(57)【要約】【課題】  波長１８０ｎｍ以下の短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させるレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法を提供する。【解決手段】    第１レーザ光照射手段１００により、波長１９０〜２００ｎｍの第１レーザ光１０１を第３レーザ光発生手段３００に照射する。一方、第２レーザ光照射手段２００により、第２レーザ光２０１を第３レーザ光発生手段３００に照射する。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶を含む。そして、第３レーザ光発生手段３００に含まれるＣＢＯ結晶により、第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１を和周波混合させ、波長１７０〜１７８ｎｍの短波長レーザ光である第３レーザ光３０１を発生させる。【選択図】  図１
2009058782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザ光を照射する第１レーザ光照射手段と、
第２レーザ光を照射する第２レーザ光照射手段と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生手段が、ＣＢＯ結晶を含み、前記和周波混合が、前記ＣＢＯ結晶に前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とするレーザ光発生装置。
【請求項２】
前記第１レーザ光照射手段および前記第２レーザ光照射手段の少なくとも一方が、外部共振器、内部共振器およびパラメトリック発振器からなる群から選択される少なくとも一つを含み、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光の少なくとも一方が、前記外部共振器、前記内部共振器および前記パラメトリック発振器からなる群から選択される少なくとも一つによる共振を経た光である請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項３】
前記第１レーザ光および第２レーザ光が連続波である請求項１または２記載のレーザ光発生装置。
【請求項４】
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光であり、かつ、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光のパルスのタイミングが同期されている請求項１または２記載のレーザ光発生装置。
【請求項５】
前記第１レーザ光照射手段が、第１（Ａ）レーザ光発生手段と、第１（Ｂ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ａ）レーザ光および第１（Ｂ）レーザ光の２つの和周波混合により第１レーザ光を得る和周波混合手段を含む請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。
【請求項６】
前記第１（Ａ）レーザ光発生手段が、
基本波を発生する基本波発生手段と、
第１の第二高調波発生手段と、
光パラメトリック発振器と、
第２の第二高調波発生手段と、
第３の第二高調波発生手段とを含み、
前記基本波を前記第１の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第１の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を前記光パラメトリック発振器により共振させ、
前記共振させられた光を前記第２の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第２の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第３の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第１（Ａ）レーザ光とするレーザ光発生装置である、
請求項５記載のレーザ光発生装置。
【請求項７】
前記第１レーザ光照射手段が、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段と、前記和周波混合手段に加え、基本波分離手段をさらに含み、
前記第１（Ａ）レーザ光発生手段における前記基本波発生手段が、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段を兼ね、前記基本波が前記第１（Ｂ）レーザ光を兼ね、
前記第１（Ａ）レーザ光照射手段における前記第１の第二高調波発生手段から発生する光を、前記基本波分離手段により第二高調波と基本波とに分離し、
前記分離した基本波を前記第１（Ｂ）レーザ光とし、
この第１（Ｂ）レーザ光と、前記第３の第二高調波発生手段から発生する第二高調波である前記第１（Ａ）レーザ光とを、前記和周波混合手段により和周波混合させてレーザ光を発生させる、
請求項６記載のレーザ光発生装置。
【請求項８】
前記第１（Ａ）レーザ光発生手段が、
励起光を発生する励起光発生手段と、
ＶＥＣＳＥＬ（外部共振器型面発光レーザ）と、
１または複数の高調波発生手段とを含み、
前記励起光を直接前記ＶＥＣＳＥＬにより共振させ、
前記共振させられた光を前記高調波発生手段によって高調波に変換して前記第１（Ａ）レーザ光とするレーザ光発生装置である、
請求項５記載のレーザ光発生装置。
【請求項９】
前記第１レーザ光照射手段および前記第２レーザ光照射手段が、それぞれ、連続波光源と、光変調器と、１または複数の光増幅器とを含み、
前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光が、それぞれ、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である、請求項４記載のレーザ光発生装置。
【請求項１０】
連続波レーザ光源を有し、前記連続波レーザ光源が、前記第１レーザ光照射手段における前記連続波光源と、前記第２レーザ光照射手段における前記連続波光源とを兼ね、
前記第１レーザ光照射手段が、高調波発生手段をさらに含み、
前記第１レーザ光が、前記第１レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経て、さらに前記高調波発生手段により第八高調波に変換されたパルスレーザ光であり、
前記第２レーザ光が、前記第２レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経たパルスレーザ光であり、
前記第３レーザ光が、前記第２レーザ光の第九高調波である、
請求項９記載のレーザ光発生装置。
【請求項１１】
前記第１レーザ光照射手段が、第１（Ｃ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段と、波長１５４０〜１５６５ｎｍの第１（Ｄ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｃ）と、第１の和周波混合手段と、第２の和周波混合手段とを含み、
前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｃ）で第四高調波に変換し、その第四高調波と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光とを前記第１の和周波混合手段により和周波混合し、その和周波混合により得られた光と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光とを前記第２の和周波混合手段により再度和周波混合して前記第１レーザ光を得る、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。
【請求項１２】
前記第１レーザ光照射手段が、第１（Ｃ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段と、波長１５４０〜１５６５ｎｍの第１（Ｄ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｃ）と、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｄ）と、和周波混合手段とを含み、
前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｃ）で第四高調波に変換し、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｄ）で第二高調波に変換し、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の第四高調波と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合して前記第１レーザ光を得る、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ光発生装置。
【請求項１３】
第１レーザ光を発生させる第１レーザ光発生工程と、
第２レーザ光を発生させる第２レーザ光発生工程と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生工程において、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光をＣＢＯ結晶に照射し、前記ＣＢＯ結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とするレーザ光発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光発生装置およびレーザ光発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造用、ウェファ検査用、マスク検査用のレーザ光源の性能向上に対する要求は年々厳しくなっている。特に、その短波長化の要求は、現時点での技術の限界に近いものがあるといっても過言ではない。
【０００３】
現在、前記レーザ光源の開発においては、波長１９０〜２００ｎｍの連続波または高繰り返しパルス波を発する光源の開発が主流となっている（特許文献１〜４、非特許文献１〜２等）。
【０００４】
また、ＣＢＯ（ＣｓＢ３Ｏ５）結晶は、基礎吸収端の波長が１６７ｎｍと短く、短波長レーザ光発生のための利用に大きな期待が寄せられている。実際に、ＣＢＯ結晶を用いた和周波混合により、波長１８５ｎｍのパルスレーザ光を発生させた例がある（非特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０８６１０１号公報
【特許文献２】特開２００７−０８６１０４号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００６４７４９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／００６４７５０号明細書
【非特許文献１】Ｔ．  Ｏｈｔｓｕｋｉ，  Ｈ．  Ｋｉｔａｎｏ，  Ｈ．  Ｋａｗａｉ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｏｗａ，  “Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  １９３ｎｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｅｉｇｈｔｈ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｏｆ  Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，  ｉｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ  ２０００，  ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  ｐａｐｅｒ，  （Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，  ＣＡ，  ２０００），  ｐ．  ｐａｐｅｒ  ＣＰＤ９．
【非特許文献２】Ｈ．  Ｋａｗａｉ，  Ａ．  Ｔｏｋｕｈｉｓａ，  Ｍ．  Ｄｏｉ，  Ｓ．  Ｍｉｗａ，  Ｈ．  Ｍａｔｓｕｕｒａ，  Ｈ．  Ｋｉｔａｎｏ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｏｗａ，  “ＵＶ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｕｓｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，  ｉｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ  ２００３，  ｐａｐｅｒ  ＣＴｕＴ４，  （Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，  ＭＤ，  ２００３）．
【非特許文献３】Ｋａｔｏ，  Ｋ．  “Ｔｕｎａｂｌｅ  ＵＶ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｔｏ  ０．１８５  μｍ  ｉｎ  ＣｓＢ３Ｏ５”  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｊａｎ  １９９５，  Ｖｏｌｕｍｅ：３１，  Ｉｓｓｕｅ：１，  Ｏｎ  ｐａｇｅ（ｓ）：１６９−１７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近い将来の半導体製造プロセス等においては、さらに短波長のレーザ光が求められることが予想される。
【０００７】
しかし、ＢＢＯ（ＢａＢ２Ｏ４）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）等の材料は、基礎吸収端の波長が長いため、１８０ｎｍ以下のレーザ光の発生は困難である。また、ＫＢＢＦ（ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２）は毒性が強いため実用的でない。また、ＣＢＯを用いても、前記の通り、従来技術では１８５ｎｍが短波長化の限界である。このように、波長１８０ｎｍ以下のレーザ光源の実現においては、適切な材料が見出されていないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、波長１８０ｎｍ以下の短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させるレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明のレーザ光発生装置は、
第１レーザ光を照射する第１レーザ光照射手段と、
第２レーザ光を照射する第２レーザ光照射手段と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生手段が、ＣＢＯ結晶を含み、前記和周波混合が、前記ＣＢＯ結晶に前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のレーザ光発生方法は、
第１レーザ光を発生させる第１レーザ光発生工程と、
第２レーザ光を発生させる第２レーザ光発生工程と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生工程において、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光をＣＢＯ結晶に照射し、前記ＣＢＯ結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
前述の通り、従来は、短波長レーザ光発生に大きな期待が寄せられているＣＢＯ（ＣｓＢ３Ｏ５）結晶を用いても、１８５ｎｍが短波長化の限界であった。しかし、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、波長１９０〜２００ｎｍの第１レーザ光と波長１５４０〜１５６５ｎｍの第２レーザ光とをＣＢＯ（ＣｓＢ３Ｏ５）結晶により和周波混合させることで、波長１７０〜１７８ｎｍの短波長レーザ光が得られることを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法は、前述の構成を有することにより、波長１７０〜１７８ｎｍの短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させることができる。本発明によれば、例えば、半導体製造、ウェファ検査、マスク検査において、従来は実現不可能であった検査が可能となり、半導体産業に対する大きな影響が期待される。例えば、半導体製造工程、マスク製造工程に本発明を適用することで、例えば、検査精度の向上、歩留まりの向上、製造コストの低下等が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本発明のレーザ光発生装置は、前述の通り、
第１レーザ光を照射する第１レーザ光照射手段と、
第２レーザ光を照射する第２レーザ光照射手段と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生手段とを備えた、レーザ光発生装置であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生手段が、ＣＢＯ結晶を含み、前記和周波混合が、前記ＣＢＯ結晶に前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を照射することにより行われ、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【００１５】
図１の模式図に、本発明のレーザ光発生装置の概略を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置１は、第１レーザ光照射手段１００、第２レーザ光照射手段２００および第３レーザ光発生手段３００を備えている。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶を含む。第３レーザ光発生手段３００内のＣＢＯ結晶に第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１を照射すると、ＣＢＯ結晶により前記第１レーザ光および前記第２レーザ光の和周波混合が行われ、第３レーザ光３０１が発生する。
【００１６】
これら以外は、本発明のレーザ光発生装置は特に制限されない。例えば、前記第１レーザ光照射手段、前記第２レーザ光照射手段、および前記第３レーザ光発生手段の位置関係および結合関係は特に制限されず、前記ＣＢＯ結晶に前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を照射することにより前記和周波混合を行うことが可能であれば良い。前記和周波混合を行うためには、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光の波長がそれぞれ前記の通りであれば良い。例えば、前記ＣＢＯ結晶への前記第１レーザ光および前記第２レーザ光の入射角度等は特に制限されず、適宜設定可能である。また、前記第１レーザ光照射手段および第２レーザ光照射手段は、特に制限されず、公知のレーザ光源を用いても良いし、適宜設計しても良い。さらに、本発明のレーザ光発生装置は、前記第１レーザ光照射手段、前記第２レーザ光照射手段、および前記第３レーザ光発生手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。また、例えば、前記ＣＢＯ結晶を透過した光は、第３レーザ光３０１に加え、残留の第１レーザ光および第２レーザ光（図示せず）等を含んでいてもよい。そのような場合、例えば、適宜な分離手段により第３レーザ光３０１とそれ以外の光を分離し、第３レーザ光３０１のみを利用するようにしてもよい。このような場合に限らず、本発明において、光が、複数波長の混合光である場合、その混合光を、必要に応じて波長ごとに分離してもよい。分離手段は特に制限されないが、例えば、波長選択性反射ミラー、波長分散プリズム、回折格子等が挙げられる。波長選択性反射ミラーとしては、特に制限されないが、例えば、誘電体多層膜ミラー等が挙げられる。また、波長選択性反射ミラーは、例えば、後述のように、波長が異なる複数の入射光の入射方向を揃えるために用いてもよい。
【００１７】
また、本発明のレーザ光発生方法は、前述の通り、
第１レーザ光を発生させる第１レーザ光発生工程と、
第２レーザ光を発生させる第２レーザ光発生工程と、
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させて第３レーザ光を発生させる第３レーザ光発生工程とを含む、レーザ光発生方法であって、
前記第１レーザ光の波長が、１９０〜２００ｎｍの範囲であり、
前記第２レーザ光の波長が、１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であり、
前記第３レーザ光発生工程において、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光をＣＢＯ結晶に照射し、前記ＣＢＯ結晶により前記和周波混合を行い、かつ、
前記第３レーザ光の波長が、１７０〜１７８ｎｍの範囲であることを特徴とする。
これら以外は、本発明のレーザ光発生方法は、特に制限されない。例えば、本発明のレーザ光発生方法は、前記第１レーザ光発生工程、前記第２レーザ光発生工程、および前記第３レーザ光発生工程以外の工程を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。また、本発明のレーザ光発生方法は、どのような装置により実施しても良いが、前記本発明のレーザ光発生装置により実施することが好ましい。
【００１８】
本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法において、前記第１レーザ光および第２レーザ光は、特に制限されず、それぞれ、連続波でもパルス波（パルスレーザ光）でも良い。前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光である場合は、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光のパルスのタイミングが同期されていることが必要である。また、前記ＣＢＯ結晶による和周波混合の効率が向上するという観点から、パルスのタイミング同期がなるべく完全に近いことが好ましい。また、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光である場合は、これらの光を、前記ＣＢＯ結晶内で空間的に重なる（オーバーラップする）ように照射すると、光パルスの高いピークパワーを利用してさらに効率よく和周波混合を行うことができる。同様に、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光が連続波である場合も、これらの光を、前記ＣＢＯ結晶内で空間的に重なる（オーバーラップする）ように照射すると、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。また、本発明により発生させることができる前記第３レーザ光の波長は、前述の通り１７０〜１７８ｎｍである。前記第３レーザ光の波長は、好ましくは１７０〜１７７ｎｍであり、短波長であるほど良いが、例えば１７５ｎｍである。なお、このように、紫外光の中でも特に短波長の光を「真空紫外光」ということがある。また、真空紫外光であってかつレーザ光であるものを「真空紫外レーザ光」ということがある。ただし、これらの定義は本発明を何ら制限ないし限定しない。例えば、「真空紫外光」とは、従来技術においては、大気中を透過することが困難とされたことから名付けられた。しかし、実際には、真空紫外光は、大気中をある程度透過することも可能であり、本発明の真空紫外光において、大気中における透過率等は何ら制限ないし限定されない。また、本発明においては、真空紫外光の波長は特に制限されない。なお、本発明において、２つ以上のレーザ光について「パルスのタイミングが同期されている」とは、前記２つ以上のレーザ光パルスの周期および位相が、和周波混合などを行うために適切に同期されていることをいう。
【００１９】
［１：第１レーザ光照射手段］
本発明において、前記第１レーザ光照射手段は、特に制限されないが、例えば以下の通りである。
【００２０】
前記第１レーザ光照射手段は、例えば、外部共振器を含み、前記第１レーザ光が、前記外部共振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第１レーザ光照射手段は、例えば、光パラメトリック発振器を含み、前記第１レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第１レーザ光照射手段は、例えば、内部共振器を含み、前記第１レーザ光が、前記内部共振器による共振を経た光であっても良い。これら外部共振器、光パラメトリック発振器または内部共振器による共振を用いれば、前記第１レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。また、第１レーザ光は、前述の通り、連続波でもパルス波でも良い。
【００２１】
前記第１レーザ光照射手段は、例えば、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶を含み、前記第１レーザ光が、前記ＣＬＢＯ結晶から発生したレーザ光であることが、前記第１レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。この場合、前記第１レーザ光の波長は特に制限されないが、好ましくは１９３〜１９９ｎｍの範囲である。前記ＣＬＢＯ結晶の形態は特に制限されないが、単結晶であることが特に好ましい。前記ＣＬＢＯ結晶は、後述の和周波混合手段として用いても良いし、他の手段として用いても良い。
【００２２】
また、前記第１レーザ光照射手段は、例えば、第１（Ａ）レーザ光発生手段と、第１（Ｂ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ａ）レーザ光および第１（Ｂ）レーザ光の２つの和周波混合により第１レーザ光を得る和周波混合手段を含んでいても良い。前記第１（Ａ）レーザ光の波長は特に制限されないが、例えば２３５〜２７０ｎｍ、好ましくは２４０〜２５０ｎｍ、特に好ましくは２４４ｎｍである。前記第１（Ｂ）レーザ光の波長も特に制限されないが、例えば１０３０〜１０８０ｎｍ、好ましくは１０４５〜１０７０ｎｍ、特に好ましくは１０６４ｎｍである。この場合において、前記第１レーザ光の波長も特に制限されない。一例として、前記第１（Ａ）レーザ光の波長が２４４ｎｍ、前記第１（Ｂ）レーザ光の波長が１０６４ｎｍである場合に、前記第１レーザ光の波長が１９８〜１９９ｎｍ（例えば１９８．５ｎｍ）であっても良い。前記第１（Ａ）レーザ光および第２レーザ光（Ｂ）は、それぞれ、連続波でもパルス波（パルスレーザ光）でも良い。前記第１（Ａ）レーザ光および第２レーザ光（Ｂ）がパルスレーザ光である場合は、前記第１（Ａ）レーザ光および第２レーザ光（Ｂ）のパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、和周波混合の効率が向上するという観点から好ましい。
【００２３】
以下、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段、および前記和周波混合手段のそれぞれについて説明する。
【００２４】
［１−１．第１（Ａ）レーザ光発生手段］
前記第１（Ａ）レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、以下の通りである。
【００２５】
すなわち、本発明に用いる前記第１（Ａ）レーザ光発生手段は、例えば、レーザ光発生装置であって、
基本波を発生する基本波発生手段と、
第１の第二高調波発生手段と、
光パラメトリック発振器と、
第２の第二高調波発生手段と、
第３の第二高調波発生手段とを含み、
前記基本波を前記第１の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第１の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を前記光パラメトリック発振器により共振させ（前記第１の第二高調波発生手段から発生する第二高調波により前記光パラメトリック発振器を励起し）、
前記共振させられた光を前記第２の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、
前記第２の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第３の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第１（Ａ）レーザ光とする、
レーザ光発生装置であっても良い。
【００２６】
前記基本波は、連続波でも良いし、パルス波（パルスレーザ光）であっても良い。前記第１（Ａ）レーザ光発生手段が上記の構成である場合、前記基本波は、例えば、パルス波が好ましい。前記基本波の波長は、特に制限されないが、例えば１０３０〜１０８０ｎｍ、好ましくは１０４５〜１０７０ｎｍ、特に好ましくは１０６４ｎｍである。前記第１の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長は、特に制限されないが、前記基本波の波長の２分の１であり、例えば５１５〜５４０ｎｍ、好ましくは５２２〜５３５ｎｍ、特に好ましくは５３２ｎｍである。前記光パラメトリック発振器により共振させられた光の波長は、特に制限されないが、例えば９４０〜１０８０ｎｍ、好ましくは９６０〜１０００ｎｍ、特に好ましくは９７６ｎｍである。前記第２の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長は、特に制限されないが、前記光パラメトリック発振器により共振させられた光の波長の２分の１であり、例えば４７０〜５４０ｎｍ、好ましくは４８０〜５００ｎｍ、特に好ましくは４８８ｎｍである。前記第３の第二高調波発生手段から発生する第二高調波、すなわち前記第１（Ａ）レーザ光の波長は、特に制限されないが、前記第２の第二高調波発生手段から発生する第二高調波の波長の２分の１であり、例えば２３５〜２７０ｎｍ、好ましくは２４０〜２５０ｎｍ、特に好ましくは２４４ｎｍである。
【００２７】
前記基本波発生手段は、特に制限されないが、例えば、ＹＤＦＡ（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、イッテルビウム添加ファイバ増幅器）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ光源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ光源等でも良い。この場合、前記基本波の波長は、例えば１０６４ｎｍであるが、厳密に１０６４ｎｍでなくても、例えば前述のような適宜な波長でも良い。前記第１〜第３の第二高調波発生手段は、特に制限されない。例えば、前記第１〜第３の第二高調波発生手段は、それぞれ、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。前記ＮＬＯとしては、例えば、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶、β−ＢＢＯ結晶、ＣＬＢＯ結晶、ＳＢＢＯ（Ｓｒ２Ｂｅ２Ｂ２Ｏ７）結晶、ＬＮ結晶（ＬｉＮｂＯ３）、ＫＴＰ結晶（ＫＴｉＯＰＯ４）、周期的分極反転（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ−Ｐｏｌｅｄ）ＬＮ，ＬＴ，ＫＴＰ（ＰＰＬＮ，ＰＰＬＴ，ＰＰＫＴＰ）等が挙げられる。前記第１の第二高調波発生手段においては、前記ＮＬＯは、ＬＢＯ結晶、またはＫＴＰ，ＰＰＬＮ，ＰＰＬＴ、ＰＰＫＴＰが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第２の第二高調波発生手段においては、前記ＮＬＯは、ＬＢＯ結晶、またはＰＰＬＮ，ＰＰＬＴ，ＰＰＫＴＰが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第３の第二高調波発生手段においては、前記ＮＬＯは、β−ＢＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記ＮＬＯの結晶形も特に制限されず、例えば、ｔｙｐｅＩでもｔｙｐｅＩＩでも良い。なお、本発明において、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）は、特に制限されないが、例えば、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより光パラメトリック発振を行うものであっても良い。前記ＮＬＯとしては、例えば、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）結晶、ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ：周期分極ニオブ酸リチウム）結晶、ＰＰＬＴ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔａｎｔａｌａｔｅ：周期分極ニオブ酸タンタル）結晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）結晶、ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ４）、ＲＴＰ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ４）等が挙げられる。
【００２８】
前記基本波発生手段、前記第１の第二高調波発生手段、前記第２の第二高調波発生手段、前記第３の第二高調波発生手段、および前記光パラメトリック発振器の各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前述した波長変換、光パラメトリック発振等の各動作が可能であれば良い。また、例えば、前記第２の第二高調波発生手段および前記第３の第二高調波発生手段の２つは、これらに代えて、１つの、または３つ以上の適宜な高調波発生手段を用い、適切な波長を得るようにしても良い。また、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段は、これら以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくても良い。
【００２９】
さらに、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段は、例えば、
励起光を発生する励起光発生手段と、
ＶＥＣＳＥＬ（外部共振器型面発光レーザ）と、
１または複数の高調波発生手段とを含み、
前記励起光を直接前記ＶＥＣＳＥＬにより共振させ、
前記共振させられた光を前記高調波発生手段によって高調波に変換して前記第１（Ａ）レーザ光とするレーザ光発生装置であっても良い。前記励起光は、連続波でもパルス波でもよいが、例えば連続波が好ましい。前記励起光の波長は、特に制限されないが、例えば７８０〜８３０ｎｍ、好ましくは８００〜８２０ｎｍ、より好ましくは８０５〜８１５ｎｍである。前記励起光発生手段は、特に制限されないが、例えば、高出力横多モード半導体レーザ、半導体レーザアレイ等が挙げられる。前記ＶＥＣＳＥＬの形態は特に制限されないが、例えば、ＶＥＣＳＥＬチップとＶＥＣＳＥＬ共振器とを含む形態であっても良い。前記ＶＥＣＳＥＬチップとしては、特に制限されないが、例えば、ＩｎＧａＡｓ量子井戸等が挙げられる。前記高調波発生手段は特に制限されないが、例えば、前記第２の第二高調波発生手段および前記第３の第二高調波発生手段と同じであっても良い。すなわち、前記共振させられた光を前記第２の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換し、前記第２の第二高調波発生手段から発生する第二高調波を、さらに前記第３の第二高調波発生手段によって第二高調波に変換して前記第１（Ａ）レーザ光としても良い。
【００３０】
［１−２．第１（Ｂ）レーザ光発生手段］
次に、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、ＹＤＦＡ（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、イッテルビウム添加ファイバ増幅器）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ光源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ光源等でも良い。この場合、前記第１（Ｂ）レーザ光の波長は、例えば１０６４ｎｍであるが、厳密に１０６４ｎｍでなくても、例えば前述のような適宜な波長でも良い。
【００３１】
前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段は、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段とは別個であっても良い。また、例えば、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段における前記基本波発生手段が、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段を兼ね、前記基本波が前記第１（Ｂ）レーザ光を兼ねていても良い。この場合、本発明の前記第１レーザ光照射手段は、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ａ）レーザ光および第１（Ｂ）レーザ光の２つの和周波混合により第１レーザ光を得る手段（和周波混合手段）に加え、基本波分離手段をさらに含むことが好ましい。例えば、前記第１（Ａ）レーザ光照射手段における前記第１の第二高調波発生手段から発生する光を、前記基本波分離手段により第二高調波と基本波とに分離する。そして、前記分離した基本波を前記第１（Ｂ）レーザ光とする。この第１（Ｂ）レーザ光と、前記第３の第二高調波発生手段から発生する第二高調波である前記第１（Ａ）レーザ光とを、前記和周波混合手段により和周波混合させてレーザ光を発生させる。
【００３２】
［１−３．和周波混合手段］
前記第１（Ａ）レーザ光および前記第１（Ｂ）レーザ光の２つの和周波混合により第１レーザ光を得る手段（和周波混合手段）は、特に制限されない。例えば、前記和周波混合手段は、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより和周波混合を行うものであっても良い。前記ＮＬＯとしては、例えば、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶、β−ＢＢＯ（ＢａＢ２Ｏ４）結晶、ＣＬＢＯ結晶等が挙げられる。これらの中で、β−ＢＢＯ結晶、ＣＬＢＯ結晶が、第１レーザ光の発生効率および信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。前記ＮＬＯの結晶形も特に制限されず、例えば、ｔｙｐｅＩでもｔｙｐｅIIでも良い。
【００３３】
図２の模式図に、前記第１（Ａ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ｂ）レーザ光発生手段と、前記第１（Ａ）レーザ光および第１（Ｂ）レーザ光の２つの和周波混合により第１レーザ光を得る手段（和周波混合手段）を含む第１レーザ光照射手段の一例を示す。図示の通り、この第１レーザ光照射手段は、第１（Ａ）レーザ光照射手段１６０と、第１（Ｂ）レーザ光発生手段１０２と、和周波混合手段１５０とを主要構成要素とする。第１（Ｂ）レーザ光発生手段１０２は、第１（Ａ）レーザ光照射手段１６０における基本波発生手段を兼ねる。第１（Ａ）レーザ光照射手段１６０は、基本波発生手段１０２、第１の第二高調波発生手段１１０、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０、第２の第二高調波発生手段１２０、および第３の第二高調波発生手段１３０を主要構成要素とする。これら各構成要素の位置関係、結合関係等は、特に制限されず、後述する第１レーザ光照射における各工程を行うことができれば良い。例えば、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０および第２の第二高調波発生手段１２０は、反射鏡４０００を主要構成要素とするひとつの共振器の中に配置され、共振器内で増強されたＯＰＯシグナル光を利用することで効率よく第二高調波の発生を行っても良い。
【００３４】
この第１レーザ光照射手段を用いた第１レーザ光照射は、例えば、以下のようにして行うことができる。以下、図２にしたがって説明する。なお、以下の説明文および図中に示した波長は、説明の便宜のための例示であり、本発明の範囲を逸脱しない限り、これらの波長に限定されるものではない。
【００３５】
すなわち、まず、図示の通り、基本波発生手段１０２により、基本波１０３（１０６４ｎｍ）を発生させる。この基本波を、第１の第二高調波発生手段１１０により、第１の第二高調波１１１（５３２ｎｍ）に変換する。第１の第二高調波発生手段１１０からは、第１の第二高調波１１１に加えて、未変換の基本波１０３が発生する。これらを、基本波分離手段（図示せず）により、第１の第二高調波１１１と未変換の基本波１０３とに分離する。基本波分離手段は特に制限されないが、例えば、前述の通り、波長選択性反射ミラー等が挙げられる。波長選択性反射ミラーとしては、例えば、誘電体多層膜ミラー等が挙げられる。前記未変換の基本波１０３（１０６４ｎｍ）は、第１（Ｂ）レーザ光として利用する。一方、第１の第二高調波１１１を光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０に照射して励起を起こし、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０による共振で、共振させられた光１４１（９７６ｎｍ）を発生させる。共振させられた光１４１（９７６ｎｍ）を、第２の第二高調波発生手段１２０により、第２の第二高調波１２１（４８８ｎｍ）に変換する。このとき、例えば、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０および第２の第二高調波発生手段１２０が、反射鏡４０００を主要構成要素とする同じ共振器の中に配置されても良い。次に、第２の第二高調波１２１（４８８ｎｍ）を、第３の第二高調波発生手段１３０により、第３の第二高調波１３１（２４４ｎｍ）に変換する。そして、第３の第二高調波１３１すなわち第１（Ａ）レーザ光（２４４ｎｍ）を、前記未変換の基本波１０３すなわち第１（Ｂ）レーザ光（１０６４ｎｍ）とともに、和周波混合手段１５０に照射し、和周波混合させて第１レーザ光１０１（１９８．５ｎｍ）とする。
【００３６】
なお、例えば、第３の第二高調波発生手段１３０を透過した光が、残留した第２の第二高調波１２１（図示せず）を含んでいても良い。また、例えば、和周波混合手段１５０を透過した光が、残留した第３の第二高調波１３１（図示せず）および残留した基本波１０３（図示せず）を含んでいてもよい。このような場合、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用するようにしてもよい。これらの場合に限らず、前述の通り、本発明において、光が、複数波長の混合光である場合、その混合光を、必要に応じて波長ごとに分離してもよい。分離手段は特に制限されないが、例えば、前述の通りである。
【００３７】
［２．第２レーザ光照射手段］
次に、前記第２レーザ光照射手段について説明する。
【００３８】
前記第２レーザ光照射手段は特に制限されない。前記第２レーザ光照射手段は、例えば、外部共振器を含み、前記第２レーザ光が、前記外部共振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第２レーザ光照射手段は、例えば、光パラメトリック発振器を含み、前記第２レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であっても良い。また、前記第２レーザ光照射手段は、例えば、内部共振器を含み、前記第２レーザ光が、前記内部共振器による共振を経た光であっても良い。これら外部共振器、光パラメトリック発振器または内部共振器による共振を用いれば、前記第２レーザ光の発生効率、信頼性、デバイス寿命等の観点から好ましい。また、前記第２レーザ光は、前述の通り、連続波であっても良いし、パルス波であっても良い。
【００３９】
前記第２レーザ光照射手段は、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を含み、前記第２レーザ光が、前記エルビウム添加ファイバ増幅器から発生したレーザ光であってもよい。
【００４０】
また、前記第２レーザ光照射手段は、例えば、波長１５４０〜１５６５ｎｍのレーザ光を発する単一周波数エルビウム添加ファイバ光源と外部共振器とを含み、前記単一周波数エルビウム添加ファイバ光源から発せられたレーザ光を前記外部共振器で共振させて前記第２レーザ光とすることが好ましい。この場合、前記単一周波数エルビウム添加ファイバ光源から発せられたレーザ光は、連続波でもパルス波でもよいが、例えば、連続波が好ましい。また、この場合、例えば、前記外部共振器内にＣＢＯ結晶が配置され、このＣＢＯ結晶により前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の和周波混合を行うことがより好ましい。これにより、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。この場合において、外部共振器のモードとオーバーラップするように前記第１レーザ光を照射することが特に好ましい。
【００４１】
また、前記第２レーザ光照射手段は、例えば、第２（Ａ）レーザ光を発生する第２（Ａ）レーザ光発生手段と、光パラメトリック発振器を含み、前記第２（Ａ）レーザ光を前記光パラメトリック発振器により共振させて前記第２レーザ光とするものであっても良い。第２（Ａ）レーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、ＹＤＦＡ（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、イッテルビウム添加ファイバ増幅器）光源、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ光源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ光源等でも良い。この場合、前記第２（Ａ）レーザ光の波長は、特に制限されないが、例えば１０３０〜１０８０ｎｍ、好ましくは１０４５〜１０７０ｎｍ、特に好ましくは１０６４ｎｍである。前記光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）も特に制限されないが、例えば、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより光パラメトリック発振を行うものであっても良い。前記ＮＬＯとしては、例えば、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）結晶、ＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ：周期分極ニオブ酸リチウム）結晶、ＰＰＬＴ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｔａｎｔａｌａｔｅ：周期分極ニオブ酸タンタル）結晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）結晶、ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ４）、ＲＴＰ（ＲｂＴｉＯＰＯ４）等が挙げられる。また、この場合において、前記第２レーザ光の波長は、前述の１５４０〜１５６５ｎｍの範囲であれば特に制限されないが、好ましくは１５４０〜１５６０ｎｍの範囲であり、より好ましくは１５４５〜１５５５ｎｍである。また、前記光パラメトリック発振器から発せられる光にシグナル光とアイドラ光とが存在する場合、前記シグナル光と前記アイドラ光との波長の関係は特に制限されない。一例として、前記第２（Ａ）レーザ光の波長が１０６４ｎｍ、前記シグナル光（前記第２レーザ光）の波長が１５４０〜１５６０ｎｍの場合、前記アイドラ光の波長は、例えば、約３４００ｎｍであっても良い。
【００４２】
また、前記第１レーザ光照射手段および前記第２レーザ光照射手段の両方が光パラメトリック発振器を含む場合、例えば、前記第２レーザ光が、前記光パラメトリック発振器による共振を経た光であり、前記第１レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器のアイドラ光を、前記第２レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器により共振させても良い。例えば、前記第１レーザ光照射手段が有する光パラメトリック発振器のアイドラ光を、前記第２（Ａ）レーザ光として用いても良い。
【００４３】
［３．第３レーザ光発生手段］
本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法において、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を和周波混合させる第３レーザ光発生手段は、ＣＢＯ結晶を含む以外は特に制限されない。前記第３レーザ光発生手段としては、例えば、ＣＢＯ結晶を含むリング共振器、定在波共振器、波長合成/分離素子を含むシングルパスの波長変換装置等が挙げられる。
【００４４】
前記第３レーザ光発生手段において、前記ＣＢＯ結晶も特に制限されないが、単結晶が特に好ましい。前記ＣＢＯ結晶の結晶形、大きさ、形状等も特に制限されず、適宜設定可能である。また、前記ＣＢＯ結晶の製造方法も特に制限されず、例えば、公知の製造方法を適宜用いることができる。なお、本発明に用いるＣＢＯ以外の結晶、例えば前記ＮＬＯ等も、その結晶形、大きさ、形状等は特に制限されず、適宜設定可能である。
【実施例１】
【００４５】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法の一例について説明する。
【００４６】
本発明において、前記第１レーザ光および第２レーザ光が連続波である場合、前記第３レーザ光発生手段は、例えば、ＣＢＯ結晶を含むリング共振器または定在波共振器であっても良い。図３および４に、そのような装置の一例を示す。
【００４７】
図３は、図１の装置において、第３レーザ光発生手段３００が、ＣＢＯ結晶を含むリング共振器である装置を示す図である。図示の通り、第３レーザ光発生手段（リング共振器）は、反射鏡４０００を主要構成要素とする光共振器内部にＣＢＯ結晶３１０を含む。この反射鏡４０００により、第３レーザ光発生手段（リング共振器）３００内部で光を共振させることができる。これ以外の構成要素は、図１と同様であり、特に制限されない。第１レーザ光照射手段１００および第２レーザ光照射手段は、例えば前述の通りである。第２レーザ光照射手段２００は、例えば、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を含む光源、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を含む光源等であっても良い。また、同図中、反射鏡４０００（ミラー）は複数示しているが、それぞれ特に制限されず、適宜選択可能であり、同一でも異なっていてもよい。例えば、第２レーザ光２０１が入射するミラーが入力結合鏡で、このミラーのみ反射率がやや低く（例えば９７〜９９％程度）、他のミラーはそれよりも高反射のものを用いてもよい。このようにすれば、光学的なインピーダンスマッチを満たし、さらに効率の良い波長変換を実現することができる。他の図面における反射鏡４０００についても同様である。
【００４８】
図３の装置を用いたレーザ光発生方法は、ＣＢＯ結晶３１０から発生した第３レーザ光３０１を、反射鏡４０００により、第３レーザ光発生手段（リング共振器）３００内部で共振させる以外は特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って行うことができる。
【００４９】
図４の装置は、第３レーザ光発生手段３００が、ＣＢＯ結晶を含む定在波共振器である以外は、図３と同様である。この装置を用いたレーザ光発生方法は、ＣＢＯ結晶３１０から発生した第３レーザ光３０１を、反射鏡４０００により、第３レーザ光発生手段（定在波共振器）３００内部で増幅（共振）させる以外は特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って行うことができる。
【００５０】
なお、本実施例は、前記第１レーザ光および第２レーザ光が連続波である場合として説明した。ただし、前記第１レーザ光および第２レーザ光がパルス波である場合も、前記第３レーザ光発生手段は、本実施例と同様、ＣＢＯ結晶を含むリング共振器または定在波共振器であっても良い。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のその他の一例について説明する。
【００５２】
前述の通り、前記第２レーザ光照射手段は、第２（Ａ）レーザ光を発生する第２（Ａ）レーザ光発生手段と、光パラメトリック発振器を含み、前記第２（Ａ）レーザ光を前記光パラメトリック発振器により共振させて前記第２レーザ光とするものであっても良い。この場合、前記光パラメトリック発振器と、前記第３レーザ光発生手段における前記ＣＢＯ結晶とが同一共振器内に配置されていても良い。この共振器の形態としては、例えば、リング共振器、定在波共振器等が挙げられる。前記第２（Ａ）レーザ光発生手段および前記光パラメトリック発振器は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。この場合、前記第２レーザ光は、連続波でもパルス波でも良いが、連続波であることが好ましい。また、この場合、前記第１レーザ光は、連続波でもパルス波でも良いが、連続波であることが好ましい。
【００５３】
図５に、そのようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、第１レーザ光照射手段１００と、第２レーザ光照射手段２００と、第３レーザ光発生手段３００とを主要構成要素とする。第２レーザ光照射手段は、第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’と、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１８０とを主要構成要素とする。第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’は、特に制限されず、前述の通り、ＹＤＦＡ光源、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源等が挙げられる。光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１８０は、特に制限されず、前述の通りであるが、例えばＰＰＬＮ等が好ましい。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶３１０からなる。ＣＢＯ結晶３１０とＯＰＯ１８０とは、リング共振器（リングＯＰＯ共振器）４１００内に配置されている。リング共振器４１００は、反射鏡４０００を主要構成要素とし、この反射鏡４０００により、内部で光を共振させる。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。
【００５４】
図５の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、まず、第１レーザ光源１００から、第１レーザ光１０１（１９０〜２００ｎｍ）を発生させる。この第１レーザ光１０１を、リング共振器４１００内のＣＢＯ結晶３１０に照射する。一方、第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’（ＹＤＦＡ光源等）から、第２（Ａ）レーザ光１０３’’（例えば１０６４ｎｍ）を発生させ、リング共振器４１００内のＯＰＯ１８０に照射する。これにより、ＯＰＯ１８０が励起され、第２レーザ光が発生する。この第２レーザ光が、リング共振器４１００を構成する反射鏡４０００により、共振されるとともに、ＣＢＯ結晶３１０に照射される。そして、ＣＢＯ結晶３１０（第３レーザ光発生手段３００）に照射された第１レーザ光１０１および第２レーザ光が、ＣＢＯ結晶３１０により和周波混合され、第３レーザ光３０１が発生する。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。
【００５６】
前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルス波である場合、前記第３レーザ光発生手段は、例えば、前記ＣＢＯ結晶が共振器内に格納されておらず、前記ＣＢＯ結晶に前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を直接照射するものであっても良い。また、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光は、いわゆるシングルパスで和周波混合するようにしても良い。
【００５７】
図６に、そのような装置の例を示す。同図は、第３レーザ光発生手段３００がＣＢＯ結晶３１０から形成され、ＣＢＯ結晶３１０が共振器内に格納されていない例を示す。これ以外は、同図の装置は特に制限されず、図１と同様である。ＣＢＯ結晶３１０は、例えば、適宜な容器内に格納され、第３レーザ光発生手段３００を形成していてもよい。
【００５８】
図６の装置を用いたレーザ光発生方法も特に制限されず、前記本発明のレーザ光発生方法に従って適宜行うことができる。同図では、ＣＢＯ結晶３１０を透過した光が、第３レーザ光３０１に加え、残留の第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１を含む場合を示した。この場合、前述の通り、波長選択性ミラー等により第３レーザ光３０１とそれ以外の光を分離し、第３レーザ光３０１のみを利用するようにしてもよい。
【００５９】
なお、前述の通り、例えば、前記ＣＢＯ結晶がブリュスタカットの結晶である場合、波長によって適切な入射角が異なる。このため、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を適切な入射角で前記ＣＢＯ結晶に照射し、効率よく和周波混合させるように、本発明のレーザ光発生装置を設定することが好ましい。
【００６０】
また、例えば、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を前記ＣＢＯ結晶に対し垂直入射させる（照射する）場合、誘電体多層膜ミラーを用いて前記第１レーザ光および前記第２レーザ光を重ね合わせてから入射させて（照射して）もよい。図７に、そのような装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、二つの波長選択性反射ミラー５０００および５０００’を含むことと、第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１の入射方向がＣＢＯ結晶３１０に対し垂直であること以外は、図６の装置と同様である。各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。
【００６１】
この装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、まず、第１レーザ光照射手段１００から第１レーザ光１０１を発生させる。そして、第１レーザ光１０１を、波長選択性反射ミラー５０００の片面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第１レーザ光１０１は、波長選択性反射ミラー５０００の前記面により反射される。一方、第２レーザ光照射手段２００から第２レーザ光２０１を発生させる。そして、第２レーザ光２０１を、波長選択性反射ミラー５０００の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第２レーザ光２０１は、波長選択性ミラー５０００を透過し、第１レーザ光１０１と重ね合わせられて、第１レーザ光１０１と同方向に進行する。重ね合わせられた第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１を、ＣＢＯ結晶３１０に対し垂直に照射する。第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１は、ＣＢＯ結晶３１０により和周波混合させられて第３レーザ光３０１となる。ＣＢＯ結晶３１０を透過した光は、第３レーザ光３０１に加え、残留の第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１を含む。これら透過光を、波長選択性反射ミラー５０００’の片面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１は、波長選択性反射ミラー５０００’により反射され、第３レーザ光３０１のみが波長選択性反射ミラー５０００’を透過する。これにより、第３レーザ光３０１とそれ以外の光を分離し、第３レーザ光３０１のみを利用することができる。
【実施例４】
【００６２】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。
【００６３】
図８に、本実施例のレーザ光発生装置を模式的に示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第１レーザ光照射手段１００、第２レーザ光照射手段２００および第３レーザ光発生手段３００を主要構成要素とする。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶を含む。
【００６４】
第１レーザ光照射手段１００は、第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０と、第１（Ｂ）レーザ光発生手段１０２’と、和周波混合手段１５０とを主要構成要素とする。第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０は、励起光発生手段１０２’’’、ＶＥＣＳＥＬ１７０、第２の第二高調波発生手段１２０および第３の第二高調波発生手段１３０を主要構成要素とする。すなわち、第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０は、第１の第二高調波発生手段１１０および光パラメトリック発振器１４０に代えてＶＥＣＳＥＬ１７０を含む。ＶＥＣＳＥＬ１７０は、例えば９４０〜１０８０ｎｍの波長のレーザ光で発振し、前述の実施例における光パラメトリック発振器と同等の機能を有する。ＶＥＣＳＥＬの構成等は特に制限されないが、例えば前述の通りであり、ＶＥＣＳＥＬチップとＶＥＣＳＥＬ共振器を含む構成等であっても良い。励起光発生手段１０２’’’は、特に制限されないが、例えば、前述の通りである。これら以外は、図８に示す第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０は、図２と同様である。
【００６５】
なお、本発明において、高調波発生手段および和周波混合手段（例えば、図６における第２の第二高調波発生手段１２０、第３の第二高調波発生手段１３０および和周波混合手段１５０等）の形態は特に制限されない。例えば、図３または４に示したような構造のリング共振器または定在波共振器等の形態であり、ＣＢＯ結晶に代えて適切なＮＬＯ等を含むものであっても良い。前記ＮＬＯは特に制限されず、波長等に応じて適宜選択すればよい。前記ＮＬＯの具体例としては、特に制限されないが、例えば、前述の各種ＮＬＯ等が挙げられる。
【００６６】
次に、第２レーザ光照射手段２００は、第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’と、光パラメトリック発振器１８０とを主要構成要素とする。
【００６７】
第１（Ｂ）レーザ光発生手段１０２’および第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’は、特に制限されないが、例えば、ＹＤＦＡ（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、イッテルビウム添加ファイバ増幅器）光源、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ光源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ光源等でも良い。これらは、それぞれ別個の光源を用いても良いが、同一の光源を用いてもよい。
【００６８】
図８において、前記各構成要素は、特に制限されないが、例えば、図１および２と同様であり、前述の説明通りである。前記各構成要素の位置関係、結合関係等も、特に制限されず、後述のレーザ光発生方法における各工程を行うことができればよい。また、第１レーザ光１０１、第２レーザ光２０１および第３レーザ光３０１の波長は特に制限されず、本発明の範囲を逸脱しない波長であれば良い。励起光１０３’’’の波長も特に制限されないが、例えば前述の通りである。第１（Ｂ）レーザ光１０３’および第２（Ａ）レーザ１０３’’の波長は、特に制限されないが、例えば、前述の通りである。ＶＥＣＳＥＬにより発振する光１７１の波長は、特に制限されないが、例えば９４０〜１０８０ｎｍ、好ましくは９６０〜１０００ｎｍ、より好ましくは９７４〜９７８ｎｍである。第２の第二高調波１２１の波長は、特に制限されないが、光１７１の波長の半分であり、例えば４７０〜５４０ｎｍ、好ましくは４８０〜５００ｎｍ、より好ましくは４８７〜４８９ｎｍである。第３の第二高調波１３１の波長は、特に制限されないが、第２の第二高調波１２１の波長の半分であり、例えば２３５〜２７０ｎｍ、好ましくは２４０〜２５０ｎｍ、より好ましくは２４３．５〜２４４．５ｎｍである。
【００６９】
図８の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図８中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。
【００７０】
すなわち、まず、励起光発生手段１０２’’’（励起光源）から励起光１０３’’’（８１０ｎｍ）を発生させる。この基本波１０３を、ＶＥＣＳＥＬ１７０により共振させ、共振させられた光１７１（９７６ｎｍ）とする。その光１７１を、第２の第二高調波発生手段１２０（ＬＢＯ結晶を含む）により、第２の第二高調波１２１（４８８ｎｍ）に変換する。さらに、第２の第二高調波１２１（４８８ｎｍ）を、第３の第二高調波発生手段１３１（ＣＬＢＯ結晶を含む）により、第３の第二高調波１３１すなわち第１（Ａ）レーザ光（２４４ｎｍ）に変換する。
【００７１】
一方、第１（Ｂ）レーザ光発生手段１０２’（ＹＤＦＡ光源）から第１（Ｂ）レーザ光１０３’（１０６４ｎｍ）を発生させる。そして、第３の第二高調波１３１すなわち第１（Ａ）レーザ光（２４４ｎｍ）を、第１（Ｂ）レーザ光１０３’（１０６４ｎｍ）とともに、和周波混合手段１５０に照射し、和周波混合させて第１レーザ光１０１（１９８〜１９９ｎｍ、例えば１９８．５ｎｍ）とする。
【００７２】
さらに、第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’（ＹＤＦＡ光源）から第２（Ａ）レーザ光１０３’’（１０６４ｎｍ）を発生させる。この第２（Ａ）レーザ光１０３’’（１０６４ｎｍ）を、光パラメトリック発振器１８０（ＰＰＬＮを含む）に照射して励起させ、発振により第２レーザ光２０１（１５４０ｎｍ）とする。そして、第１レーザ光１０１（１９８〜１９９ｎｍ、例えば１９８．５ｎｍ）と、第２レーザ光２０１（１５４０〜１５６５ｎｍ）とを、ＣＢＯ結晶を含む第３レーザ光発生手段３００に照射し、前記ＣＢＯ結晶により和周波混合させて、第３レーザ光３０１（１７０〜１７８ｎｍ、例えば１７５ｎｍ）とする。このようにして、図８の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００７３】
図８の場合において、各光は、連続波でもパルス光でも良い。また、例えば、第１レーザ光１０１が連続波であり、光パラメトリック発振器１８０と、ＣＢＯ結晶を含む第３レーザ光発生手段３００とが同一容器内に格納され、このＣＢＯ結晶により第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１の和周波混合を行うことがより好ましい。この構成によれば、前記ＣＢＯ結晶に照射される第２レーザ光２０１の強度が強くなるため、さらに効率よく和周波混合を行うことができる。この場合において、光パラメトリック発振器１８０と、ＣＢＯ結晶を含む第３レーザ光発生手段３００とが格納された容器は、例えば、図５に示したようなリング共振器（リングＯＰＯ共振器）等の形態をとっていてもよい。
【００７４】
また、例えば、前記第２（Ａ）レーザ光照射手段１０２’’を単一周波数エルビウム添加ファイバ光源に代え、共振器としてＯＰＯ１８０に代えて外部共振器を用いても良い。この場合において、前記外部共振器内にＣＢＯ結晶が配置され、前記外部共振器がＥＤＦＡ光源にロックされ、その出力光が共振し、第２レーザ光２０１となることが好ましい。これにより、前記ＣＢＯ結晶を用いた第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１の和周波混合をさらに効率よく行うことができる。この場合において、外部共振器のモードとオーバーラップするように前記第１レーザ光を照射することが特に好ましい。例えば、前記外部共振器をＥＤＦＡ出力波長の整数倍にロックして共振器内のパワーを高めることにより、第２レーザ光２０１の強度を上げ、第１レーザ光１０１と第２レーザ光２０１の和周波混合の効率も上げることができる。
【００７５】
さらに、例えば、第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０は、図２または図８の構成に代えて、Ａｒイオンレーザの第二高周波により波長約２４４ｎｍのレーザ光を得る構成とし、前記波長約２４４ｎｍのレーザ光を第１（Ａ）レーザ光１３１としても良い。
【００７６】
さらに、図８において、第２の第二高調波発生手段１２０、第３の第二高調波発生手段１３０、和周波混合手段１５０、第３レーザ光発生手段３００等を透過した光は、例えば、残留の入射光を含む複数波長の混合光であっても良い。この場合において、前述の通り、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用しても良い。
【実施例５】
【００７７】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらにその他の一例について説明する。
【００７８】
本発明において、前記第１レーザ光（１９０〜２００ｎｍ）および前記第２レーザ光（１５４０〜１５６５ｎｍ）を同期させる方法としては、例えば図２および図８で説明した通り、光パラメトリック発振器を用いる方法がある。また、これ以外に、例えば、変調器に対するトリガを電気的に同期しても良い。すなわち、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第２レーザ光照射手段が、連続波光源と、光変調器と、１または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合において、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第２レーザ光が、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。例えば、図８において、第２レーザ光照射手段２００における第２（Ａ）レーザ光発生手段１０２’’が連続波光源であり、光パラメトリック発振器１８０に代えて光変調器と光増幅器を有し、連続波１０３’’を前記光変調器でパルス波に変換し、さらに前記光増幅器により増幅してもよい。前記連続波光源、前記光変調器、および前記光増幅器は、特に制限されない。例えば、光変調器と連続波光源がファイバ結合された簡便な構造のデバイスを用いても良い。また、前記光増幅器は、例えば、ファイバアンプであっても良い。ファイバアンプとしては、例えば、希土類添加ファイバ増幅器が挙げられる。希土類添加ファイバ増幅器としては、特に制限されないが、例えば、ＥＤＦＡ等が挙げられる。すなわち、第２レーザ光照射手段２００として、例えば、市販のＥＤＦＡ光源を用いてもよい。
【００７９】
また、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第１レーザ光照射手段が、連続波光源と、光変調器と、１または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合において、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第１レーザ光が、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。前記第１レーザ光照射手段における前記連続波光源、前記光変調器、および前記光増幅器は、特に制限されず、例えば、前記第２レーザ光照射手段と同様である。
【００８０】
本発明のレーザ光発生装置において、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルスレーザ光である場合、前記第１レーザ光照射手段および前記第２レーザ光照射手段が、それぞれ、連続波光源と、光変調器と、１または複数の光増幅器とを含んでいても良い。この場合、前記連続波光源から発生した連続波を前記光変調器でパルス波に変換し、そのパルス波を前記光増幅器により増幅し、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光が、それぞれ、前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経た光である。以下に、このような装置の構成の一例を示す。波長は例示であって、これに限定されず、本発明の範囲を逸脱しない波長であれば良い。
（ｉ）連続波レーザ光源（波長１５５０ｎｍ）を有し、前記連続波レーザ光源が、前記第１レーザ光照射手段における前記連続波光源と、前記第２レーザ光照射手段における前記連続波光源とを兼ねる。
（ii）前記第１レーザ光照射手段が、高調波発生手段をさらに含む。
（iii）前記第１レーザ光が、前記第１レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経て（波長１５５０ｎｍ）、さらに前記高調波発生手段により第八高調波に変換されたパルスレーザ光（波長１９４ｎｍ）である。
（iv）前記第２レーザ光が、前記第２レーザ光照射手段において前記光変調器による変換および前記光増幅器による増幅を経たパルスレーザ光（波長１５５０ｎｍ）である。
（ｖ）前記第３レーザ光が、前記第２レーザ光の第九高調波（波長約１７２ｎｍ）である。
前記第１レーザ光照射手段における前記光増幅器と、前記第２レーザ光照射手段における前記光増幅器とは、特に制限されないが、前述のとおりであり、例えば、それぞれファイバアンプであることが好ましい。前記各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、（ｉ）〜（ｖ）に示した各動作を行うことができれば良い。前記連続波レーザ光源（波長１５５０ｎｍ）は、前記第１レーザ光照射手段と前記第２レーザ光照射手段とで、一つの光源を用いても良いが、それぞれ別個の光源を用いてもよい。前記光変調器は、前記第１レーザ光照射手段と前記第２レーザ光照射手段とでそれぞれ別個の光変調器を用いても良いが、一つの光変調器を前記第１レーザ光照射手段と前記第２レーザ光照射手段とで兼用しても良い。前記光増幅器も、前記第１レーザ光照射手段と前記第２レーザ光照射手段とでそれぞれ別個の光増幅器を用いても良いが、一つの光増幅器を前記第１レーザ光照射手段と前記第２レーザ光照射手段とで兼用しても良い。前記高調波発生手段およびそれにより前記第八高調波を得る方法も、特に制限されない。例えば、前記高調波発生手段が、三つの第二高調波発生手段からなり、それぞれの第二高調波手段を一回ずつ用いて前記第八高調波を得てもよい。また、前記第九高調波すなわち前記第３レーザ光を得るためには、本発明に従い、ＣＢＯ結晶を用いて前記第１レーザ光（第八高調波）および前記第２レーザ光（基本波）を和周波混合させる。
【００８１】
図９に、このような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第１レーザ光照射手段１００と、第２レーザ光照射手段２００と、第３レーザ光発生手段３００とを主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、連続波光源１０４と、光変調器１０６と、光増幅器１０８と、第１の第二高調波発生手段１１０と、分離手段（図示せず）と、第２の第二高調波発生手段１２０と、第３の第二高調波発生手段１３０とを主要構成要素とする。連続波光源１０４と、光変調器１０６と、光増幅器１０８と、第１の第二高調波発生手段１１０と、分離手段（図示せず）は、第２レーザ光照射手段２００の構成要素を兼ねており、第２レーザ光照射手段２００は、これらを主要構成要素とする。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶を含む。連続波光源１０４、光変調器１０６、および光増幅器１０８は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第１の第二高調波発生手段１１０、第２の第二高調波発生手段１２０、および第３の第二高調波発生手段１３０は、特に制限されない。例えば、前記第１〜第３の第二高調波発生手段は、それぞれ、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。前記ＮＬＯとしては、例えば、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶、β−ＢＢＯ（ＢａＢ２Ｏ４）結晶、ＣＬＢＯ結晶、ＳＢＢＯ（Ｓｒ２Ｂｅ２Ｂ２Ｏ７）結晶等が挙げられる。前記第１の第二高調波発生手段１１０において、前記ＮＬＯとしては、例えば、ＬＢＯ結晶、またはＰＰＬＮが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第２の第二高調波発生手段１２０において、前記ＮＬＯとしては、例えば、ＬＢＯ結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。また、前記第３の第二高調波発生手段１３０は、例えば、複数の高調波発生手段、和周波混合手段等を組み合わせたものであっても良い。前記ＮＬＯの結晶形も特に制限されず、例えば、ｔｙｐｅＩでもｔｙｐｅIIでも良い。また、図９における前記各構成要素の位置関係、結合関係等は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を行うことができれば良い。
【００８２】
図９の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図９中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源１０４から、連続波１０５（波長１５５０ｎｍ）を発生させる。この連続波１０５を、光変調器１０６により、パルス波１０７（波長１５５０ｎｍ）に変換する。さらに、パルス波１０７を、光増幅器１０８により増幅し、基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とする。基本波２０１を、第１の第二高調波発生手段１１０により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）に変換する。さらに、第１の第二高調波発生手段１１０を透過した光を、分離手段（図示せず）により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）と、残留した基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とに分離する。この残留した基本波２０１を、第２レーザ光とする。さらに、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）を、第２の第二高調波発生手段１２０により、第四高調波１２１（波長３８８ｎｍ）に変換する。第四高調波１２１を、第３の第二高調波発生手段１３０により、第八高調波すなわち第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）に変換する。そして、第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）と第２レーザ光２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第３レーザ光発生手段中のＣＢＯ結晶に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）を発生させる。以上のようにして、図９の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００８３】
なお、図９の装置は、種々の変更が可能である。例えば、第２レーザ光２０１は、図９では、第１の第二高調波発生手段１１０から発生した光を分離して用いているが、これに代えて、第２の第二高調波発生手段１２０または第３の第二高調波発生手段１３０から発生した光を分離して用いてもよい。
【００８４】
また、第１レーザ光照射手段１００における高調波発生手段は、例えば、第ｎ高調波と残留基本波との和周波混合により第ｎ+１高調波を発生させる（ｎは２以上の整数）手段を含んでいてもよい。図１０に、そのような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第１レーザ光照射手段１００と、第２レーザ光照射手段２００と、第３レーザ光発生手段３００とを主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、連続波光源１０４、光変調器１０６、光増幅器１０８、第二高調波発生手段１１０、第三高調波発生手段１０３０、第四高調波発生手段１０４０、第五高調波発生手段１０５０、第六高調波発生手段１０６０、第七高調波発生手段１０７０、および第八高調波発生手段１０８０を主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、第２レーザ光照射手段２００を兼ね、第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１の両方を発生させることが可能である。第３レーザ光発生手段３００は、ＣＢＯ結晶を含む。連続波光源１０４、光変調器１０６、および光増幅器１０８は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第二高調波発生手段１１０は、特に制限されないが、例えば図９の装置と同様である。第三高調波発生手段１０３０、第四高調波発生手段１０４０、第五高調波発生手段１０５０、第六高調波発生手段１０６０、第七高調波発生手段１０７０、および第八高調波発生手段１０８０は、特に制限されない。例えば、高調波発生手段１０３０〜１０８０は、それぞれ、適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を含み、前記ＮＬＯにより第二高調波への変換を行うものであっても良い。ＮＬＯの種類、結晶形等も特に制限されないが、例えば、前述のような種々のＮＬＯが使用可能であり、入射光の波長等に応じて適宜選択することができる。
【００８５】
図１０の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源１０４から、連続波１０５（波長１５５０ｎｍ）を発生させる。この連続波１０５を、光変調器１０６により、パルス波１０７（波長１５５０ｎｍ）に変換する。さらに、パルス波１０７を、光増幅器１０８により増幅し、基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とする。基本波２０１を、第二高調波発生手段１１０により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）に変換する。次に、第１の第二高調波発生手段１１０を透過した前記第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第三高調波発生手段１０３０に照射し、和周波混合させて第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）とする。さらに、第三高調波発生手段１０３０を透過した前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第四高調波発生手段１０４０に照射し、和周波混合させて第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）とする。さらに、第四高調波発生手段１０４０を透過した前記第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第五高調波発生手段１０５０に照射し、和周波混合させて第五高調波１０５１（波長３１０ｎｍ）とする。さらに、第五高調波発生手段１０５０を透過した前記第五高調波１０５１（波長３１０ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第六高調波発生手段１０６０に照射し、和周波混合させて第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）とする。さらに、第六高調波発生手段１０６０を透過した前記第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第七高調波発生手段１０７０に照射し、和周波混合させて第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）とする。さらに、第七高調波発生手段１０７０を透過した前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第八高調波発生手段１０８０に照射し、和周波混合させて第八高調波（波長１９４ｎｍ）とする。第八高調波発生手段１０８０を透過した前記第八高調波を第１レーザ光１０１とし、第八高調波発生手段１０８０を透過した残留基本波を第２レーザ光２０１とする。そして、第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）と第２レーザ光２０１（波長１５５０ｎｍ）を第３レーザ光発生手段中のＣＢＯ結晶に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）を発生させる。以上のようにして、図１０の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００８６】
さらに、図９および１０において、各高調波発生手段、第３レーザ光発生手段３００等を透過した光は、例えば、残留の入射光を含む複数波長の混合光であっても良い。この場合において、前述の通り、前記透過光を、適切な分離手段により波長ごとに分離し、必要な光のみを利用しても良い。
【００８７】
さらに、図１０の装置において、第五高調波発生手段１０５０および第六高調波発生手段１０６０を省くこともできる。図１１に、そのような装置の一例を模式的に示す。図示の通り、この装置は、第五高調波発生手段１０５０および第六高調波発生手段１０６０がないことと、波長選択性反射ミラー５０００、５０００’および５０００’’を含む以外は図１０の装置と同様である。連続波光源１０４、光変調器１０６、および光増幅器１０８は、特に制限されないが、例えば前述の通りである。第二高調波発生手段１１０、第三高調波発生手段１０３０、第四高調波発生手段１０４０、第七高調波発生手段１０７０、および第八高調波発生手段１０８０は、特に制限されず、例えば、図９および図１０の装置と同様である。第二高調波発生手段１１０は、例えば、ＬＢＯ結晶、またはＰＰＬＮが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。第三高調波発生手段１０３０は、例えば、ＬＢＯ結晶、またはＰＰＬＮが、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第四高調波発生手段１０４０は、例えば、ＬＢＯ結晶、ＢＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶が、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第七高調波発生手段１０７０は、例えば、ＢＢＯ結晶が、高調波の発生効率等の観点から好ましい。第八高調波発生手段１０８０は、例えば、ＣＬＢＯ結晶、ＳＢＢＯ結晶、またはＣＢＯ結晶が、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。
【００８８】
図１１の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文および図１１中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源１０４から、連続波１０５（波長１５５０ｎｍ）を発生させる。この連続波１０５を、光変調器１０６により、パルス波１０７（波長１５５０ｎｍ）に変換する。さらに、パルス波１０７を、光増幅器１０８により増幅し、基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とする。基本波２０１を、第二高調波発生手段１１０により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）に変換する。次に、第１の第二高調波発生手段１１０を透過した前記第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第三高調波発生手段１０３０に照射し、和周波混合させて第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）とする。さらに、第三高調波発生手段１０３０を透過した前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第四高調波発生手段１０４０に照射し、和周波混合させて第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）とする。第四高調波発生手段１０４０を透過した前記第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）、残留第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００の片面に照射する。前記残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００を透過し、その他の光は、波長選択性反射ミラー５０００により反射される。波長選択性反射ミラー５０００により反射された前記第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）、前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、および前記基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第七高調波発生手段１０７０に照射し、前記第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）および前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）を和周波混合させて第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）とする。第七高調波発生手段１０７０を透過した前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）、残留第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）、残留第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００’の片面に照射する。残留第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）および残留第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００’を透過し、その他の光は、波長選択性反射ミラー５０００’により反射される。波長選択性反射ミラー５０００’により反射された前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を第八高調波発生手段１０８０に照射し、和周波混合させて第八高調波（波長１９４ｎｍ）とする。第八高調波発生手段１０８０を透過した前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００’’の片面に照射する。前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００’’を透過し、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００’’により反射される。波長選択性反射ミラー５０００’’を透過した前記第八高調波を第１レーザ光１０１とし、波長選択性反射ミラー５０００’’を透過した残留基本波を第２レーザ光２０１とする。そして、第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）と第２レーザ光２０１（波長１５５０ｎｍ）を第３レーザ光発生手段中のＣＢＯ結晶３１０に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）を発生させる。第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）とともにＣＢＯ結晶３１０を透過した残留第１レーザ光１０１および残留第２レーザ光２０１は、適宜な分離手段により、第３レーザ光３０１と分離してもよい。以上のようにして、図１１の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００８９】
さらに、図１０または１１に記載の装置は、これ以外にも種々の変更が可能である。図１２に、その一例を示す。図示の通り、この装置は、波長選択性反射ミラー５０００〜５０００’’に代えて波長選択性反射ミラー５０００〜５００８を有することと、高調波発生および和周波混合の機構が若干異なること以外は、図１１の装置と同様である。第二高調波発生手段１１０、第三高調波発生手段１０３０、第四高調波発生手段１０４０、第七高調波発生手段１０７０および第八高調波発生手段１０８０は、特に制限されないが、例えば、図１１の装置と同様である。その他の構成要素も特に制限されず、例えば図１１と同様でもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、以下に示すレーザ光発生方法を行うことができれば良い。
【００９０】
図１２の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源１０４から、連続波１０５（波長１５５０ｎｍ）を発生させる。この連続波１０５を、光変調器１０６により、パルス波１０７（波長１５５０ｎｍ）に変換する。さらに、パルス波１０７を、光増幅器１０８により増幅し、基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とする。この基本波２０１を、波長選択性反射ミラー５０００および５００１により逐次反射させ、第二高調波発生手段１１０に照射する。波長選択性反射ミラー５０００および５００１は、適宜、省略、変更、あるいは追加等をしてもよい。そして、基本波２０１を、第二高調波発生手段１１０により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）に変換する。次に、第１の第二高調波発生手段１１０を透過した前記第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第三高調波発生手段１０３０に照射し、和周波混合させて第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）とする。さらに、第三高調波発生手段１０３０を透過した前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００２の片面に照射し、第三高調波１０３１のみを反射させる。波長選択性反射ミラー５００２を透過した残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００３の片面に照射し、第二高調波１１１を反射させ、基本波２０１を透過させる。この残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）を、第四高調波発生手段１０４０に照射し、前記残留第二高調波１１１の第二高調波すなわち第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）とする。第四高調波発生手段１０４０を透過した前記第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００５の片面に照射し、反射させる。一方、波長選択性反射ミラー５００２により反射された第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）を波長選択性反射ミラー５００４により反射させ、さらに波長選択性反射ミラー５００５の他方の面から照射して透過させる。波長選択性反射ミラー５００５を透過した第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）と、波長選択性反射ミラー５００５により反射された第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）とを、第七高調波発生手段１０７０に照射し、和周波混合させて第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）とする。第七高調波発生手段１０７０を透過した前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）、残留第四高調波１０４１（波長３８８ｎｍ）、および残留第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）のうち前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００７の片面に照射して反射させる。一方、波長選択性反射ミラー５００３を透過した基本波２０１を、波長選択性反射ミラー５００６により反射させ、さらに、波長選択性反射ミラー５００７の他方の面に照射して透過させる。波長選択性反射ミラー５００７を透過した基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）と、波長選択性反射ミラー５００７により反射された第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）とを、第八高調波発生手段１０８０に照射し、和周波混合させて第八高調波（波長１９４ｎｍ）とする。第八高調波発生手段１０８０を透過した前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００８の片面に照射する。前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５００８を透過し、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５００８により反射される。波長選択性反射ミラー５００８を透過した前記第八高調波を第１レーザ光１０１とし、波長選択性反射ミラー５００８を透過した残留基本波を第２レーザ光２０１とする。そして、第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）と第２レーザ光２０１（波長１５５０ｎｍ）を第３レーザ光発生手段中のＣＢＯ結晶３１０に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）を発生させる。第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）とともにＣＢＯ結晶３１０を透過した残留第１レーザ光１０１および残留第２レーザ光２０１は、適宜な分離手段により、第３レーザ光３０１と分離してもよい。以上のようにして、図１２の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００９１】
図１３に、さらに別の装置の一例を示す。図示の通り、この装置は、波長選択性反射ミラー５０００〜５０００’’に代えて波長選択性反射ミラー５０００〜５００７を有することと、第四高調波発生手段１０４１に代えて第六高調波発生手段１０６１を有すること以外は、図１１の装置と同様である。第二高調波発生手段１１０、第三高調波発生手段１０３０、第七高調波発生手段１０７０および第八高調波発生手段１０８０は、特に制限されないが、例えば、図１１の装置と同様である。第六高調波発生手段１０６０は、特に制限されないが、例えば、ＣＬＢＯ結晶、ＢＢＯ結晶等が挙げられる。その他の構成要素も特に制限されず、例えば図１１と同様でもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、以下に示すレーザ光発生方法を行うことができれば良い。
【００９２】
図１３の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。なお、以下の説明文中の説明において、波長は、説明の便宜のための例示であり、これに制限されない。すなわち、まず、連続波光源１０４から、連続波１０５（波長１５５０ｎｍ）を発生させる。この連続波１０５を、光変調器１０６により、パルス波１０７（波長１５５０ｎｍ）に変換する。さらに、パルス波１０７を、光増幅器１０８により増幅し、基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）とする。この基本波２０１は、波長選択性反射ミラー５０００の片面に照射し、一部を反射させ一部を透過させる。波長選択性反射ミラー５０００を透過した基本波２０１を、第二高調波発生手段１１０により、第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）に変換する。次に、第１の第二高調波発生手段１１０を透過した前記第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、第三高調波発生手段１０３０に照射し、和周波混合させて第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）とする。さらに、第三高調波発生手段１０３０を透過した前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）、残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００１の片面に照射し、前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）のみを反射させてその他の光を透過させる。波長選択性反射ミラー５００１により反射された前記第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）を、さらに波長選択性反射ミラー５００３により反射させ、第六高調波発生手段１０６０に照射し、第三高調波１０３１の第二高調波すなわち第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）に変換する。そして、第六高調波発生手段１０６０を透過した第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）および第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）を波長選択性反射ミラー５００４の片面に照射し、第三高調波１０３１（波長５１７ｎｍ）を透過させて第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）を反射させる。
【００９３】
一方、波長選択性反射ミラー５００１を透過した前記残留第二高調波１１１（波長７７５ｎｍ）および前記残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００２の片面に照射し、前記第２高調波１１１を透過させて前記残留基本波２０１を反射させる。波長選択性反射ミラー５００２により反射された前記残留基本波２０１を、波長選択性反射ミラー５００４の他方の面に照射して透過させる。波長選択性反射ミラー５００４を透過した前記残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）および波長選択性反射ミラー５００４により反射された第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）を、第七高調波発生手段１０７０に照射し、和周波混合させて第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）とする。第七高調波発生手段１０７０を透過した前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）、残留第六高調波１０６１（波長２５８ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００６の片面に照射し、前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）のみを透過させて他の光を反射させる。
【００９４】
一方、波長選択性反射ミラー５０００により反射された前記基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、さらに波長選択性反射ミラー５００５により反射させ、さらに波長選択性反射ミラー５００６の他方の面に照射して反射させる。波長選択性反射ミラー５００６により反射された前記基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）および波長選択性反射ミラー５００６を透過した前記第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）を第八高調波発生手段１０８０に照射し、和周波混合させて第八高調波（波長１９４ｎｍ）とする。第八高調波発生手段１０８０を透過した前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５００７の片面に照射する。前記第八高調波（波長１９４ｎｍ）、および残留基本波２０１（波長１５５０ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５００７を透過し、残留第七高調波１０７１（波長２２１ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５００７により反射される。波長選択性反射ミラー５００７を透過した前記第八高調波を第１レーザ光１０１とし、波長選択性反射ミラー５００７を透過した残留基本波を第２レーザ光２０１とする。そして、第１レーザ光１０１（波長１９４ｎｍ）と第２レーザ光２０１（波長１５５０ｎｍ）を第３レーザ光発生手段中のＣＢＯ結晶３１０に照射し、和周波混合させて第九高調波すなわち第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）を発生させる。第３レーザ光３０１（波長１７２ｎｍ）とともにＣＢＯ結晶３１０を透過した残留第１レーザ光１０１および残留第２レーザ光２０１は、適宜な分離手段により、第３レーザ光３０１と分離してもよい。以上のようにして、図１３の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【００９５】
なお、図１０〜１３に示すような装置において、第１レーザ光照射手段１００および第２レーザ光照射手段２００は、例えば、前記非特許文献１すなわちＴ．  Ｏｈｔｓｕｋｉ，  Ｈ．  Ｋｉｔａｎｏ，  Ｈ．  Ｋａｗａｉ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｏｗａ，  “Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  １９３ｎｍ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｅｉｇｈｔｈ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｏｆ  Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，  ｉｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ  ２０００，  ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  ｐａｐｅｒ，  （Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，  Ｓａｎ  Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，  ＣＡ，  ２０００），  ｐ．  ｐａｐｅｒ  ＣＰＤ９．、前記非特許文献２すなわちＨ．  Ｋａｗａｉ，  Ａ．  Ｔｏｋｕｈｉｓａ，  Ｍ．  Ｄｏｉ，  Ｓ．  Ｍｉｗａ，  Ｈ．  Ｍａｔｓｕｕｒａ，  Ｈ．  Ｋｉｔａｎｏ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｏｗａ，  “ＵＶ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｕｓｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，  ｉｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ  ２００３，  ｐａｐｅｒ  ＣＴｕＴ４，  （Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，  ＭＤ，  ２００３）．等の文献を参考にして適宜設計することができる。ただし、これらの装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。例えば、波長選択性反射ミラー等は、レーザ光の照射、和周波混合等を適切に行うことができるように、適宜省略、変更、または追加等をしてもよい。また、各構成要素の位置関係、結合関係等も、本発明のレーザ光発生方法を適切に行うことができる限り、どのように変更してもよい。
【実施例６】
【００９６】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。
【００９７】
本発明のレーザ光発生装置は、例えば、前記第１レーザ光照射手段が、下記（i’）および（ii’）の構成を有していても良い。
（i’）前記第１レーザ光照射手段が、第１（Ｃ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段と、波長１５４０〜１５６５ｎｍの第１（Ｄ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｃ）と、第１の和周波混合手段と、第２の和周波混合手段とを含む。
（ii’）前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｃ）で第四高調波に変換し、その第四高調波と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光とを前記第１の和周波混合手段により和周波混合し、その和周波混合により得られた光と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光とを前記第２の和周波混合手段により再度和周波混合することで前記第１レーザ光を得る。
前記第１（Ｃ）パルスレーザ光と、第１（Ｄ）パルスレーザ光とは、パルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、前記第１レーザ光の発生効率の観点から好ましい。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の波長は特に制限されず、前記（ii’）に記載した操作により前記第１レーザ光を得ることが可能であればよい。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の波長は、例えば１０３０〜１０８０ｎｍ、好ましくは１０４５〜１０７０ｎｍ、より好ましくは１０６４〜１０６６ｎｍである。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段は、特に制限されないが、例えば、ＹＤＦＡ光源、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ光源、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ光源、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ光源等が挙げられる。前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段も特に制限されないが、例えば、ＥＤＦＡ光源が挙げられる。前記高調波発生手段（Ｃ）、前記第１の和周波混合手段および前記第２の和周波混合手段は特に制限されず、例えば、レーザ光の波長に合わせて適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を用いることができる。ＮＬＯ（非線形光学結晶）も特に制限されないが、例えば、前述のような各種ＮＬＯでもよい。また、前記第１レーザ光照射手段は、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段、前記第１の和周波混合手段、および前記第２の和周波混合手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくてもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前記（ii’）に記載した操作により前記第１レーザ光を得ることが可能であればよい。また、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段が前記第２レーザ光照射手段を兼ねていても良いし、前記第２レーザ光照射手段を別途設けてもよい。前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とは、それぞれ連続波でもパルス波でも良いが、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルス波であることが好ましく、それらのパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることがより好ましい。
【００９８】
図１４に、このようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第１レーザ光照射手段１００、第２レーザ光照射手段２００および第３レーザ光発生手段３００を主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段１０２と、第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段２１００と、高調波発生手段（Ｃ）と、第１の和周波混合手段１１００と、第２の和周波混合手段１２００とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段（Ｃ）は、第１の第二高調波発生手段１１０と、第２の第二高調波発生手段１２０とを主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、さらに、波長選択性反射ミラー５０００および５０００’を含む。この第１レーザ光照射手段１００は、第２レーザ光照射手段２００を兼ねており、第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１の両方を第３レーザ光発生手段３００内のＣＢＯ結晶に照射することができる。前記第１の第二高調波発生手段１１０は、例えば、ＫＴＰ結晶、ＬＢＯ結晶、ＰＰＬＮ結晶、ＰＰＬＴ結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第２の第二高調波発生手段１２０は、例えば、ＢＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第１の和周波混合手段１１００は、例えば、ＢＢＯ結晶、ＬＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。前記第２の和周波混合手段１２００は、例えば、ＢＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を実施することができればよい。
【００９９】
図１４の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして実施することができる。なお、以下の説明文および図１４中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。すなわち、まず、第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段１０２（ＹＤＦＡ光源）から、第１（Ｃ）パルスレーザ光１０３（波長１０６４ｎｍ）を発生させる。これを、第１の第二高調波発生手段１１０で第二高調波（波長５３２ｎｍ）に変換し、さらに、第２の第二高調波発生手段１２０で第２の第二高調波すなわち第１（Ｃ）パルスレーザ光１０３の第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）に変換する。この第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００の一方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００を透過する。一方、第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段２１００（ＥＤＦＡ光源）から第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）を発生させる。この第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００により反射される。波長選択性反射ミラー５０００により反射された第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）と、波長選択性反射ミラー５０００を透過した前記第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）とは、重なり合って同じ方向に進み、ともに第１の和周波混合手段１１００に入射する。これらの入射光を、第１の和周波混合手段１１００により和周波混合させ、和周波混合された光１１０１（波長２２７ｎｍ）を得る。この光１１０１（波長２２７ｎｍ）と、残留の第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）と、残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）が、ともに第１の和周波混合手段１１００を透過する。これらの光を、ともに波長選択性反射ミラー５０００’の一方の面に照射する。残留の第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）は波長選択性反射ミラー５０００’を透過し、その他の光は波長選択性反射ミラー５０００’により反射される。波長選択性反射ミラー５０００’により反射された光１１０１（波長２２７ｎｍ）と、残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）とを、第２の和周波混合手段１２００によりさらに和周波混合させ、第１レーザ光１０１（パルスレーザ光、波長１９８〜１９９ｎｍ）とする。このときに第２の和周波混合手段１２００を透過した残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）を、第２レーザ光とする。そして、第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１を、第３レーザ光発生手段３００内のＣＢＯ結晶３１０に照射して和周波混合させ、第３レーザ光３０１（波長１７５ｎｍ）を得る。以上のようにして、図１４の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。
【０１００】
なお、図１４に示すような装置において、第１レーザ光照射手段１００および第２レーザ光照射手段２００は、例えば、前記特許文献１（特開２００７−０８６１０１号公報）または前記特許文献３（米国特許出願公開第２００７／００６４７４９号明細書）を参考にして適宜設計することができる。ただし、この装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。例えば、図１４の装置において、和周波混合手段１２００に入射した光１１０１が残留して和周波混合手段１２００を透過する場合、これを、波長選択性反射ミラー等の適宜な分離手段により除去してもよい。また、例えば、残留の第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１がＣＢＯ結晶３１０を透過する場合、これらを、波長選択性反射ミラー等の適宜な分離手段により除去してもよい。
【実施例７】
【０１０１】
本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。
【０１０２】
本発明のレーザ光発生装置は、例えば、前記第１レーザ光照射手段が、下記（i’’）および（ii’’）の構成を有していても良い。
（i’’）前記第１レーザ光照射手段が、第１（Ｃ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段と、波長１５４０〜１５６５ｎｍの第１（Ｄ）パルスレーザ光を発生する第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｃ）と、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光を高調波に変換する高調波発生手段（Ｄ）と、和周波混合手段とを含む。
（ii’’）前記第１（Ｃ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｃ）で第四高調波に変換し、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光を前記高調波発生手段（Ｄ）で第二高調波に変換し、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の第四高調波と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合して前記第１レーザ光を得る。
すなわち、上記のレーザ光発生装置は、前記第１レーザ光照射手段が高調波発生手段（Ｄ）をさらに含むこと、および、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の第四高調波と前記第１（Ｄ）パルスレーザ光の第二高調波とを前記和周波混合手段により和周波混合することで前記第１レーザ光を得ること以外は、前記実施例６の装置と同様である。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光と、第１（Ｄ）パルスレーザ光とは、パルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることが、前記第１レーザ光の発生効率の観点から好ましい。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光の波長および前記第１（Ｄ）パルスレーザ光の波長は特に制限されないが、例えば、前記実施例６と同様である。前記第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段および前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段、および前記高調波発生手段（Ｃ）も特に制限されないが、例えば、前記実施例６と同様である。前記高調波発生手段（Ｄ）および前記和周波混合手段は特に制限されず、例えば、レーザ光の波長に合わせて適宜なＮＬＯ（非線形光学結晶）を用いることができる。ＮＬＯ（非線形光学結晶）も特に制限されないが、例えば、前述のような各種ＮＬＯでもよい。また、前記第１レーザ光照射手段は、前記第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段と、前記和周波混合手段以外の構成要素を適宜含んでいても良いし、含んでいなくてもよい。各構成要素の位置関係、結合関係等も特に制限されず、前記（ii’’）に記載した操作により前記第１レーザ光を得ることが可能であればよい。また、前記第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段が前記第２レーザ光照射手段を兼ねていても良いし、前記第２レーザ光照射手段を別途設けてもよい。前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とは、それぞれ連続波でもパルス波でも良いが、前記第１レーザ光および前記第２レーザ光がパルス波であることが好ましく、それらのパルスのタイミングがなるべく完全に近いタイミングで同期されていることがより好ましい。
【０１０３】
図１５に、このようなレーザ光発生装置の一例を示す。図示の通り、このレーザ光発生装置は、第１レーザ光照射手段１００、第２レーザ光照射手段２００および第３レーザ光発生手段３００を主要構成要素とする。第１レーザ光照射手段１００は、第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段１０２と、第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段２１００と、高調波発生手段（Ｃ）と、高調波発生手段（Ｄ）と、和周波混合手段２２００とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段（Ｃ）は、第１の第二高調波発生手段１１０と、第２の第二高調波発生手段１２０とを主要構成要素とする。前記高調波発生手段（Ｄ）は、第３の第二高調波発生手段２１１０からなる。第１レーザ光照射手段１００は、さらに、波長選択性反射ミラー５０００および５０００’を含む。この第１レーザ光照射手段１００は、第２レーザ光照射手段２００を兼ねており、第１レーザ光１０１および第２レーザ光２０１の両方を第３レーザ光発生手段３００内のＣＢＯ結晶に照射することができる。前記第１の第二高調波発生手段１１０は、例えば、ＫＴＰ結晶、ＬＢＯ結晶、ＰＰＬＮ結晶、またはＰＰＬＴ結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第２の第二高調波発生手段１２０は、例えば、ＢＢＯ結晶、またはＣＬＢＯ結晶等の結晶を含むことが、第二高調波の発生効率等の観点から好ましい。前記第３の第二高調波発生手段２１１０は、例えば、ＬＢＯ結晶、またはＰＰＬＮ等の結晶を含むことが、第二高調波発生効率等の観点から好ましい。前記和周波混合手段２２００は、例えば、ＢＢＯ結晶等の結晶を含むことが、和周波混合効率等の観点から好ましい。各構成要素の位置関係および結合関係は特に制限されず、以下に説明するレーザ光発生方法を実施することができればよい。
【０１０４】
図１５の装置を用いたレーザ光発生方法は、例えば、以下のようにして実施することができる。なお、以下の説明文および図１５中の説明において、各構成要素の形成材料および光の波長は、説明の便宜のための例示であり、これに限定されない。すなわち、まず、第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段１０２（ＹＤＦＡ光源）から、第１（Ｃ）パルスレーザ光１０３（波長１０６４ｎｍ）を発生させる。これを、第１の第二高調波発生手段１１０で第二高調波（波長５３２ｎｍ）に変換し、さらに、第２の第二高調波発生手段１２０で第２の第二高調波すなわち第１（Ｃ）パルスレーザ光１０３の第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）に変換する。この第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）を、波長選択性反射ミラー５０００の一方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００を透過する。一方、第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段２１００（ＥＤＦＡ光源）から第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）を発生させる。これを高調波発生手段（Ｄ）すなわち第３の第二高調波発生手段２１１０により、第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１の第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）に変換する。この第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）と、残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）とが、ともに第３の第二高調波発生手段２１１０を透過する。これらの透過光を、波長選択性反射ミラー５０００の他方の面に、前記面に対し傾斜した方向から照射する。第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）と、残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）とは、ともに、波長選択性反射ミラー５０００により反射される。波長選択性反射ミラー５０００により反射された第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）および残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）と、波長選択性反射ミラー５０００を透過した前記第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）とは、重なり合って同じ方向に進み、ともに和周波混合手段２２００に入射する。前記第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）および前記第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）は、和周波混合手段２２００により和周波混合され、第１レーザ光１０１（波長１９８〜１９９ｎｍ）となる。高調波発生手段（Ｄ）２１１０を透過した残留の第１（Ｄ）パルスレーザ光２０１は、和周波混合手段２２００を透過する。この透過光を第２レーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）とする。和周波混合手段２２００を透過した第１レーザ光１０１（波長１９８〜１９９ｎｍ）、第２レーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）、残留の前記第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）および残留の前記第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）を、ともに波長選択性反射ミラー５０００’の一方の面に照射する。残留の前記第二高調波２０２（波長７８２ｎｍ）および残留の前記第四高調波１２１（波長２６６ｎｍ）は波長選択性反射ミラー５０００’を透過し、第１レーザ光１０１（波長１９８〜１９９ｎｍ）、第２レーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）は、波長選択性反射ミラー５０００’により反射される。そして、反射した第１レーザ光１０１（波長１９８〜１９９ｎｍ）および第２レーザ光２０１（波長１５６４ｎｍ）を、第３レーザ光発生手段３００内のＣＢＯ結晶３１０に照射して和周波混合させ、第３レーザ光３０１（波長１７５ｎｍ）を得る。以上のようにして、図１５の装置を用いたレーザ光発生方法を行うことができる。なお、図１５に示すような装置において、第１レーザ光照射手段１００および第２レーザ光照射手段２００は、例えば、前記特許文献２（特開２００７−０８６１０４号公報）または前記特許文献４（米国特許出願公開第２００７／００６４７５０号明細書）を参考にして適宜設計することができる。ただし、この装置は、前記文献の記載に限定されず、前述の通り、適宜変更が可能である。
【実施例８】
【０１０５】
次に、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法のさらに別の一例について説明する。
【０１０６】
まず、以下の通り、図２に示す構成の第１（Ａ）レーザ光発生手段（装置）１６０を構築し、波長２４４ｎｍの第１（Ａ）レーザ光を発生させた。
【０１０７】
基本波発生手段１０２としては、Ｓｐｅｃｔｒａ  Ｐｈｙｓｉｃｓ社製Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（商品名Ｔ４０−Ｘ３０−１０６Ｑ、１ｍＪ／ｐｕｌｓｅ、パルス幅：３０ｎｓ、ＰＲＦ：１ｋＨｚ）を用いた。第１の第二高調波発生手段１１０としては、長さ（光路長）１２ｍｍのＬＢＯ結晶（ｔｙｐｅＩ）を用いた。光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）１４０には、長さ（光路長）２０ｍｍのＫＴＰ結晶（ｔｙｐｅＩＩ）から形成されたＳｉｎｇｌｙ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒを用いた。また、ＯＰＯ１４０と同一容器内（共振器内）に長さ（光路長）１５ｍｍのＬＢＯ結晶（ｔｙｐｅＩ）を格納し、これを第２の第二高調波発生手段１２０（内部共振器型ＳＨＧ）とした。第３の第二高調波発生手段１３０としては、前記共振器外に配置した長さ（光路長）７ｍｍのβ−ＢＢＯ結晶（ｔｙｐｅＩ）を用いた。
【０１０８】
この第１（Ａ）レーザ光発生手段（装置）を用いた第１（Ａ）レーザ光発生方法は、前述した図２の説明にしたがって行った。本実施例においては、第１の第二高調波１１１の波長は５３２ｎｍであり、これをポンプ光として、ＯＰＯ１４０（ＫＴＰ結晶）から、波長９７６ｎｍのシグナル光１４１を発生させた。そして、第２の第二高調波発生手段１２０（内部共振器型ＳＨＧ）により、第２の第二高調波１２１（波長４８８ｎｍ）を得た。第１の第二高調波１１１（ポンプ光）から第２の第二高調波１２１（波長４８８ｎｍ）への変換効率を測定したところ、約５％程度であった。さらに、第２の第二高調波１２１（波長４８８ｎｍ）を、第３の第二高調波発生手段１３０（β−ＢＢＯ結晶（ｔｙｐｅＩ））に集光入射させ、第３の第二高調波１３１を、シグナル光１４１の第四高調波（波長２４４ｎｍ）として得た。また、第３の第二高調波発生手段１３０を、β−ＢＢＯ結晶からＣＬＢＯ結晶に代えたところ、さらに良好な変換効率で波長２４４ｎｍ光が得られた。なお、この装置は、本発明の第１（Ａ）レーザ光発生手段（装置）として用いる以外にも、ファイバーグレーティングの作製等様々な分野での利用が可能である。
【０１０９】
次に、図８に示したレーザ光発生装置において、第１（Ａ）レーザ光発生手段１６０を前記本実施例の第１（Ａ）レーザ光発生手段（装置）に変えた装置を構築した。この装置を用い、前述の説明に従ったレーザ光発生方法を行ったところ、効率よく第３レーザ光３０１（波長約１７５ｎｍ）を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上説明したとおり、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法によれば、波長１７０〜１７８ｎｍの短波長のレーザ光を高効率、安定かつ長寿命で発生させることができる。本発明によれば、例えば、半導体製造、ウェファ検査、マスク検査において、従来は実現不可能であった検査が可能となり、半導体産業に対する大きな影響が期待される。例えば、半導体製造工程、マスク製造工程に本発明を適用することで、例えば、検査精度の向上、歩留まりの向上、製造コストの低下等が可能である。また、本発明のレーザ光発生装置およびレーザ光発生方法は、上記半導体製造等の用途に限定されず、様々な用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、本発明のレーザ光発生装置の概略を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明のレーザ光発生装置に用いる第１レーザ光照射手段の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明のレーザ光発生装置の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明のレーザ光発生装置の別の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、本発明のレーザ光発生装置のさらに別の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  第１レーザ光照射手段
１０１  第１レーザ光
１０２  基本波発生手段または第１（Ｃ）パルスレーザ光発生手段
１０２’  第１（Ｂ）レーザ光発生手段
１０２’’  第２（Ａ）レーザ光発生手段
１０４  連続波光源
１０６  光変調器
１０８  光増幅器
１１０  第１の第二高調波発生手段
１２０  第２の第二高調波発生手段
１３０  第３の第二高調波発生手段
１４０  光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）
１５０  和周波混合手段
１６０  第１（Ａ）レーザ光発生手段
１７０  ＶＥＣＳＥＬ
１８０  光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）
２００  第２レーザ光照射手段
２０１  第２レーザ光
３００  第３レーザ光発生手段
３０１  第３レーザ光
１０３０  第三高調波発生手段
１０４０  第四高調波発生手段
１０５０  第五高調波発生手段
１０６０  第六高調波発生手段
１０７０  第七高調波発生手段
１０８０  第八高調波発生手段
１１００、１２００、２２００  和周波混合手段
２１００  第１（Ｄ）パルスレーザ光発生手段
２１１０  第二高調波発生手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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