(57)【要約】【課題】共振器長を調整する際の光学軸のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる共振器、共振方法、光源及び検査装置を提供する。【解決手段】本発明に係る共振器１は、入射光の波長を変換する非線形光学結晶２０と、非線形光学結晶２０に入射光を入射させ、非線形光学結晶２０から出射させた光を再び非線形光学結晶２０に入射させる光路上に配置された複数の凹面鏡及び複数の平面鏡と、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように、隣り合う各平面鏡の反射面と、隣り合う平面鏡の間の光路と、の間の角度を一定に保ちながら隣り合う各平面鏡を移動させる駆動部と、を備える。【選択図】図１
2017097212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の波長を変換する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶に前記入射光を入射させ、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に配置された複数の凹面鏡及び複数の平面鏡と、
隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる駆動部と、
を備えた共振器。
【請求項２】
隣り合う前記平面鏡の一方を、前記一方に入射する光の光軸方向に移動させ、
隣り合う前記平面鏡の他方を、前記他方から出射する光の光軸方向に移動させる請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記光路上の光の強度を検出する検出器と、
前記検出器からの信号により前記駆動部を制御する制御部と、
をさらに備えた請求項１または２に記載の共振器。
【請求項４】
隣り合う前記平面鏡の少なくとも一方に設けられた微小駆動部をさらに備え、
前記制御部は、前記強度が大きくなるように前記微小駆動部を制御する請求項３に記載の共振器。
【請求項５】
前記入射光は、縦マルチモード光である請求項１〜４のいずれか一項に記載の共振器。
【請求項６】
入射光の波長を変換する非線形光学結晶に対して前記入射光を入射させる工程と、
前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する工程と、
隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程と、
を備えた共振方法。
【請求項７】
前記隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程において、
前記光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各前記平面鏡を移動させる請求項６に記載の共振方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の共振器で波長変換させた光を出射する光源。
【請求項９】
請求項８に記載の光源を備えた検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器、共振方法、光源及び検査装置に関するものであり、特に、非線形光学結晶を用いた共振器、共振方法、光源及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リング型の外部共振器は、複数の凹面鏡と、複数の平面鏡と、非線形光学結晶から構成されている。リング型の外部共振器は、非線形光学結晶を用いて入射光の波長を変換し、入射光と異なる波長の光を出射する。
【０００３】
外部共振器による波長変換を行う場合、入射光は、単一の波長を有する縦シングルモード光とするのが一般的である。その場合、外部共振器長は、縦シングルモード光に含まれる単一の波長の整数倍としている。
【０００４】
しかし、入射光を縦シングルモード光とせず、複数の波長を有する縦マルチモード光として、波長を変換した方が有利な場合もある（特許文献１）。例えば、縦マルチモード光を入射させて波長を変換することにより、出射光を高出力化、低スペックル化することができる。その場合には、外部共振器長を、縦マルチモード光の中心波長の整数倍とする条件と同時に、外部共振器長を、レーザ共振器長の整数倍とする条件も加わる（特許文献２）。このため、外部共振器長の制御が困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６７５７０９号公報
【特許文献２】米国特許第５６９６７８０号公報
【特許文献３】米国特許第６３１７４４９号公報
【特許文献４】特開平０７−１１５２４１号公報
【特許文献５】特開２００１−０５３３７０号公報
【特許文献６】特開２００７−０１９３６１号公報
【特許文献７】特表２００２−５３９６２７号公報
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１４／０１３９９０５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. W. Hansch and B. Couillaud, “Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity”, Optics Communications, Vol.35(3), p441 (1980).
【非特許文献２】Drever, R. W. P. Hall, J. L. Kowalski, F. V. Hough, J. Ford, G. M. Munley, A. J. H. Ward, “Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator”, Applied Physics B, Vol.31(2), p97 (1983).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７は、リング型の外部共振器１０１を例示した図である。図７に示すように、基本波発生レーザ１１０からレーザ光１１１を出射させる。レーザ光１１１を、平面鏡１４１の裏面１４１ｂから入射させ、平面鏡１４１の反射面１４１ａ、凹面鏡１３２の反射面１３２ａ、非線形光学結晶１２０、凹面鏡１３１の反射面１３１ａ、平面鏡１４２の反射面１４２ａ、平面鏡１４１の反射面１４１ａを経て、再び凹面鏡１３２の反射面１３２ａで反射させる。このように、変換された波長を含むレーザ光１１２を外部共振器１０１内で巡回させて共振させる。ここで、基本波発生レーザ１１０は、縦シングルモード光または縦マルチモード光を含むレーザ光１１１である。
【０００８】
外部共振器１０１では、非線形光学結晶１２０、光学素子及び光学治具等の発熱により外部共振器長が数10ミクロン単位で変動することがある。したがって、その変動に応じて、外部共振器長を調整する必要がある。
【０００９】
図７に示すように、外部共振器長を調整するために、平面鏡１４２の位置を移動させると、光学軸が幾何学的に外れることがある。また、平面鏡１４２の移動の範囲が大きくなるほど、光学軸の幾何学的なズレが大きくなる。そうすると、光の波長の変換効率が低下し、出射光の出力が不安定となってしまう。
【００１０】
図８（ａ）は、透過部材を有するリング型の外部共振器を例示した図であり、（ｂ）は、透過部材を例示した図である。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献３には、外部共振器長の変化が大きくなっても光学軸のズレを抑制するために、透過部品Ｐを光路上に挿入している。これにより、光学軸の方向を変えずに外部共振器長を調整することができる。しかしながら、特許文献３の方法では、比較的大型な透過部品Ｐを移動させるため、大型な駆動部が必要となる。また、大型な透過部品Ｐを用いたフィードバック制御では、細かな調整が困難であり、出射光の出力の安定化が困難となる。縦マルチモード光を用いた外部共振器では、共振させる条件が厳しいため、外部共振器長の調整がなおさら困難となっている。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、共振器長を調整する際の光学軸のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる共振器、共振方法、光源及び検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る共振器は、入射光の波長を変換する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶に前記入射光を入射させ、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に配置された複数の凹面鏡及び複数の平面鏡と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路と、の間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる駆動部と、を備える。このような構成により、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。
【００１３】
また、隣り合う前記平面鏡の一方を、前記一方に入射する光の光軸方向に移動させ、隣り合う前記平面鏡の他方を、前記他方から出射する光の光軸方向に移動させる。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれをさらに抑制することができる。
【００１４】
さらに、前記光路上の光の強度を検出する検出器と、前記検出器からの信号により前記駆動部を制御する制御部と、をさらに備える。このような構成とすることにより、光の強度を長期にわたって大きくすることができる。
【００１５】
また、隣り合う前記平面鏡の少なくとも一方に設けられた微小駆動部をさらに備え、前記制御部は、前記強度が大きくなるように前記微小駆動部を制御する。このような構成とすることにより、光の強度を長期にわたって大きくすることができる。
【００１６】
前記入射光は、縦マルチモード光である。このような構成とすることにより、出射光を高出力化、低スペックル化することができる。
【００１７】
本発明に係る共振方法は、入射光の波長を変換する非線形光学結晶に対して前記入射光を入射させる工程と、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する工程と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路と、の間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程と、を備える。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。
【００１８】
また、前記隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程において、前記光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各前記平面鏡を移動させる。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る光源は、前記共振器で波長変換させた光を出射する。このような構成とすることにより、光源の高出力化、低スペックル化を図ることができる。
【００２０】
また、本発明に係る検査装置は、前記光源を備える。このような構成とすることにより、高出力の光源を用いることができるので、検査精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、共振器長を調整する際の光学軸のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる共振器、共振方法、光源及び検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係る共振器の構成を例示した図である。
【図２】縦マルチモードのレーザ光を例示した模式図であり、横軸は波長であり、縦軸は光の強度である。
【図３】実施形態１に係る共振器の共振方法を例示したフローチャート図である。
【図４】実施形態２に係る共振器の構成を例示した図である。
【図５】実施形態３に係る共振器の構成を例示した図である。
【図６】実施形態４に係る検査装置を例示する図である。
【図７】リング型の外部共振器を例示した図である。
【図８】透過部品を有するリング型の外部共振器を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２４】
（実施形態１）
まず、実施形態１に係る共振器を説明する。本実施形態は、例えば、紫外光を発生させるために用いる共振器の実施形態である。なお、共振器という場合は、外部共振器を意味し、共振器長という場合には、外部共振器光学長を意味している。基本波発生レーザ内における共振器を意味する場合には、レーザ共振器といい、基本波発生レーザ内における共振器光学長を、レーザ共振器長という。
【００２５】
まず、実施形態１に係る共振器の構成を説明する。図１は、実施形態１に係る共振器の構成を例示した図である。図１に示すように、共振器１は、基本波発生レーザ１０、非線形光学結晶２０、凹面鏡３１及び凹面鏡３２、平面鏡４１及び平面鏡４２、リニアステージ５１及びリニアステージ５２、駆動部５３及び駆動部５４、微小駆動部５５、検出器６０、検出器６２、制御部７０、制御部７２を有している。
【００２６】
基本波発生レーザ１０は、レーザ光１１を出射する。レーザ光１１の中心波長は、例えば、532nmである。レーザ光１１の中心波長は、非線形光学結晶２０により波長変換されるものであれば、532nmに限らない。レーザ光１１は、例えば、縦マルチモード光である。レーザ光１１は、縦シングルモード光でもよい。
【００２７】
非線形光学結晶２０は、例えば、ＣＬＢＯ結晶である。非線形光学結晶２０は、入射光、例えば、レーザ光１１の波長を変換する。非線形光学結晶２０は、変換された波長の光を含むレーザ光１２を出射する。非線形光学結晶２０は、例えば、532nmの波長の光を、266nmの波長の光に波長変換する。非線形光学結晶２０は、基本波発生レーザ１０が出射したレーザ光１１の波長を変換することができれば、ＣＬＢＯ結晶に限らない。また、変換した光の波長は、266nmに限らない。非線形光学結晶２０のレーザ光１１の入射面を一端面２２、出射面を他端面２１とする。一端面２２及び他端面２１以外の面を側面２３とする。
【００２８】
凹面鏡３１は、非線形光学結晶２０の他端面２１側に、他端面２１から所定の距離をおいて配置されている。なお、一端面２２から他端面２１へ向かう方向を他端面２１側と呼ぶ。逆方向を一端面２２側と呼ぶ。凹面鏡３１の反射面３１ａは、非線形光学結晶２０の他端面２１及び平面鏡４２の反射面４２ａに向いている。凹面鏡３２は、非線形光学結晶の一端面２２側に、一端面２２から所定の距離をおいて配置されている。凹面鏡３２の反射面３２ａは、非線形光学結晶２０の一端面２２及び平面鏡４１の反射面４１ａに向いている。
【００２９】
平面鏡４１及び平面鏡４２は、非線形光学結晶２０の側面２３から所定の距離をおいて配置されている。平面鏡４１及び平面鏡４２は隣り合って配置されている。平面鏡４１は、平面鏡４２よりも他端面２１側に配置されている。平面鏡４１の反射面４１ａは、平面鏡４２の反射面４２ａ及び凹面鏡３２の反射面３２ａに向いている。平面鏡４２は、平面鏡４１よりも一端面２２側に配置されている。平面鏡４２の反射面４２ａは、平面鏡４１の反射面４１ａ及び凹面鏡３１の反射面３１ａに向いている。平面鏡４１の反射面４１ａの反対側の面を裏面４１ｂという。平面鏡４２の反射面４２ａの反対側の面を裏面４２ｂという。また、凹面鏡３１の反射面３１ａの反対側の面を裏面３１ｂといい、凹面鏡３２の反射面３２ａの反対側の面を裏面３２ｂという。
【００３０】
平面鏡４１及び平面鏡４２は、リニアステージ５１及びリニアステージ５２上に設置されている。リニアステージ５１及びリニアステージ５２の下方には、それぞれ駆動部５３及び駆動部５４が設けられている。駆動部５３及び駆動部５４は、例えば、アクチュエータである。平面鏡４１及び平面鏡４２は、駆動部５３及び駆動部５４の駆動力により、直線上を移動する。
【００３１】
駆動部５３及び駆動部５４は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路が平行移動するように、隣り合う各平面鏡の反射面と、平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させる。その際に、隣り合う平面鏡の一方、例えば、平面鏡４２を、平面鏡４２に入射する光の光軸方向に移動させ、隣り合う平面鏡の他方、例えば、平面鏡４１を、平面鏡４１から出射する光の光軸方向に移動させることが好ましい。これにより、光学軸のズレを抑制することができる。
【００３２】
微小駆動部５５は、例えば、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の少なくとも一方に設けられている。微小駆動部５５には、PZT結晶が組み込まれている。PZT結晶は圧電体である。PZT結晶に電界を印加させることにより、PZT結晶を変形させることができる。例えば、微小駆動部５５に対して100Vの印加により、微小駆動部５５に取り付けた平面鏡４２の位置を数ミクロン程度移動させることができる。したがって、例えば、微小駆動部５５に対して100Vを印加することにより、平面鏡４２の位置を532nmの波長分だけ移動させることができる。なお、微小駆動部５５には、ボイスコイルモータが取り付けられていてもよい。
【００３３】
検出器６０は、例えば、平面鏡４１の裏面４１ｂ側に配置されている。検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れてくるモレ光と反射光の合計１３を測定する。これにより、検出器６０は、光路上の光を検出する。検出器６０は、制御部７０と、例えば、信号線６１により接続されている。検出器６０は、測定したモレ光と反射光の合計１３に関する情報、例えば、光の強度および位相を含む信号を制御部７０に対して出力する。
【００３４】
検出器６２は、例えば、凹面鏡３２の裏面３２ｂ側に配置されている。検出器６２は、凹面鏡３２の裏面３２ｂから漏れるモレ光１４をモニターする。検出器６２は、制御部７２と、例えば、信号線６３により接続されている。検出器６２は、測定したモレ光１４と反射光の合計に関する情報、例えば、光の強度を含む信号を、制御部７２に対して出力する。
【００３５】
制御部７０は、微小駆動部５５と信号線７１により接続されている。制御部７０は、検出器６０からの信号により微小駆動部５５を制御する。
制御部７２は、検出器６２から出力された信号を受信する。制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４と信号線７３により接続されている。制御部７２は、受信した信号に基づいて信号を生成する。制御部７２は、生成した信号を駆動部５３及び駆動部５４に対して出力する。これにより、制御部７２は、検出器６２からの信号により駆動部５３及び駆動部５４を制御する。例えば、制御部７２はフィードバック制御を行う。
【００３６】
次に、共振器１の共振方法を説明する。共振器１の共振方法を、縦マルチモード光の利用方法、共振器長の制御方法に分けて説明する。まず、共振器１の共振方法における縦マルチモード光の利用方法を説明する。
【００３７】
図２は、縦マルチモードのレーザ光を例示した模式図であり、横軸は波長であり、縦軸は光の強度である。図２に示すように、縦マルチモードのレーザ光１１は、図に示す範囲において、最大の強度を有する中心波長Ｃの他に、中心波長Ｃよりも長い波長及び短い波長のピークを有している。例えば、中心波長Ｃを中心にして、数十本から数百本のピークを有している。したがって、レーザ光１１は、中心波長Ｃからある程度広がりを有している。
【００３８】
一般に、レーザ発振器には、特殊な部品、例えば、単一周波数発生器が組み込まれている。これにより、レーザ発振器は、単一の波長の光のみを出射させている（縦シングルモード光）。しかしながら、この場合には、出射させた波長以外の光は出射させていないので、出射させた光は低出力となっている。
【００３９】
また、単一の波長を有するレーザ光１１を共振させた場合には干渉が生じることがある（干渉効果）。その場合、干渉によってスペックルと呼ばれる照明強度のムラが被検査対象物に発生し、欠陥による強度差と区別が付き難くなる問題が起こりうる。このように、単一の波長の光を用いた検査では、干渉効果により検査精度が低下する。
【００４０】
本実施形態は、単一の波長の光のみを出射させることはせず、図２に示したすべての光（縦マルチモード光）を共振器１によって共振させる。そして、基本波発生レーザ１０のレーザ光１１と同様の広がりを有する紫外光を出射させている。よって、出射光の出力を大きくすることができる。また、縦マルチモード光は、縦シングルモード光よりも干渉性が小さく、スペックルによる強度ムラが発生し難い。このような点から、縦マルチモード光は、高出力で低コヒーレンス化を実現することができ、検査精度を向上させることができる。
【００４１】
レーザ光１２が共振器１を巡回する１回あたりの光学長を共振器長という。共振器１内に入射させたレーザ光１１が単一の波長の場合には、（ａ）微小駆動部５５を制御することにより共振器長を中心波長の整数倍とする。これにより、共振器１内を巡回するレーザ光１２を共振させ、その強度を大きくすることができる。
【００４２】
一方、共振器１内に入射させたレーザ光１１を単一波長せず、複数の波長を有する縦マルチモード光とした場合には、複数の波長の光を共振させる必要がある。そのためには、上記の条件（ａ）に加えて、（ｂ）リニアステージ５１及びリニアステージ５２を制御することにより共振器長をレーザ共振器長の整数倍としなければならない。これにより、縦マルチモード光として出射した図２のようなレーザ光１１をそのまま共振させることができる。好ましくは、共振器長とレーザ共振器長とを一致させる。このような（ａ）及び（ｂ）を満たす条件のもとで、レーザ光１２を共振させる。
【００４３】
次に、共振器１の共振方法において、共振器長の制御方法を説明する。
図３は、実施形態１に係る共振器の共振方法を例示したフローチャート図である。
図１に示すように、基本波発生レーザ１０を、平面鏡４１の裏面４１ｂ側に配置する。基本波発生レーザ１０からレーザ光１１を出射させる。レーザ光１１を、光学ミラー等により導光して平面鏡４１の裏面４１ｂから入射させ、平面鏡４１の反射面４１ａから出射させる。平面鏡４１の反射面４１ａから出射させたレーザ光１１を、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させ、非線形光学結晶２０の一端面２２に入射光として入射させる。入射光は、例えば、縦マルチモード光である。このようにして、図３のステップＳ１に示すように、入射光の波長を変換する非線形光学結晶２０に対して入射光を入射させる。
【００４４】
非線形光学結晶２０の一端面２２から入射させたレーザ光１１の波長は、非線形光学結晶２０の内部で異なる波長に変換される。波長変換された光を含むレーザ光１２は、非線形光学結晶２０の他端面２１から出射する。
【００４５】
非線形光学結晶２０の他端面２１から出射したレーザ光１２を、凹面鏡３１の反射面３１ａで反射させる。次に、反射面３１ａで反射させたレーザ光１２を、平面鏡４２の反射面４２ａで反射させる。さらに、反射面４２ａで反射させたレーザ光１２を、平面鏡４１の反射面４１ａで反射させる。そして、反射面４１ａで反射させたレーザ光１２を、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させる。このようにして、図３のステップＳ２に示すように、非線形光学結晶２０に入射させ、非線形光学結晶２０から出射させた光を、再び非線形光学結晶２０に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する。
【００４６】
このようにして、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させたレーザ光１１を、非線形光学結晶２０、凹面鏡３１、平面鏡４２、平面鏡４１を経て、再び凹面鏡３２で反射させる。微小駆動部５５を制御して周回するレーザ光１２の位相を一致させると干渉効果により共振し、その強度を増大させることができる。それにより効率良く波長変換光を発生させることができる。
【００４７】
なお、非線形光学結晶２０に入射させ、非線形光学結晶から出射させた光を再び非線形光学結晶に入射させることができれば、複数の凹面鏡及び複数の平面鏡の配置は、上記配置に限らない。
【００４８】
検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れるモレ光と反射光の合計１３をモニターする。図には示していないが、偏光子、波長板等を適宜配置することによる偏光法（非特許文献１）、ないし位相変調器を用いるPound Drever Hall法等（非特許文献２）により、レーザ共振器長と共振器長とのズレを検出し、ズレを最小にするための信号を、信号線６１を介して制御部７０に出力する。制御部７０は、レーザ共振器長と共振器長とのズレを最小にするために、微小駆動部５５を駆動させる。このようにして、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる設定（共振器ロック）を行う。
【００４９】
検出器６２は、凹面鏡３２の裏面３２ｂから漏れるモレ光１４をモニターする。制御部７２は、検出器６２が出力した信号を受信する。例えば、制御部７２は、受信した信号に含まれる光の強度と、あらかじめ最大値として保存させた初期値とを比較する。光の強度が初期値よりも大きい場合には、その強度を最大値として保存する。そして、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを変化させる信号を出力する。例えば、制御部７２は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを大きくする信号を出力する。
【００５０】
駆動部５３及び駆動部５４は、制御部７２から出力された信号を受信する。駆動部５３及び駆動部５４は、受信した信号が、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを大きくする信号の場合には、平面鏡４１及び平面鏡４２を光路が大きくなる方向に連動させて移動させる。その際に、駆動部５３及び駆動部５４は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路が平行移動するように、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させる。すなわち、駆動部５３は、平面鏡４１の反射面４１ａと、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら平面鏡４１を移動させ、駆動部５４は、平面鏡４２の反射面４２ａと、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら平面鏡４２を移動させる。このようにして、図３のステップＳ３に示すように、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように、隣り合う各平面鏡の反射面と、隣り合う平面鏡の間の光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各平面鏡を移動させる。そして、その際には、制御部７２は、光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各平面鏡を移動させている。
【００５１】
検出器６２は、平面鏡４１及び平面鏡４２の移動後の光の強度を検出する。検出器６２は、検出した強度の信号を、信号線６３を介して制御部７２に出力する。制御部７２は、検出器６２が出力した信号を受信する。制御部７２は、受信した信号に含まれる光の強度と、最大値とを比較する。検出器６２から出力された光の強度が最大値よりも小さい場合には、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを、短くする方向に変化させる信号を出力する。
【００５２】
逆に、検出器６２から出力された信号に含まれる光の強度が最大値よりも大きい場合には、その強度を最大値として保存する。そして、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さをさらに長くさせる信号を出力する。このように、フィードバック制御を行うことにより、制御部７２は、検出器６２が検出する光の強度が大きくなるように、駆動部５３及び駆動部５４を制御する。このようにして、光の強度が最も大きくなる平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決定する。なお、平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決定する際に、駆動部５３及び駆動部５４の他、微小駆動部５５を駆動させてもよい。微小駆動部５５も用いることによって、駆動部５３及び駆動部５４よりも細かな調整をすることができる。
【００５３】
共振器１を使用している間に、非線形光学結晶２０、光学素子及び光学治具の発熱等により共振器長が数10ミクロン単位で変動することがある。その場合には、その変動に応じて、共振器長を調整する。例えば、前述と同様に、共振器１の使用中においても、検出器６２及び制御部７２によってフィードバック制御を行い、検出器６２が検出する光の強度が最も大きくなるように、平面鏡の位置を調整する。このようにして、共振器長の最適化を随時行う（最適化制御）。
【００５４】
本実施形態によれば、駆動部５３、駆動部５４及び微小駆動部５５は、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように、隣り合う平面鏡の反射面と光路との角度を一定に保ちながら平面鏡を移動させる。これにより、共振器の調整のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。
【００５５】
また、共振器の調整のズレを抑制することができるで、縦マルチモード光を共振させることができる。縦マルチモード光を共振させるためには、上述した（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす必要があるが、本実施形態の共振方法を用いれば容易に上記（ａ）及び（ｂ）の条件を満たすことができる。よって、縦マルチモード光を共振させることができるので、高出力化、低スペックルノイズ化を可能とすることができる。
【００５６】
例えば、特許文献２には、十分な数の縦マルチモード光を用いることにより、レーザ共振器の整数倍の共振器長を有する共振器内に設置された非線形光学素子により、基本波発生レーザ１０のレーザ光１１の第４次高調波について、ノイズをＲＭＳ３％以内に低減することが記載されている。このように、本実施形態では、安定的に縦マルチモード光を共振することができるので、高出力化することができる。
【００５７】
なお、安定的に縦マルチモード光を共振することができる共振器１においては、縦マルチモード光に限らず、縦シングルモード光も高出力化することができる。
【００５８】
また、縦シングルモード光においては、モードホップを行うことにより、共振器長を波長の整数ｎ倍からｎ±１倍に移行させ、共振状態を保つことができる。しかしながら、モードホップ時には、共振状態が途切れるので、検査装置には適さない。一方、縦マルチモード光においては、複数の波長の光を含んでいるので、単純にｎ±１倍に移行することはできない。そのため、中心波長の整数ｎ倍に共振器長を設定した後は、共振器長を常時ｎ倍に保つことが好ましい。本実施形態における光軸がズレない共振方法により、共振器長を常時波長のｎ倍に保つことが可能となる。
【００５９】
（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。本実施形態は、駆動部５３及び駆動部５４を粗調専用として用い、微小駆動部５５を微調整用に用いる実施形態である。
【００６０】
図４は、実施形態２に係る共振器の構成を例示した図である。図４に示すように、実施形態２に係る共振器２は、検出器８０及び粗調制御部９０を有している。検出器８０は、凹面鏡３２の裏面３２ｂ側に透過したモレ光１４を検出する。粗調制御部９０は、駆動部５３及び駆動部５４と信号線９１により接続されている。検出器８０と粗調制御部９０は信号線８１により接続されている。また、制御部７０は、微小駆動部５５と信号線７１により接続されている。
【００６１】
本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４は、共振器ロックにおいて、平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決める際に、粗調専用として用いられる。駆動部５３及び駆動部５４は、検出器８０及び粗調制御部９０の制御により駆動する。そして、微小駆動部５５は、粗調が終了して微調整をする場合、及び、共振器２使用時の温度上昇における微調整用に用いられる。そして、制御部７０は、検出器６０で検出された光の強度が大きくなるように微小駆動部５５を制御する。
【００６２】
本実施形態によれば、粗調専用の駆動部５３及び駆動部５４と、微調整用の微小駆動部５５とを区別しているので、それぞれに合った駆動部材を用いることができる。これにより、精度よく平面鏡の位置合わせをすることができる。そして、共振器２の強度を安定化することができる。
【００６３】
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。前述の実施形態１では、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる設定（共振器ロック）を微小駆動部５５に行わせ、共振器長の最適化を随時行う制御（最適化制御）を駆動部５３及び駆動部５４に行わせている。つまり、共振器ロックと最適化制御とを、別々の駆動部材が行っている。本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４に、共振器ロック及び最適化制御の両方を行わせる。まず、実施形態３に係る共振器の構成を説明する。
【００６４】
図５は、実施形態３に係る共振器の構成を例示した図である。図５に示すように、共振器３において、平面鏡４１には駆動部５３が取り付けられ、平面鏡４２には駆動部５４が取り付けられている。本実施形態では、例えば、リニアステージ５１及びリニアステージ５２を使用せずに、１対のPZT結晶または１対のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動部５３及び駆動部５４として使用する。駆動部５３及び駆動部５４は、信号線７１を介して制御部７０に接続されている。
【００６５】
制御部７０は、検出器６０から出力された信号を受信する。制御部７０は、検出器６０からの信号により駆動部５３及び駆動部５４を制御する。例えば、制御部７０はフィードバック制御を行う。本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４に、共振器ロック及び最適化制御の両方を行わせており、制御部７０が駆動部５３及び駆動部５４を制御している。したがって、実施形態１における検出器６２及び制御部７２が設けられていなくてもよい。これ以外の構成は、実施形態１と同様である。
【００６６】
次に、共振器３の動作を説明する。まず、共振器ロックの動作を説明する。
検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れるモレ光と反射光の合計１３をモニターする。そして、前述の実施形態１と同様の方法で、レーザ共振器長と共振器長とのズレを検出し、ズレを最小にするための信号を、信号線６１を介して制御部７０に出力する。
【００６７】
制御部７０は、信号線６１を介して検出器６０からの信号を受信する。そして、制御部７０は、ズレが最小となるように、駆動部５３及び駆動部５４に対して、平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを変化させる信号を出力する。検出器６０は、駆動部５３及び駆動部５４が移動した後のモレ光及び反射光の合計１３を再びモニターし、検出した結果に基づいた信号を制御部７０に対して出力する。制御部７０は、検出器６０から出力された信号に基づいて、駆動部５３及び駆動部５４を移動させる。このように、制御部７０は、検出器６０が検出した情報に基づいてフィードバック制御を行うことにより、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる共振器ロックを行う。
【００６８】
次に、共振器３の最適化制御の動作を説明する。
共振器ロックにより、一旦、レーザ共振器長と共振器長とが一致した場合、その状態を保ち続けるように、制御部７０は最適化制御を行う。制御部７０は、例えば、検出器６０がモニターしたモレ光と反射光の合計１３の強度が最大となるように、駆動部５３及び駆動部５４の移動をフィードバック制御する。このようにして、共振器３の最適化制御を実施する。
【００６９】
本実施形態によれば、共振器ロック及び最適化制御を、駆動部５３及び駆動部５４を用いて、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように移動させる。これにより、共振器ロック及び最適化制御におけるズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる
【００７０】
図７に示すように、１個の駆動部を用いて、２つの平面鏡及び２つの凹面鏡を含む共振器１０１の共振器ロックを行うと、光軸のズレが発生しやすい。縦シングルモード光の場合には、共振させる条件が少ないので、それで実用上は問題にならない場合も多い。しかしながら、縦マルチモード光の場合には、共振させる条件が厳しく、問題となる場合がある。
【００７１】
本実施形態では、平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光軸が平行移動するように、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させるので、光軸のズレの発生を抑制することができる。よって、共振器３の安定性を向上させることができる。特に、共振させる条件が厳しい縦マルチモード光の場合には有効である。
【００７２】
実施形態１では、共振器ロック及び最適化制御を別々の検出器及び制御部で制御する。しかしながら、本実施形態では、共振器ロック及び最適化制御を、検出器６０及び制御部７０で行う。これにより、一旦、検出器６０及び制御部７０により共振器ロックをさせれば、そのまま、検出器６０及び制御部７０により最適化制御することができる。
【００７３】
また、駆動部５３及び駆動部５４を最大限移動させることにより、縦シングルモード光の場合でも、共振器ロック及び最適化制御に用いることができる。
【００７４】
（実施形態４）
次に、実施形態４を説明する。本実施形態は、共振器で共振させた光源及びその光源を備えた検査装置の実施形態である。
図６は、実施形態３に係る検査装置を例示する図である。図６に示すように、検査装置５は、例えばマスク９２の検査装置である。検査装置５は、光源４、ステージ９３、平面鏡４３、凹面鏡３３、凸面鏡３４、検出器８２を有している。光源４から取り出されたレーザ光１２は、平面鏡４３で反射し、ステージ９３上に搭載された試料に集光する。試料で反射した正反射光は、凹面鏡３３で反射し、凸面鏡３４で拡大され、検出器８２で検出される。光源４は共振器１または共振器２で波長変換させたレーザ光１２を出射している。
【００７５】
本実施形態によれば、光源４として用いたレーザ光１２は、共振器１または共振器２で共振させたレーザ光１２である。よって、レーザ光１２は、高出力なので、検査感度を向上させることができる。また、レーザ光１２の出力は安定しているので、検査精度を向上させることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
【符号の説明】
【００７７】
１、２、３  共振器
４  光源
５  検査装置
１０  基本波発生レーザ
１１、１２  レーザ光
１３  合計
１４  モレ光
２０  非線形光学結晶
２１  他端面
２２  一端面
２３  側面
３１、３２  凹面鏡
３１ａ、３２ａ  反射面
３１ｂ、３２ｂ  裏面
４１、４２  平面鏡
４１ａ、４２ａ  反射面
４１ｂ、４２ｂ  裏面
５１、５２  リニアステージ
５３、５４  駆動部
５５  微小駆動部
６０、６２、８０  検出器
６１、６３、７１、７３、８１、９１  信号線
７０、７２  制御部
９０  粗調制御部
１０１、１０２  外部共振器
１１０  基本波発生レーザ
１１１、１１２  レーザ光
１２０  非線形光学結晶
１３１、１３２  凹面鏡
１３１ａ、１３２ａ  反射面
１４１、１４２  平面鏡
１４１ａ、１４２ａ  反射面
１５０  透過部品
１５３  駆動部
【図１】
2017097212.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017097212.tif 000007
【図６】
2017097212.tif 000008
【図７】
2017097212.tif 000009
【図８】
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