JPH0342887A - レーザ共振器 - Google Patents
レーザ共振器Info
- Publication number
- JPH0342887A JPH0342887A JP1177096A JP17709689A JPH0342887A JP H0342887 A JPH0342887 A JP H0342887A JP 1177096 A JP1177096 A JP 1177096A JP 17709689 A JP17709689 A JP 17709689A JP H0342887 A JPH0342887 A JP H0342887A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain region
- laser
- discharge
- high gain
- mirror
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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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
-
- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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、横放電型ガスレーザ装置、例えば放電型エキ
シマレーザ装置に応用されて好適なレーザ共振器に関す
る。
シマレーザ装置に応用されて好適なレーザ共振器に関す
る。
［従来の技術］
横放電型ガスレーザ装置は、種々の用途が開発されて既
に多くの分野で使用されているが、現在も性能に関する
多くの未解決な問題を抱えいて、より高強度、高効率、
安定な出力に対する要求は強い。
に多くの分野で使用されているが、現在も性能に関する
多くの未解決な問題を抱えいて、より高強度、高効率、
安定な出力に対する要求は強い。
第５図は、−数的な横放電型ガスレーザ装置の概略な構
成を示す、ここでは、レーザガスの放電領域１１（紙面
に垂直な方向に対向する１対の図示しない放電電極によ
り形成される）をはさんで全反射ミラー１２とレーザ出
力用のハーフミラ−１３とが向い合わされてレーザ共振
器を形成している。放電領域１１でレーザガスが励起状
態となると、レーザガスの発光光は全反射ミラー１２と
ハーフくラー１３との間で共振状態となり、その１部分
がレーザ出力としてハーフミラ−１３側から放射される
。
成を示す、ここでは、レーザガスの放電領域１１（紙面
に垂直な方向に対向する１対の図示しない放電電極によ
り形成される）をはさんで全反射ミラー１２とレーザ出
力用のハーフミラ−１３とが向い合わされてレーザ共振
器を形成している。放電領域１１でレーザガスが励起状
態となると、レーザガスの発光光は全反射ミラー１２と
ハーフくラー１３との間で共振状態となり、その１部分
がレーザ出力としてハーフミラ−１３側から放射される
。
しかし、このレーザ共振器を放電型エキシマレーザ装置
に応用する場合には問題があった。放電型エキシマレー
ザ装置においては、電極構造とレーザガスの特殊性によ
り、レーザガス分子が励起する放電領域１１が対向する
放電電極の長手方向に沿った狭い領域に集中するから、
レーザ共振器断面におけるゲイン分布は−様ではない。
に応用する場合には問題があった。放電型エキシマレー
ザ装置においては、電極構造とレーザガスの特殊性によ
り、レーザガス分子が励起する放電領域１１が対向する
放電電極の長手方向に沿った狭い領域に集中するから、
レーザ共振器断面におけるゲイン分布は−様ではない。
レーザビーム断面におけるレーザ光の強度分布を計測す
ると、放電方向でほぼ−様なのに対し、放電方向と垂直
な幅方向では、第２図に示す様にガウス分布に近い分布
を示す。すなわち、放電型エキシマレーザ装置の対向す
る放電電極間においては、レーザ共振器の光軸を含む薄
い板状の領域に共振の起き易い高利得領域が、また、こ
の板状の領域をはさんだ両側に光軸から外側に離れるに
従いゲインの低下する低利得領域が形成されていた。
ると、放電方向でほぼ−様なのに対し、放電方向と垂直
な幅方向では、第２図に示す様にガウス分布に近い分布
を示す。すなわち、放電型エキシマレーザ装置の対向す
る放電電極間においては、レーザ共振器の光軸を含む薄
い板状の領域に共振の起き易い高利得領域が、また、こ
の板状の領域をはさんだ両側に光軸から外側に離れるに
従いゲインの低下する低利得領域が形成されていた。
従って、放電型エキシマレーザ装置は、レーザ共振状態
において、高利得領域に係る幅数ｍｍの部分で高強度な
出力光が得られるものの、低利得領域に係る部分では高
利得領域に近い限られた部分でしか共振状態は維持され
ず、レーザ光の取り出し効率が低かった。
において、高利得領域に係る幅数ｍｍの部分で高強度な
出力光が得られるものの、低利得領域に係る部分では高
利得領域に近い限られた部分でしか共振状態は維持され
ず、レーザ光の取り出し効率が低かった。
［発明が解決しようとする課題］
放電型エキシマレーザ装置は、中心軸周辺とその外側と
では共振に係る利得が異なり、出力光強度の断面上の分
布も大きく偏っていたから、例えば、露光装置に応用す
る場合には、後段に出力光の断面強度分布を平滑化する
ための複雑な光学系を必要とした。また、出力光の波長
狭帯化を図るために、エタロン等の狭帯化素子を共振器
中に挿入した場合、狭帯化素子は自身の光路損失分たけ
共振器のトータルゲインを下げるから、断面上でレーザ
発振が可能な領域はさらに狭くなった。これにより、ビ
ーム断面積が小さくなるとともに装置効率も著しく低下
した。
では共振に係る利得が異なり、出力光強度の断面上の分
布も大きく偏っていたから、例えば、露光装置に応用す
る場合には、後段に出力光の断面強度分布を平滑化する
ための複雑な光学系を必要とした。また、出力光の波長
狭帯化を図るために、エタロン等の狭帯化素子を共振器
中に挿入した場合、狭帯化素子は自身の光路損失分たけ
共振器のトータルゲインを下げるから、断面上でレーザ
発振が可能な領域はさらに狭くなった。これにより、ビ
ーム断面積が小さくなるとともに装置効率も著しく低下
した。
［課題を解決するための手段］
本発明に係るレーザ共振器は、対向する一対のミラー間
を貫く中心軸上の高利得領域と外側の低利得領域とを形
成する電極対を有し、中心軸上て放電光を共振させるレ
ーザ共振器において、高利得領域のレーザ光を低利得領
域に向って折り返す反射手段と、 折り返されたレーザ光が低利得領域を中心軸と平行に通
過するように、折り返されたレーザ光を分散させる拡大
手段とを有する。
を貫く中心軸上の高利得領域と外側の低利得領域とを形
成する電極対を有し、中心軸上て放電光を共振させるレ
ーザ共振器において、高利得領域のレーザ光を低利得領
域に向って折り返す反射手段と、 折り返されたレーザ光が低利得領域を中心軸と平行に通
過するように、折り返されたレーザ光を分散させる拡大
手段とを有する。
［作 用］
本発明に係るレーザ共振器では、一対のミラーと電極対
とで囲まれた空間のレーザ媒体が、励起された利得領域
を形成する。ここで、一対のミラー間を貫く中心軸上に
は高利得な領域が、この領域をはさむ周外側には低利得
領域が形成される。
とで囲まれた空間のレーザ媒体が、励起された利得領域
を形成する。ここで、一対のミラー間を貫く中心軸上に
は高利得な領域が、この領域をはさむ周外側には低利得
領域が形成される。
従って、出力光を形成する主な共振は中心軸上で発生す
る。
る。
本発明に係るレーザ共振器では、反射手段が、高利得領
域で発生したレーザ光を低利得領域に向って折り返すか
ら、レーザ光は、再度利得領域を通過して増幅される。
域で発生したレーザ光を低利得領域に向って折り返すか
ら、レーザ光は、再度利得領域を通過して増幅される。
また、拡大手段が、折り返されたレーザ光の断面積を拡
大させて低利得領域のより広い範囲をレーザ光出力に関
与させる。このとき、拡張手段により断面積の拡大した
レーザ光は、低利得領域を中心軸と平行に通過する。
大させて低利得領域のより広い範囲をレーザ光出力に関
与させる。このとき、拡張手段により断面積の拡大した
レーザ光は、低利得領域を中心軸と平行に通過する。
本発明においてレーザ光路中に挿入される反射手段や拡
大手段も光路損失を有するが、低利得領域を通過するレ
ーザ光は、高利得領域で発振した強度の大きなレーザ光
であるから、従来例で述べたレーザ共振器よりも大きな
断面積の出力光が得られ、断面上の出力分布の偏りも緩
和される。
大手段も光路損失を有するが、低利得領域を通過するレ
ーザ光は、高利得領域で発振した強度の大きなレーザ光
であるから、従来例で述べたレーザ共振器よりも大きな
断面積の出力光が得られ、断面上の出力分布の偏りも緩
和される。
［発明の実施例］
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の第１実施例であるエキシマレーザ装
置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す。第１実施
例は、紙面と垂直な高さ方向に２ｃｍの間隔で対向する
長さ５０ｃｍの半円柱形状の放電電極１（ただし奥側の
電極のみ図示して手前側は不図示）がレーザガスの放電
励起された利得領域を形成する。ここで、放電方向は紙
面と垂直な高さ方向であり、放電は電極間の距離が短く
なる中心軸付近に集中するため、中心軸を含む高さ２０
１′ｆｉＩ１１、幅２ｍ１１１程度の高利得領域が形成
される。
置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す。第１実施
例は、紙面と垂直な高さ方向に２ｃｍの間隔で対向する
長さ５０ｃｍの半円柱形状の放電電極１（ただし奥側の
電極のみ図示して手前側は不図示）がレーザガスの放電
励起された利得領域を形成する。ここで、放電方向は紙
面と垂直な高さ方向であり、放電は電極間の距離が短く
なる中心軸付近に集中するため、中心軸を含む高さ２０
１′ｆｉＩ１１、幅２ｍ１１１程度の高利得領域が形成
される。
この高利得領域に対応させて、レーザ先取り出し側に長
方形（高さ２０ｍｍＸ幅２ｍ１１１）の全反射ミラー２
が、逆側に斜辺長２ｍａｌの細長い直角プリズム２本か
らなるコーナーキューブ反射鏡４が配置されている。こ
こで、高利得領域に対応しているコーナーキューブ反射
鏡４の中央の幅２ｍｍの部分は、誘電体多層膜や硝材の
表面反射を用いたハーフミラ−となっている。すなわち
、全反射ミラー２とコーナーキューブ反射鏡４の中央の
ハーフミラ一部分でレーザ共振器が構成されている。
方形（高さ２０ｍｍＸ幅２ｍ１１１）の全反射ミラー２
が、逆側に斜辺長２ｍａｌの細長い直角プリズム２本か
らなるコーナーキューブ反射鏡４が配置されている。こ
こで、高利得領域に対応しているコーナーキューブ反射
鏡４の中央の幅２ｍｍの部分は、誘電体多層膜や硝材の
表面反射を用いたハーフミラ−となっている。すなわち
、全反射ミラー２とコーナーキューブ反射鏡４の中央の
ハーフミラ一部分でレーザ共振器が構成されている。
一方、反射手段としては、コーナーキューブ反射鏡４の
ハーフミラ一部分を透過したレーザ光が直角プリズムの
直角をはさむ２辺で反射されて低利得領域に折り返され
る構成である。また、拡大手段としては、高利得領域に
相当する中央部分に長方形（高さ２ＯｍｍＸ幅２ ｍ＋
ｏ）の開口を形成したシリンドリカルな凹レンズ５と凸
レンズ６とから成るビームエクスパンダ−が設けられて
いる。
ハーフミラ一部分を透過したレーザ光が直角プリズムの
直角をはさむ２辺で反射されて低利得領域に折り返され
る構成である。また、拡大手段としては、高利得領域に
相当する中央部分に長方形（高さ２ＯｍｍＸ幅２ ｍ＋
ｏ）の開口を形成したシリンドリカルな凹レンズ５と凸
レンズ６とから成るビームエクスパンダ−が設けられて
いる。
ビームエクスパンダーは、コーナーキューブ反射鏡４で
折り返されたレーザ光の幅を４倍に拡大して低利得領域
を通過させる。これにより、従来レーザ出力に関与しな
かった低利得領域からもエネルギが取り出されてレーザ
効率が向上するとともに、レーザ出力光の各光束に係る
共振器のゲインが平均化される（高利得領域の中心が低
利得領域の外縁部分に、高利得領域の外縁部分が低利得
領域の内縁部分に折り返される）ために、低利得領域を
通過した出力レーザ光は、より幅広い領域で実用レベル
の出力値となる。
折り返されたレーザ光の幅を４倍に拡大して低利得領域
を通過させる。これにより、従来レーザ出力に関与しな
かった低利得領域からもエネルギが取り出されてレーザ
効率が向上するとともに、レーザ出力光の各光束に係る
共振器のゲインが平均化される（高利得領域の中心が低
利得領域の外縁部分に、高利得領域の外縁部分が低利得
領域の内縁部分に折り返される）ために、低利得領域を
通過した出力レーザ光は、より幅広い領域で実用レベル
の出力値となる。
第３図は、第１実施例のエキシマレーザ装置の放電方向
と直角な幅方向の出力分布を示す。全反射ミラー２の陰
に相当する中央のへこみはあるものの、第２図の従来の
出力分布に比べ低利得領域からの出力が改善されて幅広
い均一性の高いレーザ出力光が得られることがわかる。
と直角な幅方向の出力分布を示す。全反射ミラー２の陰
に相当する中央のへこみはあるものの、第２図の従来の
出力分布に比べ低利得領域からの出力が改善されて幅広
い均一性の高いレーザ出力光が得られることがわかる。
第４図は、本発明の第２実施例であるエキシマレーザ装
置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す、ここで、
第１実施例と同様な構成と機能とを有する部材には同一
の符号を付しである。
置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す、ここで、
第１実施例と同様な構成と機能とを有する部材には同一
の符号を付しである。
第２実施例のコーナキューブ反射鏡４ｂは、第１実施例
のコーナキューブ反射＆Ｒ４のようなハーフミラ一部分
を持たず、利得領域をはさんで対向する全反射ミラー２
とハーフミラ−３とでレーザ共振器を構成している。す
なわち、コーナキューブ反射ｆｉ４ｂを折り返し点とし
た高利得領域と低利得領域とが直列に接続されたレーザ
共振器が構成されていて、レーザ共振状態での各光束に
係るゲインが平均化されるために第１実施例と同様に幅
広い均一性の高いレーザ出力光が得られる。
のコーナキューブ反射＆Ｒ４のようなハーフミラ一部分
を持たず、利得領域をはさんで対向する全反射ミラー２
とハーフミラ−３とでレーザ共振器を構成している。す
なわち、コーナキューブ反射ｆｉ４ｂを折り返し点とし
た高利得領域と低利得領域とが直列に接続されたレーザ
共振器が構成されていて、レーザ共振状態での各光束に
係るゲインが平均化されるために第１実施例と同様に幅
広い均一性の高いレーザ出力光が得られる。
第２実施例では全反射ミラー２とハーフミラ−３を独立
した別部材としたが、ハーフよラー３の中央部分に全反
射ミラ一部分を一体形成する等して１個の構成部材とす
ることも可能である。
した別部材としたが、ハーフよラー３の中央部分に全反
射ミラ一部分を一体形成する等して１個の構成部材とす
ることも可能である。
以上の各実施例は、エタロン等の波長選択素子をレーザ
共振器中に挿入した場合にも、レーザ共振が停止する程
に低利得な領域は従来例のレーザ共振器に比べてごく小
さいから、レーザ出力光の断面積の減少は小さく抑えら
れる。また、レーザ出力光も安定し、高効率な運転が可
能である。
共振器中に挿入した場合にも、レーザ共振が停止する程
に低利得な領域は従来例のレーザ共振器に比べてごく小
さいから、レーザ出力光の断面積の減少は小さく抑えら
れる。また、レーザ出力光も安定し、高効率な運転が可
能である。
［発明の効果］
本発明に係るレーザ共振器では、従来レーザ出力光に関
与できなかった低利得領域からも有効にエネルギが取り
出されるからレーザ共振器の効率が向上してレーザ出力
も安定する。また、低利得領域からも十分な強度のレー
ザ出力光が得ら、れるから、エタロン等の機能素子をレ
ーザ共振器中に挿入する場合も設計の自由度が増すとと
もに、従来よりも広い断面積を持ちながら断面上の強度
分布の偏りの減少したレーザ出力光を得られる。
与できなかった低利得領域からも有効にエネルギが取り
出されるからレーザ共振器の効率が向上してレーザ出力
も安定する。また、低利得領域からも十分な強度のレー
ザ出力光が得ら、れるから、エタロン等の機能素子をレ
ーザ共振器中に挿入する場合も設計の自由度が増すとと
もに、従来よりも広い断面積を持ちながら断面上の強度
分布の偏りの減少したレーザ出力光を得られる。
第１図は、本発明の第１実施例の放電型エキシマレーザ
装置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す模式図で
ある。 第２図は、従来の放電型エキシマレーザのレーザ出力光
の幅方向の強度分布を示す線図である。 第３図は、本発明の第１実施例の放電型エキシマレーザ
のレーザ出力光の幅方向の強度分布を示す線図である。 第４図は、本発明の第２実施例の放電型エキシマレーザ
装置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す模式図で
ある。 第５図は、従来の放電型エキシマレーザ装置におけるレ
ーザ共振器の概略な構成を示す模式図である。 ［主要部分の符号の説明］ １ ・・・放電電極 ２・・・全反射ミラー ４・・・コーナキューブ反射鏡 ５・・・凹レンズ ６・・・凸レンズ
装置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す模式図で
ある。 第２図は、従来の放電型エキシマレーザのレーザ出力光
の幅方向の強度分布を示す線図である。 第３図は、本発明の第１実施例の放電型エキシマレーザ
のレーザ出力光の幅方向の強度分布を示す線図である。 第４図は、本発明の第２実施例の放電型エキシマレーザ
装置におけるレーザ共振器の概略な構成を示す模式図で
ある。 第５図は、従来の放電型エキシマレーザ装置におけるレ
ーザ共振器の概略な構成を示す模式図である。 ［主要部分の符号の説明］ １ ・・・放電電極 ２・・・全反射ミラー ４・・・コーナキューブ反射鏡 ５・・・凹レンズ ６・・・凸レンズ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 対向する一対のミラー間を貫く中心軸上の高利得領域と
、高利得領域の外側の低利得領域とを形成する電極対を
有し、前記中心軸上で放電光を共振させるレーザ共振器
において、前記高利得領域のレーザ光を前記低利得領域
に向って折り返す反射手段と、 折り返された前記レーザ光が前記低利得領域を中心軸と
平行に通過するように、折り返された前記レーザ光を分
散させる拡大手段とを有することを特徴とするレーザ共
振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177096A JPH0342887A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | レーザ共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1177096A JPH0342887A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | レーザ共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342887A true JPH0342887A (ja) | 1991-02-25 |
Family
ID=16025068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1177096A Pending JPH0342887A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | レーザ共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0342887A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299407C (zh) * | 2004-10-22 | 2007-02-07 | 清华大学 | 猫眼腔氦氖激光器 |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP1177096A patent/JPH0342887A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299407C (zh) * | 2004-10-22 | 2007-02-07 | 清华大学 | 猫眼腔氦氖激光器 |
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