１２とが交わる角を含む部分１２４ｃが除去された形状を有してもよい。当該除去された部分は破線で示されている。
【００６９】
プリズム１２０は、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に、部分１２４ａおよび１２４ｂが無い状態の接合面１１３が接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。距離Ｄは、図４を用いて説明した距離Ｄと同様であってよい。
【００７０】
４．４．２  第２例
図８は、第２例による波長変換器１０３をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００７１】
プリズム１３０における入射面用１１１と接合面１１３とが交わる角を含む部分１３４ａが除かれた後に残る面は、接合面１１３（または接合面２１１）に対して必ずしも垂直でなくてよい。この面は、たとえば図８の波長変換器１０３に示されるように、接合面１１３（または接合面２１１）に対して鈍角に傾いていてもよいし、鋭角に傾いていてもよい。同様に、プリズム１３０における出射面１１２と接合面１１３とが交わる角を含む部分１３４ｂが除かれた後に残る面は、接合面１１３（または接合面２１１）に対して鈍角に傾いていてもよいし、鋭角に傾いていてもよい。
【００７２】
プリズム１３０は、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に、部分１３４ａおよび１３４ｂが無い状態の接合面１１３が接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。距離Ｄは、図４を用いて説明した距離Ｄと同様であってよい。
【００７３】
４．４．３  第３例
図９は、第３例による波長変換器１０４をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００７４】
プリズム１４０における入射面用１１１と接合面１１３とが交わる角を含む部分１４４ａは除去されて、図９に示されるような形状とされてもよい。同様に、プリズム１４０における出射面１１２と接合面１１３とが交わる角を含む部分１４４ｂは除去されて、図９に示されるような形状とされてもよい。
【００７５】
プリズム１４０における部分１４４ａが除かれた後に残る部分の面であって接合面１１３と接しない面１４１ａと、接合面１１３との間の距離ｄは、へき開によってＫＢＢＦ結晶２１０の端部が盛り上がる高さ以上の距離であればよい。すなわち、距離ｄは、へき開によってＫＢＢＦ結晶２１０端部が盛り上がった場合でもＫＢＢＦ結晶２１０端部とプリズム１４０との接触を回避できる程度の距離以上であればよい。同様に、プリズム１４０における部分１４４ｂが除かれた後に残る部分の面であって接合面１１３と接しない面１４１ｂと、接合面１１３との間の距離ｄは、へき開によってＫＢＢＦ結晶２１０の端部が盛り上がる高さ以上の距離であればよい。なお、接合面１１３は、ＫＢＢＦ結晶２１０端部のへき開による盛り上がりを含まない平面であるとする。
【００７６】
プリズム１４０は、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に、部分１４４ａおよび１４４ｂが無い状態の接合面１１３が接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。距離Ｄは、図４を用いて説明した距離Ｄと同様であってよい。
【００７７】
５．非線形光学結晶の少なくとも１つの面側に中間層を挟んで光学素子が配置された波長変換器（実施の形態２）
つぎに、波長変換器の他の形態について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【００７８】
５．１  構成
図１０は、実施の形態２による波長変換器３０１の構成を概略的に示す。図１０は、波長変換器３０１をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００７９】
図１０に示されるように、波長変換器３０１は、プリズム１１０およびＫＢＢＦ結晶２１０に加え、中間層３１０を備えてもよい。プリズム１１０およびＫＢＢＦ結晶２１０は、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。
【００８０】
中間層３１０は、板状の部材やフィルム状の部材などであってよい。中間層３１０の材料は、たとえば合成石英ガラスであってもよい。その他にも、ＳｉＯ２結晶、溶融石英ガラス、ＣａＦ２結晶、またはＭｇＦ２結晶などの材料が中間層３１０に用いられてもよい。特に、紫外レーザ光に強い耐性をしめすフッ化物系の材料が用いられるとよい。
【００８１】
また、中間層３１０の屈折率は、プリズム１１０の屈折率と同等であってもよい。ただし、これに限定されない。たとえば中間層３１０の屈折率とプリズム１１０の屈折率とを同等とする場合、中間層３１０の材料には、プリズム１１０と同じ材料が用いられてもよい。
【００８２】
中間層３１０とプリズム１１０との接合は、オプティカルコンタクトであってもよい。同様に、中間層３１０とＫＢＢＦ結晶２１０との接合は、オプティカルコンタクトであってもよい。
【００８３】
中間層３１０は、実施の形態１におけるプリズム１１０と同様に、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。一方、プリズム１１０の中間層３１０との接合面１１３のサイズは、中間層３１０のプリズム１１０に対向する面のサイズよりも大きくても小さくてもよい。また、接合面１１３のサイズおよび形状と、中間層３１０のプリズム１１０に対向する面のサイズおよび形状を一致さてもよいし、させなくてもよい。一致させた場合、これらを位置合わせした状態で接触させてもよいし、位置合わせせずに接触させてもよい。
【００８４】
中間層３１０の厚さｔは、すなわち、プリズム１１０の接合面１１３と接合面２１１との間の距離ｄは、へき開によってＫＢＢＦ結晶２１０の端部が盛り上がる高さ以上の長さであればよい。すなわち、厚さｔ（＝距離ｄ）は、へき開後にＫＢＢＦ結晶２１０端部が盛り上がった場合でもＫＢＢＦ結晶２１０端部とプリズム１１０との接触を回避できる程度の厚さ以上であればよい。
【００８５】
５．２  動作
波長変換器３０１の動作は、上述した実施の形態１における波長変換器１０１の動作と同様であってよい。ただし、図１０に示されるように、プリズム１１０に入射したパルスレーザ光３１ｃは、中間層３１０を介してＫＢＢＦ結晶２１０に入射してもよい。また、反射面２１２で反射したパルスレーザ光３１および３１ｃは、中間層３１０を介して再びプリズム１１０に入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、異なる光路でプリズム１１０の出射面１１２から出射してもよい。
【００８６】
５．３  作用
実施の形態２によれば、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域でＫＢＢＦ結晶２１０と中間層３１０とが接合するため、両者の接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。また、これにより、平坦性が維持された中間層３１０に対してプリズム１１０が接合されるため、両者の接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。これらの結果、接合部の品質が高い波長変換器３０１を実現することができる。
【００８７】
６．非線形光学結晶の少なくとも２つの面側それぞれに光学素子が配置された波長変換器（実施の形態３）
つぎに、波長変換器の他の形態について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【００８８】
６．１  構成
図１１は、実施の形態３による波長変換器１０５の構成を概略的に示す。図１１は、波長変換器１０５をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００８９】
図１１に示されるように、波長変換器１０５は、２つのプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂと、ＫＢＢＦ結晶２１０とを備えてもよい。各プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂ、ならびにＫＢＢＦ結晶２１０は、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。
【００９０】
入射側のプリズム１１０Ａは、実施の形態１におけるプリズム１１０と同様に、ＫＢＢＦ結晶２１０の第１接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に接合面１１３ａが接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。同様に、出射側のプリズム１１０Ｂは、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２における外周から距離Ｄ内側の領域に接合面１１３ａが接触するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。この際、プリズム１１０Ａの接合面１１３ａとプリズム１１０Ｂの接合面１１３ｂとは、互いに平行であってもよい。その場合、プリズム１１０Ａの入射用面１１１ａと対応するプリズム１１０Ｂの面１１１ｂが、波長変換後のパルスレーザ光３１および残りのパルスレーザ光３１ｃの出射面（以下、面１１１ｂを出射面という）として機能し得る。
【００９１】
６．２  動作
波長変換器１０５の動作は、上述した実施の形態１による波長変換器１０１の動作と同様であってよい。ただし、図１１に示されるように、ＫＢＢＦ結晶２１０で波長変換されたパルスレーザ光３１および残りのパルスレーザ光３１ｃは、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２を介してプリズム１１０Ｂに入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、それぞれ異なる光路でプリズム１１０Ｂの出射面１１１ｂから出射してもよい。
【００９２】
６．３  作用
実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域でＫＢＢＦ結晶２１０とプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂとをそれぞれ接合することが可能であってよい。そのため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。その結果、接合部の品質が高い波長変換器１０５を実現することができてよい。
【００９３】
７．非線形光学結晶の少なくとも２つの面側それぞれに中間層を挟んで光学素子が配置された波長変換器（実施の形態４）
また、図１１に示された波長変換器１０５に、図１０において示された波長変換器３０１を適用することも可能である。以下、波長変換器３０１を波長変換器１０５に適用した形態を、実施の形態４として、図面を用いて詳細に説明する。
【００９４】
７．１  構成
図１２は、実施の形態４による波長変換器３０５の構成を概略的に示す。図１２は、波長変換器３０５をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【００９５】
図１２に示されるように、波長変換器３０５は、２つのプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂと、ＫＢＢＦ結晶２１０とに加え、２つの中間層３１０Ａおよび３１０Ｂを備えてもよい。各プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂ、ＫＢＢＦ結晶２１０、および各中間層３１０Ａおよび３１０Ｂは、上述した実施の形態２によるプリズム１１０、ＫＢＢＦ結晶２１０、および中間層３１０と同様であってよい。
【００９６】
中間層３１０Ａは、入射側のプリズム１１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０との間に介在してもよい。中間層３１０Ｂは、出射側のプリズム１１０ＢとＫＢＢＦ結晶２１０との間に介在してもよい。プリズム１１０Ａ、中間層３１０ＡおよびＫＢＢＦ結晶２１０よりなる構造部は、図１０に示された波長変換器３０１と同様であってよい。同様に、プリズム１１０Ｂ、中間層３１０ＢおよびＫＢＢＦ結晶２１０よりなる構造部は、図１０に示された波長変換器３０１と同様であってよい。この際、プリズム１１０Ａとプリズム１１０Ｂとの向きは、互いに反対方向を向いていてもよい。
【００９７】
７．２  動作
波長変換器３０５の動作は、上述した実施の形態３における波長変換器１０５の動作と同様であってよい。ただし、図１２に示されるように、プリズム１１０Ａに入射したパルスレーザ光３１ｃは、中間層３１０Ａを介してＫＢＢＦ結晶２１０に入射してもよい。また、ＫＢＢＦ結晶２１０から出射したパルスレーザ光３１および３１ｃは、中間層３１０Ｂを介してプリズム１１０Ｂに入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、それぞれ異なる光路でプリズム１１０Ｂの出射面１１１ｂから出射してもよい。
【００９８】
７．３  作用
実施の形態４によれば、実施の形態２と同様に、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域でＫＢＢＦ結晶２１０と中間層３１０Ａおよび３１０Ｂとがそれぞれ接合してもよい。そのため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。また、これにより、それぞれＫＢＢＦ結晶２１０よりも平坦性が維持された中間層３１０Ａおよび３１０Ｂに対してプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂが接合されるため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。これらの結果、接合部の品質が高い波長変換器３０５を実現することができてよい。
【００９９】
８．少なくとも２つの非線形光学結晶を備えた波長変換器
また、波長変換器に用いられる非線形光学結晶の数は、１つに限られず、２つ以上とすることができてよい。以下に、２つの非線形光学結晶が用いられた波長変換器について、図面を用いて詳細に説明する。
【０１００】
８．１  非線形光学結晶同士がオプティカルコンタクトを形成する場合（実施の形態５）
まず、非線形光学結晶同士がオプティカルコンタクトを形成する場合を、実施の形態５として、図面を用いて詳細に説明する。
【０１０１】
８．１．１  構成
図１３は、実施の形態５による波長変換器１０６の構成を概略的に示す。図１３は、波長変換器１０６をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【０１０２】
図１３に示されるように、波長変換器１０６は、２つのプリズム１１０および１５０と、２つのＫＢＢＦ結晶２１０および２２０とを備えてもよい。各プリズム１１０および１５０、ならびに各ＫＢＢＦ結晶２１０および２２０は、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。ただし、ＫＢＢＦ結晶２２０の接合面２２１のサイズは、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１２のサイズよりも大きくてもよい。
【０１０３】
入射側のプリズム１１０は、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１における外周から距離Ｄ内側の領域に接合面１１３ａが接するように、ＫＢＢＦ結晶２１０に接合されてもよい。一方、出射側のプリズム１５０は、ＫＢＢＦ結晶２２０の接合面２２２における外周から距離Ｄ内側の領域に接合面１１３ｂが接するように、ＫＢＢＦ結晶２２０に接合されてもよい。この際、プリズム１１０とプリズム１５０との向きは、上述した実施の形態３と同様に、互いに反対方向を向いていてもよい。
【０１０４】
ＫＢＢＦ結晶２１０は、ＫＢＢＦ結晶２２０の接合面２２１における外周から距離Ｄ内側の領域に接合面２１２が接触するように、ＫＢＢＦ結晶２２０に接合されてもよい。この接合は、オプティカルコンタクトであってもよい。
【０１０５】
８．１．２  動作
波長変換器１０６の動作は、上述した実施の形態４における波長変換器１０５の動作と同様であってよい。ただし、図１３に示されるように、ＫＢＢＦ結晶２１０で波長変換されたパルスレーザ光３１および残りのパルスレーザ光３１ｃは、つぎにＫＢＢＦ結晶２２０に入射してもよい。ＫＢＢＦ結晶２２０に入射したパルスレーザ光３１および３１ｃのうち、パルスレーザ光３１ｃの一部は、ＫＢＢＦ結晶２２０中を伝播する途中でパルスレーザ光３１に変換されてもよい。その後、ＫＢＢＦ結晶２２０内を伝播するパルスレーザ光３１および３１ｃは、ＫＢＢＦ結晶２２０の接合面２２２を介してプリズム１１０Ｂに入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、それぞれ異なる光路でプリズム１１０Ｂの出射面１１１ｂから出射してもよい。
【０１０６】
８．１．３  作用
実施の形態５によれば、実施の形態３と同様に、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域で、ＫＢＢＦ結晶２１０およびプリズム１１０と、ＫＢＢＦ結晶２２０およびプリズム１５０と、ＫＢＢＦ結晶２１０および２２０とをそれぞれ接合することが可能であってよい。そのため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。その結果、接合部の品質が高い波長変換器１０６を実現することができてよい。また、複数のＫＢＢＦ結晶２１０および２２０よりなる積層構造を採用することで、パルスレーザ光３１ｃからパルスレーザ光３１への変換効率を向上することが可能となってよい。その結果、より高い強度のパルスレーザ光３１を得ることが可能となってよい。ここで、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１２の端部では必ずしもへき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域が接合面２２１と接合していない場合があってよい。その場合でも、波長変換器１０６全体としてはへき開等による面精度の低下を実質的に無視できればよい。
【０１０７】
８．１．４  変形例
また、実施の形態４による波長変換器３０５と同様に、図１３において示された波長変換器１０６に、図１０に示された波長変換器３０１を適用することも可能である。図１４は、波長変換器３０１を波長変換器１０６に適用した構造を備える波長変換器３０６の構成を概略的に示す。ただし、図１４では、プリズム１１０および１５０の代わりに、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂが用いられてもよい。
【０１０８】
図１４に示されるように、波長変換器３０６は、プリズム１１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０との間に中間層３１０が配置され、また、プリズム１１０ＢとＫＢＢＦ結晶２２０との間に中間層３２０が配置された構造を有してもよい。中間層３１０および３２０は、それぞれ上述した実施の形態２による中間層３１０と同様であってよい。ただし、それらのサイズは、ＫＢＢＦ結晶２１０の接合面２１１およびＫＢＢＦ結晶２２０の接合面２２２の形状に合わせてへき開等による面精度の低下を実質的に無視できるように適宜変更されていてもよい。
【０１０９】
また、この変形例では、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂは、ＫＢＢＦ結晶２１０および２２０とそれぞれ直接接触しなくてよい。そのため、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂのサイズは、それぞれＫＢＢＦ結晶２１０および２２０の接合面２１１および２２２のサイズに依らず、適宜変更可能であってよい。
【０１１０】
８．２  非線形光学結晶間に中間層が配置された場合（実施の形態６）
つぎに、非線形光学結晶同士が直接接触しない場合を、実施の形態６として、図面を用いて詳細に説明する。
【０１１１】
８．２．１  構成
図１５は、実施の形態６による波長変換器１０７の構成を概略的に示す。図１５は、波長変換器１０７をＫＢＢＦ結晶２１０Ａへ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【０１１２】
図１５に示されるように、波長変換器１０７は、２つのプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂと、２つのＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂとに加え、中間層３３０を備えてもよい。各プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂ、ならびに各ＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂは、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。また、中間層３３０は、上述した実施の形態２による中間層３１０と同様であってよい。ただし、中間層３３０の厚さｔｔは、へき開後にＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂの端部がそれぞれ盛り上がる高さの合計以上の距離であればよい。
【０１１３】
プリズム１１０ＡおよびＫＢＢＦ結晶２１０Ａよりなる構造部、およびプリズム１１０ＢおよびＫＢＢＦ結晶２１０Ｂよりなる構造部は、それぞれ図５に示された波長変換器１０１と同様であってよい。この際、プリズム１１０Ａとプリズム１１０Ｂとの向きは、互いに反対方向を向いていてもよい。
【０１１４】
中間層３３０は、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａの接合面２１２ａおよびＫＢＢＦ結晶２１０Ｂの接合面２１１ｂの双方に対して、それらの外周から距離Ｄ内側の領域に接合面３３１および３３２それぞれが接するように、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂにそれぞれ接合されてもよい。
【０１１５】
８．２．２  動作
波長変換器１０７の動作は、上述した波長変換器１０６の動作と同様であってよい。ただし、図１５に示されるように、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａで波長変換されたパルスレーザ光３１および残りのパルスレーザ光３１ｃは、中間層３３０を介してＫＢＢＦ結晶２１０Ｂに入射してもよい。ＫＢＢＦ結晶２１０Ｂに入射したパルスレーザ光３１および３１ｃのうち、パルスレーザ光３１ｃの一部は、ＫＢＢＦ結晶２１０Ｂ中を伝播する途中でパルスレーザ光３１に変換されてもよい。その後、ＫＢＢＦ結晶２１０Ｂ内を伝播するパルスレーザ光３１および３１ｃは、ＫＢＢＦ結晶２１０Ｂの接合面２１２ｂを介してプリズム１１０Ｂに入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、異なる光路でプリズム１１０Ｂの出射面１１１ｂから出射してもよい。
【０１１６】
８．２．３  作用
実施の形態６によれば、実施の形態５と同様に、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域で、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよびプリズム１１０Ａと、ＫＢＢＦ結晶２１０Ｂおよびプリズム１１０Ｂとを接合し、さらに、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａ、中間層３３０およびＫＢＢＦ結晶２１０Ｂとをそれぞれ接合することが可能であってよい。そのため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。その結果、接合部の品質が高い波長変換器１０７を実現することができてよい。また、複数のＫＢＢＦ結晶２１０および２２０を含む積層構造を採用することで、パルスレーザ光３１ｃからパルスレーザ光３１への変換効率を向上することが可能となってよい。その結果、より高い強度のパルスレーザ光３１を得ることが可能となってよい。
【０１１７】
８．２．４  変形例
また、実施の形態５の変形例による波長変換器３０６と同様に、図１５において示された波長変換器１０７に、図１０に示された波長変換器３０１を適用することも可能である。図１６は、波長変換器３０１を波長変換器１０７に適用した構造を備える波長変換器３０７の構成を概略的に示す。
【０１１８】
図１６に示されるように、波長変換器３０７は、プリズム１１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０Ａとの間に中間層３１０Ａが配置され、また、プリズム１１０ＢとＫＢＢＦ結晶２１０Ｂとの間に中間層３１０Ｂが配置された構造を有してもよい。さらに、ＫＢＢＦ結晶２１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０Ｂとの間に中間層３３０が配置されてもよい。中間層３１０Ａ、３１０Ｂおよび３３０は、それぞれ上述した実施の形態２による中間層３１０と同様であってよい。
【０１１９】
また、この変形例では、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂは、ＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂとそれぞれ直接接触しなくてよい。そのため、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂのサイズは、それぞれＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂの接合面２１１ａおよび２１２ｂのサイズに依らず、適宜変更可能であってよい。
【０１２０】
９．非線形光学結晶内の光の光路が２回以上折り返される波長変換器（実施の形態７）
また、上述した実施の形態における２つのプリズムを用いた形態では、パルスレーザ光３１ｃおよび３１がそれぞれ折り返されずに各ＫＢＢＦ結晶を通過する場合が例示された。ただし、これらの形態に限られるものではない。たとえばパルスレーザ光３１ｃおよび３１の光路が波長変換素子（ＫＢＢＦ結晶）内で１回以上折り返されてもよい。以下では、ＫＢＢＦ結晶内部でパルスレーザ光３１ｃおよび３１の光路が２回折り返される構成を有する波長変換器を、実施の形態７として、図面を用いて詳細に説明する。
【０１２１】
９．１  構成
図１７は、実施の形態７による波長変換器１０８の構成を概略的に示す。図１７は、波長変換器１０８をＫＢＢＦ結晶２１０へ入射させるレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【０１２２】
図１７に示されるように、波長変換器１０８は、２つのプリズム１６０Ａおよび１６０Ｂと、ＫＢＢＦ結晶２１０とを備えてもよい。各プリズム１６０Ａおよび１６０Ｂ、ならびにＫＢＢＦ結晶２１０は、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。ただし、各プリズム１６０Ａおよび１６０Ｂは、それぞれの接合面１６３ａおよび１６３ｂに、溝１６１ａおよび１６１ｂを備えてもよい。
【０１２３】
出射側のプリズム１６０Ｂの溝１６１ｂは、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面１６３ｂにおいて、入射側のプリズム１６０Ａを介してＫＢＢＦ結晶２１０に入射したパルスレーザ光３１ｃおよびこれの一部が波長変換されることで生成されたパルスレーザ光３１が進行する方向の領域に位置しているとよい。プリズム１６０ＢとＫＢＢＦ結晶２１０とがオプティカルコンタクトを形成している状態において、溝１６１ｂの内部は空気層であってもよい。
【０１２４】
一方、入射側のプリズム１６０Ａの溝１６１ａは、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面１６３ａにおいて、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２で反射したパルスレーザ光３１ｃおよび３１が進行する方向の領域に位置しているとよい。プリズム１６０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０とがオプティカルコンタクトを形成している状態において、溝１６１ａの内部は空気層であってもよい。
【０１２５】
９．２  動作
波長変換器１０８の動作は、上述した実施の形態３における波長変換器１０５の動作と同様であってよい。ただし、図１７に示されるように、入射側のプリズム１６０Ａを介してＫＢＢＦ結晶２１０に入射したパルスレーザ光３１ｃおよびパルスレーザ光３１は、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２が溝１６１ｂ内部の空気層と接触する領域で高反射または全反射され得る。この反射されたパルスレーザ光３１ｃおよび３１のうちパルスレーザ光３１ｃの一部は、再度、ＫＢＢＦ結晶２１０内を伝播する途中でパルスレーザ光３１に変換されてもよい。つぎに、ＫＢＢＦ結晶２１０内を伝播するパルスレーザ光３１ｃおよび３１は、ＫＢＢＦ結晶２１０の第１接合面２１１が溝１６１ａ内部の空気層と接触する領域で再び高反射または全反射され得る。この反射されたパルスレーザ光３１ｃおよび３１のうちパルスレーザ光３１ｃの一部は、再度、ＫＢＢＦ結晶２１０内を伝播する途中でパルスレーザ光３１に変換されてもよい。つぎに、ＫＢＢＦ結晶２１０内を伝播するパルスレーザ光３１および３１ｃは、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２を介してプリズム１１０Ｂに入射してもよい。その後、パルスレーザ光３１および３１ｃは、それぞれ異なる光路でプリズム１１０Ｂの出射面１１１ｂから出射してもよい。
【０１２６】
９．３  作用
実施の形態７によれば、実施の形態３と同様に、へき開等による面精度の低下を実質的に無視できる領域でＫＢＢＦ結晶２１０とプリズム１１０Ａおよび１１０Ｂとをそれぞれ接合することが可能であってよい。そのため、それぞれの接合部に高い品質のオプティカルコンタクトを形成することが可能となってよい。その結果、接合部の品質が高い波長変換器１０８を実現することができてよい。
【０１２７】
また、パルスレーザ光３１ｃがＫＢＢＦ結晶２１０を複数回（本例では３回）通過する構成とすることで、パルスレーザ光３１ｃからパルスレーザ光３１への変換効率を向上することが可能となってよい。その結果、より高い強度のパルスレーザ光３１を得ることが可能となってよい。
【０１２８】
９．４  変形例
また、実施の形態４による波長変換器３０５と同様に、図１７において示された波長変換器１０８に、図１０に示された波長変換器３０１を適用することも可能である。図１８は、波長変換器３０１を波長変換器１０８に適用した構造を備える波長変換器３０８の構成を概略的に示す。ただし、図１８では、プリズム１６０Ａおよび１６０Ｂの代わりに、プリズム１１０Ａおよび１１０Ｂが用いられてもよい。
【０１２９】
図１８に示されるように、波長変換器３０８は、プリズム１１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０との間に中間層３４０Ａが配置され、また、プリズム１１０ＢとＫＢＢＦ結晶２１０との間に中間層３４０Ｂが配置された構造を有してもよい。中間層３４０Ａおよび３４０Ｂは、それぞれ上述した実施の形態２による中間層３１０と同様であってよい。ただし、各中間層３４０Ａおよび３４０Ｂは、それぞれＫＢＢＦ結晶３１０との接合面３４３ａおよび３４３ｂに、溝３４１ａおよび３４１ｂを備えてもよい。
【０１３０】
出射側のプリズム１１０ＢとＫＢＢＦ結晶２１０との間に配置された中間層３４０Ｂの溝３４１ｂは、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面３４３ｂにおいて、入射側のプリズム１１０Ａおよび中間層３４０Ａを介してＫＢＢＦ結晶２１０に入射したパルスレーザ光３１ｃおよびパルスレーザ光３１が進行する方向の領域に位置しているとよい。ＫＢＢＦ結晶２１０と中間層３４０Ｂとがオプティカルコンタクトを形成している状態において、溝３４１ｂの内部は空気層であってもよい。
【０１３１】
一方、入射側のプリズム１１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０との間に配置された中間層３４０Ａの溝３４１ａは、ＫＢＢＦ結晶２１０との接合面３４３ａにおいて、ＫＢＢＦ結晶２１０の第２接合面２１２で反射したパルスレーザ光３１ｃおよび３１が進行する方向の領域に位置しているとよい。ＫＢＢＦ結晶２１０と中間層３４０Ａとがオプティカルコンタクトを形成している状態において、溝３４１ａの内部は空気層であってもよい。
【０１３２】
１０．非線形光学結晶が２つの光学素子で挟まれた構造を有する波長変換器のホルダ（実施の形態８）
つぎに、波長変換器のホルダについて、その一例を挙げて説明する。以下では、ＫＢＢＦ結晶が２つのプリズムで挟まれた構造の波長変換器を圧力をかけた状態に保持するホルダが例に挙げられる。
【０１３３】
１０．１  構成
図１９は、実施の形態８によるホルダ４００および波長変換器の構成を概略的に示す斜視図を示す。図２０は、図１９に示される波長変換器をＫＢＢＦ結晶２１０Ａへ入射したレーザ光の入射面を含む面で切断した際の断面図を示す。
【０１３４】
図１９および図２０に示されるように、波長変換器は、たとえば２つのプリズム１７０Ａおよび１７０Ｂと、２つのＫＢＢＦ結晶２１０Ａよび２１０Ｂと、２つの中間層３１０Ａおよび３１０Ｂとを備えてもよい。各プリズム１７０Ａおよび１７０Ｂ、ならびに各ＫＢＢＦ結晶２１０Ａおよび２１０Ｂは、上述した実施の形態１によるプリズム１１０（そのバリエーションを含む）およびＫＢＢＦ結晶２１０と同様であってよい。各中間層３１０Ａおよび３１０Ｂは、上述した実施の形態２による中間層３１０と同様であってよい。ただし、これらに限定されず、上述した実施の形態のいずれかによる波長変換器が用いられてもよい。
【０１３５】
ホルダ４００は、たとえば第１部材４１０および第２部材４２０と、これらを互いに固定する複数のボルト４３１とを備えてもよい。第１部材４１０および第２部材４２０の材料は、それぞれ鉄や銅やアルミニウムなどの金属であってもよい。ただし、これらに限定されず、比較的剛性の高い材料が用いられるとよい。この際、熱や応力に対する変形量が小さい材料が用いられるとよい。
【０１３６】
各プリズムとして図５に示す直角プリズムを用いる場合について説明する。第１部材４１０は、プリズム１７０Ａの３つの側面のうち中間層３１０Ａと接しない２つの面それぞれと実質的に均等な圧力で接触し得る形状を備えているとよい。同様に、第２部材４２０は、プリズム１７０Ｂの３つの側面のうち中間層３１０Ｂと接しない２つの面それぞれと実質的に均等な圧力で接触し得る形状を備えているとよい。図７、図８等に示したように角を削除されたプリズムを用いる場合も同様に、第１部材４１０、第２部材４２０が接するのは、図７のプリズムの面１１１，１１２、図８のプリズムの面１１１，１１２である。
【０１３７】
第１部材４１０および第２部材４２０は、間に波長変換器を保持した状態で、それらの端部４１２および４２２に形成された２つ以上の螺子穴にそれぞれボルト４３１が螺子入れられることで、波長変換器を均一な圧力が加えられた状態に保持してもよい。この圧力は、プリズム１７０Ａと中間層３１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０Ｂと中間層３１０Ｂとプリズム１７０Ｂとを互いに密着させる方向に作用してもよい。
【０１３８】
また、第１部材４１０には、入射側のプリズム１７０Ａにパルスレーザ光３１ｃを入射させるための窓４１１が設けられてもよい。一方、第２部材４２０には、出射側のプリズム１７０Ｂから出射したパルスレーザ光３１ｃおよび３１が通過するための窓４２１が設けられてもよい。
【０１３９】
１０．２  作用
プリズム１７０Ａと中間層３１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０ＡとＫＢＢＦ結晶２１０Ｂと中間層３１０Ｂとプリズム１７０Ｂとを互いに密着させる方向に圧力を加えた状態を保持する構成とすることで、それぞれの接合状態を向上することが可能となってよい。その結果、波長変素子による変換効率の向上や長寿命化を実現することができてもよい。
【０１４０】
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。
【０１４１】
本明細書及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、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【０１４２】
上述の実施形態においては、増幅器７が１つである例を示したが、複数の増幅器７を直列あるいは並列に配置してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６と増幅器７は共通のポンピングレーザ５によってポンピングしているが、別々のポンピングレーザを使用してもよい。また、ポンピングレーザ５としてＮｄ：ＹＬＦレーザあるいはＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第２高調波光を出力するレーザを使用してもよい。また、Ｔｉ：サファイアレーザ６の代わりにエルビウムドープト光ファイバレーザの第２高調波光を発生するレーザを使用してもよい。このレーザは、半導体レーザによってポンピングしてもよい。また、波長変換装置９は、本開示の構成に限定されるものではなく、波長変換装置９に入射される光を増幅装置３の増幅波長帯域の波長、例えば略１９３ｎｍの波長の光に変換するものであればよい。例えば、波長変換装置９に含まれる非線形光学結晶としては、ＬＢＯ結晶の代わりにＣＬＢＯ結晶を使用してもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１  ２ステージレーザ装置（レーザシステム）
２  固体レーザ装置
３  増幅装置
４  低コヒーレンス化光学システム
５  ポンピングレーザ
６  Ｔｉ：サファイアレーザ
７  増幅器
９  波長変換装置
１１、１５、１６、１７  高反射ミラー
１４  出力結合ミラー
１８、１９  ウィンドウ
２０  チャンバ
２１  アノード
２２  カソード
２３  放電空間
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２、３３  パルスレーザ光
５１、５１ａ、５１ｂ  励起光
８１  ビームスプリッタ
８２  高反射ミラー
９１  第一波長変換器
９２  第二波長変換器
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、３０１、３０５、３０６、３０７、３０８  波長変換器
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ  プリズム
１１１、１１１ａ  入射用面
１１１ｂ  出射面
１１２  出射面
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１６３ａ、１６３ｂ  接合面
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１３４ａ、１３４ｂ、１４４ａ、１４４ｂ  部分
１６１ａ、１６１ｂ  溝
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２２０  ＫＢＢＦ結晶
２１１  接合面（第１接合面）
２１２  反射面（接合面、第２接合面）
２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ、２２１、２２２  接合面
３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３４０Ａ、３４０Ｂ  中間層
３３１、３３２、３４３ａ、３４３ｂ  接合面
３４１ａ、３４１ｂ  溝
４００  ホルダ
４１０  第１部材
４１１  窓
４１２  端部
４２０  第２部材
４２２  端部
４２１  窓
４３１  ボルト
【図１】
2013178462.tif 000003
【図２】
2013178462.tif 000004
【図３】
2013178462.tif 000005
【図４】
2013178462.tif 000006
【図５】
2013178462.tif 000007
【図６】
2013178462.tif 000008
【図７】
2013178462.tif 000009
【図８】
2013178462.tif 000010
【図９】
2013178462.tif 000011
【図１０】
2013178462.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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