JPH0243786A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0243786A JPH0243786A JP63194970A JP19497088A JPH0243786A JP H0243786 A JPH0243786 A JP H0243786A JP 63194970 A JP63194970 A JP 63194970A JP 19497088 A JP19497088 A JP 19497088A JP H0243786 A JPH0243786 A JP H0243786A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- air space
- etalon
- wavelength
- wavelength selection
- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/1062—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/137—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は微細加工等に用いるレーザ装置に関するもので
ある。
ある。
従来の技術
近年、微細加工用の光源として紫外域で発振するレーザ
装置が注目されている。中でもエキシマレーザは、レー
ザ媒質であるクリプトン、キセノンなどの希ガスとふっ
素、塩素などのハロゲンガスの組み合わせによって、３
５３ｎｍから１９３ｎｍの間のいくつかの波長で強力な
発振線を得ることができる。
装置が注目されている。中でもエキシマレーザは、レー
ザ媒質であるクリプトン、キセノンなどの希ガスとふっ
素、塩素などのハロゲンガスの組み合わせによって、３
５３ｎｍから１９３ｎｍの間のいくつかの波長で強力な
発振線を得ることができる。
これらエキシマレーザの利得バンド幅は約１ ｎｍと広
く、光共振器と組み合わせて発振させた場合、発振線が
０．５ｎｍ程度の線幅（半値全幅）を持つ。
く、光共振器と組み合わせて発振させた場合、発振線が
０．５ｎｍ程度の線幅（半値全幅）を持つ。
このように比較的広い線幅を持つレーザ装置を光源とし
て用いた場合、光の伝送系に色収差を補正した光学系を
採用する必要がある。ところが、波長が３５０ｎｍ以下
の紫外域では、光学系に用いるレンズの光学材料の選択
の幅が限られ、色収差補正が困難となる。したがって、
波長３５Ｑｎｍ以下のエキシマレーザを利用する場合、
発振線の線幅を０．００５ ｎｍ程度にまで単色化する
ことが行なわれている。これによって、色収差補正しな
い光学系を採用できることから、装置の簡略化、さらに
は小型化、価格の低減を実現できる。また、集光したレ
ーザビームのパターンを極限まで小さくすることができ
、超微細加工用光源としての用途が開けてくる。
て用いた場合、光の伝送系に色収差を補正した光学系を
採用する必要がある。ところが、波長が３５０ｎｍ以下
の紫外域では、光学系に用いるレンズの光学材料の選択
の幅が限られ、色収差補正が困難となる。したがって、
波長３５Ｑｎｍ以下のエキシマレーザを利用する場合、
発振線の線幅を０．００５ ｎｍ程度にまで単色化する
ことが行なわれている。これによって、色収差補正しな
い光学系を採用できることから、装置の簡略化、さらに
は小型化、価格の低減を実現できる。また、集光したレ
ーザビームのパターンを極限まで小さくすることができ
、超微細加工用光源としての用途が開けてくる。
レーザの発振線幅を狭める、すなわち単色化するＫｕグ
レーティング、エタロンなどの波長選択素子を共振器中
に置けばよい。第３図はエアスペ−スエタロン４を用い
て発振線幅を狭めたレーザ装置の一例を示したものであ
る。エアスペースエタロンは２枚の平行・平面板を対向
させ、その間の干渉効果によって特定の波長だけを透過
させるように構成したファプリ・ベローエタロンの一種
である。エアスペースエタロンは対向する反射面の精度
、反射率によって透過帯域幅が変わるので、目的とする
発振線幅が得られるように設計、製作すればよい。対向
する面の反射率を調整するためには、使用するレーザ波
長で特定の反射率をもつコーティングが施される。エキ
シマレーザの波長域では金属酸化物の多層輔コーティン
グが一般的である。
レーティング、エタロンなどの波長選択素子を共振器中
に置けばよい。第３図はエアスペ−スエタロン４を用い
て発振線幅を狭めたレーザ装置の一例を示したものであ
る。エアスペースエタロンは２枚の平行・平面板を対向
させ、その間の干渉効果によって特定の波長だけを透過
させるように構成したファプリ・ベローエタロンの一種
である。エアスペースエタロンは対向する反射面の精度
、反射率によって透過帯域幅が変わるので、目的とする
発振線幅が得られるように設計、製作すればよい。対向
する面の反射率を調整するためには、使用するレーザ波
長で特定の反射率をもつコーティングが施される。エキ
シマレーザの波長域では金属酸化物の多層輔コーティン
グが一般的である。
発明が解決しようとする課題
ところがレーザ共振器内では強力なレーザ光が波長選択
素子を通過するため、反射面のコーティングが損傷して
、レーザビームの形状の変化や出力の低下、さらには発
振線幅の広がり等を生じやすいという課題があった。
素子を通過するため、反射面のコーティングが損傷して
、レーザビームの形状の変化や出力の低下、さらには発
振線幅の広がり等を生じやすいという課題があった。
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので
、単色化したレーザビームの品質を長期間保持できるレ
ーザ装置を提供するものである。
、単色化したレーザビームの品質を長期間保持できるレ
ーザ装置を提供するものである。
課題を解決するための手段
この課題を解決するため本発明のレーザ装置は、光共振
器と、前記光共振器中に設置され大気圧より減圧された
雰囲気中におかれた単一または複数の波長選択素子とを
具備したものである。
器と、前記光共振器中に設置され大気圧より減圧された
雰囲気中におかれた単一または複数の波長選択素子とを
具備したものである。
作 用
この構成により、波長選択素子のコーテイング面にレー
ザ光が照射された時に、空気中の酸素などの活性ガスを
介して起こる劣化反応を抑制することができ、波長選択
素子の寿命を飛躍的に伸ばすことができる。
ザ光が照射された時に、空気中の酸素などの活性ガスを
介して起こる劣化反応を抑制することができ、波長選択
素子の寿命を飛躍的に伸ばすことができる。
実施例
第１図は本発明の一実施例であるエキシマレーザの構成
図である。第１図において本発明の実施例のレーザ装置
は希ガスとハロゲンガスの混合気体レーザ媒質とする放
電管１と、全反射繞２および出力鏡３からなる光共振器
によって、紫外域でレーザ発振する。光共振器の光軸上
には波長選択素子であるエアスペースエタロン４が置か
れている。エアスペースエタロン４は、レーザ波長ニオ
いて適当な反射率を持つ２枚の平行平面石英板を微小な
ギャップを保って向き合わせたファプリ・ペローエタロ
ンの一種であり、気密容器６中に設置されている。気密
容器５内部はポンプ６によって約Ｉ Ｐａ以下に減圧さ
れている。
図である。第１図において本発明の実施例のレーザ装置
は希ガスとハロゲンガスの混合気体レーザ媒質とする放
電管１と、全反射繞２および出力鏡３からなる光共振器
によって、紫外域でレーザ発振する。光共振器の光軸上
には波長選択素子であるエアスペースエタロン４が置か
れている。エアスペースエタロン４は、レーザ波長ニオ
いて適当な反射率を持つ２枚の平行平面石英板を微小な
ギャップを保って向き合わせたファプリ・ペローエタロ
ンの一種であり、気密容器６中に設置されている。気密
容器５内部はポンプ６によって約Ｉ Ｐａ以下に減圧さ
れている。
次に以上のような構成によるエキシマレーザの単色化の
原理を説明する。一般にエキシマレーザの利得バンド幅
は約１ ｎｍに及び、単色化せずに発振させると０．５
ｎｍ程度の発振線幅を持つ。共振器中にエアスペース
エタロン４を挿入すると、発振線幅はその透過特性に従
ってたとえば０．００１ｎｍオーダにまで単色化できる
。
原理を説明する。一般にエキシマレーザの利得バンド幅
は約１ ｎｍに及び、単色化せずに発振させると０．５
ｎｍ程度の発振線幅を持つ。共振器中にエアスペース
エタロン４を挿入すると、発振線幅はその透過特性に従
ってたとえば０．００１ｎｍオーダにまで単色化できる
。
第２図１４エアスペースエタロンによって特定の波長が
選択される原理を示した図である。エアスペースエタロ
ンの対向する面は数１０％の反射率を持っており、入射
したレーザ光は多重反射した末に元来の進行方向へ出て
いく。この時、Ｎ回反射した後に出射する光と、Ｎ＋１
回反射後に出射する光との間には Δ＝２ｎｄｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・・・
・・（１）の光路差Δが生じるので、 ｍλ＝２ｎｄｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・・・
・・（２）の関係を満たす波長λを持つ光だけがエアス
ペースエタロンを透過でき不ことになる。ここで、ｎは
対向する面間の屈折率、ｄは対向する面の間隔、０は光
軸に対する入射光の傾き角、ｍは整数である。
選択される原理を示した図である。エアスペースエタロ
ンの対向する面は数１０％の反射率を持っており、入射
したレーザ光は多重反射した末に元来の進行方向へ出て
いく。この時、Ｎ回反射した後に出射する光と、Ｎ＋１
回反射後に出射する光との間には Δ＝２ｎｄｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・・・
・・（１）の光路差Δが生じるので、 ｍλ＝２ｎｄｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・・・
・・（２）の関係を満たす波長λを持つ光だけがエアス
ペースエタロンを透過でき不ことになる。ここで、ｎは
対向する面間の屈折率、ｄは対向する面の間隔、０は光
軸に対する入射光の傾き角、ｍは整数である。
以上の考察かられかるように、エアスペースエタロンの
対向する面の間ではレーザ光が何往復もする結果、高い
エネルギーの紫外光が定常的に存在することになる。こ
のため、反射膜のコーティングが次第に劣化することは
避けられない。特に、エアスペースエタロンを気密容器
に入れずに大気中で用いた場合、１ｏ ハルス程度エキ
シマレーザ装置を動作させた後に波長選択特性が変化し
て発振線幅が当初の値より広がったり、中心波長が変動
する現象が起こった。また、コーティングの表面が局所
的あるいは全体的に凹凸を生じる結果、ビーム形状の変
化や、レーザ出力の低下が見られた。
対向する面の間ではレーザ光が何往復もする結果、高い
エネルギーの紫外光が定常的に存在することになる。こ
のため、反射膜のコーティングが次第に劣化することは
避けられない。特に、エアスペースエタロンを気密容器
に入れずに大気中で用いた場合、１ｏ ハルス程度エキ
シマレーザ装置を動作させた後に波長選択特性が変化し
て発振線幅が当初の値より広がったり、中心波長が変動
する現象が起こった。また、コーティングの表面が局所
的あるいは全体的に凹凸を生じる結果、ビーム形状の変
化や、レーザ出力の低下が見られた。
コーティングが劣化する一因としては、紫外光を吸収し
た酸素が活性種となり、同じく紫外光を吸収して反応性
を帯びているコーテイング膜と結合することが挙げられ
る。
た酸素が活性種となり、同じく紫外光を吸収して反応性
を帯びているコーテイング膜と結合することが挙げられ
る。
そこで本実施例のレーザ装置においては、エアスペース
エタロン周囲の酸素を除去することによってこの問題を
解決した。すなわち、エアスペースエタロンを気密容器
に収め、気密容器内部を減圧することによって、酸素が
存在することによって起こる前記の反応を抑制している
。本発明者らの実験によれば、気密容器内部をＩ Ｐａ
程度にまで減圧することで、コーティングの寿命は２桁
以上延長された。なお、気密室内は必ずしも上記の値に
１で減圧する必要はなく、これ以上であっても大気圧以
下であれば、コーティングの寿命を伸ばす効果があった
。
エタロン周囲の酸素を除去することによってこの問題を
解決した。すなわち、エアスペースエタロンを気密容器
に収め、気密容器内部を減圧することによって、酸素が
存在することによって起こる前記の反応を抑制している
。本発明者らの実験によれば、気密容器内部をＩ Ｐａ
程度にまで減圧することで、コーティングの寿命は２桁
以上延長された。なお、気密室内は必ずしも上記の値に
１で減圧する必要はなく、これ以上であっても大気圧以
下であれば、コーティングの寿命を伸ばす効果があった
。
なお、本実施例においては波長選択素子としてエアスペ
ースエタロンを用いた例を示シタが、−枚のガラス基板
の両面に反射膜をコーティングしたソリッドエタロンや
、基板表面に微細な溝加工を施したグレーティングなど
他の波長選択素子を用いた場合でも同様の効果が期待で
きる。
ースエタロンを用いた例を示シタが、−枚のガラス基板
の両面に反射膜をコーティングしたソリッドエタロンや
、基板表面に微細な溝加工を施したグレーティングなど
他の波長選択素子を用いた場合でも同様の効果が期待で
きる。
発明の詳細
な説明したように本発明によるレーザ装置は、波長選択
素子を大気圧より減圧された気密容器中に置くことによ
って波長選択素子の寿命を伸ばし、長期間にわたって単
色化したレーザビームの品質を安定に保つという優れた
効果を有するレーザ装置を提供することができる。
素子を大気圧より減圧された気密容器中に置くことによ
って波長選択素子の寿命を伸ばし、長期間にわたって単
色化したレーザビームの品質を安定に保つという優れた
効果を有するレーザ装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例であるレーザ装置の構成図、
第２図はエアスペースエタロンの原理を説明する図、第
３図はレーザ光を単色化する方法の従来例を示す図であ
る。 １・・・・・・放電管、２・・・・・・全反射鏡、３・
・・・・・出力鏡、４・・・・・・エアスペースエタロ
ン、５・・・・・・Ｋ’Ｓ 容器、６・・・・・・ポン
プ。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名派 派
第２図はエアスペースエタロンの原理を説明する図、第
３図はレーザ光を単色化する方法の従来例を示す図であ
る。 １・・・・・・放電管、２・・・・・・全反射鏡、３・
・・・・・出力鏡、４・・・・・・エアスペースエタロ
ン、５・・・・・・Ｋ’Ｓ 容器、６・・・・・・ポン
プ。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名派 派
Claims (1)
- 光共振器と、前記光共振器中に設置され大気圧より減圧
された雰囲気中におかれた単一または複数の波長選択素
子とを具備したことを特徴とするレーザ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194970A JPH0243786A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | レーザ装置 |
| DE3889831T DE3889831T2 (de) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Laser-Apparat. |
| CA000578540A CA1302548C (en) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Laser apparatus |
| EP88115902A EP0310000B1 (en) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Laser apparatus |
| US07/499,206 US4991178A (en) | 1987-09-28 | 1990-03-19 | Laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63194970A JPH0243786A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0243786A true JPH0243786A (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=16333373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63194970A Pending JPH0243786A (ja) | 1987-09-28 | 1988-08-04 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0243786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2848720A1 (en) | 2013-09-12 | 2015-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Use of a lubricant in a mounting mat, method for making such a mat and mounting mat |
| US9494071B2 (en) | 2003-06-30 | 2016-11-15 | 3M Innovative Properties Company | Mounting mat for mounting monolith in a pollution control device |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP63194970A patent/JPH0243786A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9494071B2 (en) | 2003-06-30 | 2016-11-15 | 3M Innovative Properties Company | Mounting mat for mounting monolith in a pollution control device |
| EP2848720A1 (en) | 2013-09-12 | 2015-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Use of a lubricant in a mounting mat, method for making such a mat and mounting mat |
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