JPH03148888A - 高調波発生装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は高調波発生装置に関する。

（従来の技術） 紫外域のレーザ光はエキシマレーザから出力される以外
に、取扱いが比較的簡易なＹＡＧレーザと非線形結晶体
とを組合わせて得ていることが知られている。例えば、
第５図はその典型的な例で、Ｎｄ　：　ＹＡＧロッド（
１）および励起ランプ（２）と、これらを収納した楕円
集光反射鏡（３）と、Ｎｄ：ＹＡＧロッド（１）の両端
側に設けられた一対の共振器ミラー（４）　、（５）と
を備えたレーザ発振器（６）を有し、この発振器から放
出されたレーザ光（Ｌ　１）の波長１０６４ｎｍの基本
波（ω１）を集光レンズ（７）で集光し、レーザ光路に
設けられたＫＴＰ等の非線形結晶体（８）に通してその
一部を第２高調波（５３０２ｍ、ω２）に変換する構成
になっている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の技術では図示から明らかなように、レーザ光（Ｌ
　Ｌ）は非線形結晶体（８）に一度しか通過しない。し
たがって、波長変換効率は非線形結晶体（８）の結晶長
に制限される他に、結晶の幅方向が利用されないことか
ら極めて低く、限度いっばいまでの結晶長にしたとして
も、数パーセントから１０パーセント程度しか変換させ
ることができなかった。

本発明はこのような変換効率の低さに着目し、非線形結
晶体（８）を増加させずに変換効率を大幅に向上させた
高調波発生装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課団を解決するための手段と作用） 所定波長を有するレーザ光の光路に設けられた非線形結
晶体と、上記非線形結晶体の相対向する側面の一方に設
けられ少なくとも上記所定波長を上記非線形結晶体側へ
反射させる第１の光学手段と、上記側面の他方に設けら
れ上記所定波長を上記非線形結晶体側へ反射させこの所
定波長の二次高調波を透過させるｍ２の光学手段と、上
記第２の光学手段で反射した所定波長の成分が上記第１
の光学手段に入射するように上記レーザ光を上記第１の
光学手段を介して上記非線形結晶体に入射させる入射手
段とを備え、入射したレーザ光は非線形結晶体内で二次
高調波に変換されて出射面から出射する成分と、変換さ
れない成分とに分かれ、変換されなかった成分が出射面
と入射面間で折り返される毎に、エネルギ強度に応じた
変化率で変換されて出射面から出射する。

（実施例） 以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

なお、第５ｖ４と共通する部分には同一符号を付しそれ
らの説明は省略する。第１図は基本波を第２高調波に変
換する本発明の第１の実施例で、レーザ発振器（８）か
ら出力された１０６４ｎｍの基本波（ωｌ）になるレー
ザ光（Ｌ　ｌ）の光路には非線形結晶体（１０）が設け
られている。この結晶体は第２図および第３図に示すよ
うに、相対向する側面が結晶体内部に曲率中心（Ｊｌ）
　、　（ｂ）をそれぞれもつ同一円弧面中軸対象に形成
されている。

上記円弧面の一方は入射面（１１）に、他方は出射面（
１２）にされ、入射面（１１）がレーザ発振器（８）側
に向けられている。入射面（１１）に１≠第１の被覆層
（１３）が形成されている。この第１の被覆層（１３）
はレーザ光（Ｌｌ）の基本波（ωｌ）とＭ２高調＊（ω
２）とを高反射率で反射する反射膜になっている。第１
の被覆３１　（１３）は入射面（１１）の全面でな（、
非線形結晶体（ｌＯ）の幅方向に沿い入射面（１１）の
ほぼ中央付近にスリット状に無コーティング部を残して
形成されている。この無コーティング部がレーザ光（Ｌ
　１）の入射部（１４）になっている。入射部（１４）
はレーザ光（Ｌ　ｌ）の光路には位置するが、曲率中心
（！Ｌ）　、　（ｂ）を結ぶ軸線（Ｘ）上から僅かに外
れている。一方、出射面（１２）には第２の被覆層（Ｌ
５）が形成されている。この第２の被覆層（１５）はレ
ーザ光（ＬＬ）の基本波（ωｌ）は反射し、第２高調波
（ω２）は透過させる膜になっている。また、非線形結
晶体（１０）自体は入射部（１４）の入射位置における
法線に対してほぼ直角に入射する基本波（ω１）に位相
整合がとれるようにカプトされている。

上記の構成において、入射部（１４）から入射したレー
ザ光（Ｌｌ）は非線形結晶体（ｌＯ）内を通過する際、
その一部が第２高調波（ω２）に変換されて第２の被覆
層（１５）を透過し、出射面（１２）から出射する。変
換されなかった残りの成分の基本波（ω１）は第２の被
覆層（１５）で反射される。この反射された基本波（ω
１）はレーザ光（Ｌ　ｌ）が第２の被覆層（１５）に対
して軸線（ｘ）とずれて入射するので入射部には戻らず
に第１の被覆層（１ｇ）に入射する。この人射後、第２
の被覆層（１５）へ折り返され、変換された成分の第２
高調波（ω２）は上記と同様、出射面（１２）から出射
し、変換されなかった成分の基本波（ωｌ）は再び反射
を繰り返し、以後、′！Ｊ２高調波（ω２）への変換が
繰り返される。上記の変換作用によって出射面（１２）
から出射するｔＪ２高調波（ω２）の出射方向は多方向
になり、いわば散乱状態で出射する。

なお、上記実施例では入射部をスリット状にしたが、基
本波（ωｌ）が非線形結晶体（ｌＯ）に入射できるだけ
の大きさに形成されていれば良い。また第１の被覆層（
１３）は第２高調波（ω２）も反射する膜になっていた
が、この第２高調波（ω２）の方は透過させる膜であっ
てもよい。

第４図は本発明の第２の実施例で、直方体になる非線形
結晶体（２０）を有し、この結晶体の長手方向において
、透光体で作られた第１の凹球面体（２１）、同じく透
光体で作られた第２の凹球面体（２２）が上記結晶体を
間にして設けられている。一方の第１の凹球面体（２１
）には上記第１の実施例における第１の被覆層（１３）
に相当する光学面（２３）と、入射部（１４）に相当す
る通過口（１４）が形成されている。

他方の第２の凹球面体（２２）には同じく第２の被覆層
（１５）に相当する光学面（２５）に形成されている。

この第２の実施例眸おいても上記第１の実施例と同様に
レーザ光（Ｌ　ｌ）に対する第２高調波への変換作用が
生じる。

なお、上記第１、第２の実施例では第１の被覆層（１３
）もしくは光学面（２３）がレーザ光の基本波（ωｌ）
を反射させるようにしたが、これに限定されることなく
、例えば入射させるレーザ光が第２高調波（ω２）の場
合には、この第２高調波（ω２）を高反射率で反射させ
る被覆層に形成し、第２の被覆層（１５）もしくは光学
面（２５）を第２高調波は反射し第４高調波を透過させ
るように形成してもよい。このように入射するレーザ光
の波長によって適宜形成することで入射レーザ光の波長
の２倍波が効率的に変換できる。

〔発明の効果１ 非線形結晶体が例えばβ−ＢａＢ２０２の場合、常軸に
平行な平面内の光に対しての位相整合角は広いため、上
記平面とレーザ光が往復する面とを平行に設定すれば、
レーザ光は常に位相整合がとれた状態で結晶内を往復す
ることになる。したがって、この有効作用長が等値的に
著しく（往復口数分）長くなったことになり、高い変換
効率で高調波を発生することができた。本発明では変換
された高調波は出射面から散乱するので、露光装置等の
光源に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
第１の実施例における非線形結晶体の拡大斜視図、ｊｌ
ａ図は非線形結晶体におけるレーザ光の反射態様を示す
拡大図、第４図は本発明の第２の実施例を示す要部構成
図、第５図は従来例を示す構成図である。 （５）　・・・レーザ発振器 （１０）・・・非線形結晶体 （１１）・・・入射面 （１２）・・・出射面 （１３）・・・第１の被覆層（第１の光学手段）（１４
）・・・入射部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定波長を有するレーザ光の光路に設けられた非線形結
   晶体と、上記非線形結晶体の相対向する側面の一方に設
   けられ少なくとも上記所定波長を上記非線形結晶体側へ
   反射させる第１の光学手段と、上記側面の他方に設けら
   れ上記所定波長を上記非線形結晶体側へ反射させこの所
   定波長の二次高調波を透過させる第２の光学手段と、上
   記第２の光学手段で反射した所定波長の成分が上記第１
   の光学手段に入射するように上記レーザ光を上記第１の
   光学手段を介して上記非線形結晶体に入射させる入射手
   段とを備えたことを特徴とする高調波発生装置。