[发明专利]紫外线激光装置

说明书

技术领域

本发明关于一种紫外线激光装置，其具备输出红外线波长的激光光的激光光输出部、及具有波长转换光学元件并将从激光光输出部所输出的红外线波长的激光光波长转换成紫外线波长的激光光的波长转换部。

背景技术

作为如上所述的具备激光光输出部与波长转换部的紫外线激光装置，已知有例如可较佳地用于曝光装置或检查装置、治疗装置等的激光装置。此种激光装置一般而言通过光纤光放大器将从DFB（Distributed Feedback，分布回馈式）半导体激光等激光光源所射出的红外线波长的激光光放大，并通过配设于波长转换部的波长转换光学元件对经放大的红外线激光光进行波长转换而输出紫外线波长的激光光。作为光纤光放大器，根据光纤开发的历史过程，正广泛使用将波长1.55μm频带的红外线激光光放大的掺铒（Er）光纤光放大器（一般略记为“EDFA”（Erbium-doped Fiber Amplifier））。

另一方面，在以紫外线激光装置作为光源的各种装置，输出的紫外光的波长越短则微细构造的形成或观察越容易，但限于对波长235nm以下的紫外线区域为透明的光学材料。作为紫外线激光装置，已实用化的ArF准分子激光的振荡波长为193nm。因此，紫外线激光装置的波长转换部将从激光光输出部输出的红外线激光光波长转换成波长190～200nm的波长频带的紫外线激光光并输出(参照专利文献1及专利文献2)。通过此种构成，可实现操作容易且输出上述波长频带的紫外线激光光的小型的全固体型紫外线激光装置。

专利文献1：日本特开2004-86193号公报

专利文献2：日本特开2010-93210号公报

发明内容

在上述紫外线激光装置，波长转换部的构成如专利文献1所揭示般具有各种形态，但一般而言，形成多个传播路径，在各传播路径分别设置波长转换光学元件，使基本波及在各传播路径产生的高次谐波多次重迭而输出紫外线激光光。因此，具有波长转换部的构成复杂的问题、就波长转换部整体观察时不易获得高波长转换效率的问题。

又，为使红外线激光光的输出增大，虽然也提案多级串联EDFA的构成，但EDFA所获得的红外线激光光的最大平均输出为几十W左右，存在紫外线激光光的进一步高输出化困难的课题。

为了解决上述问题，本发明例示形态的紫外线激光装置，具备输出红外线波长的激光光的激光光输出部、具有波长转换光学元件且将从该激光光输出部输出的红外线激光光波长转换成紫外线波长的激光光并输出的波长转换部，其特征在于：激光光输出部具备输出波长为1900～2000nm的第1红外线激光光的第1激光光输出部、与输出波长为1000～1100nm的第2红外线激光光的第2激光光输出部；波长转换部具备从第1激光光输出部输出的第1红外线激光光射入并传播的第1系列、与在第1系列传播后的激光光及从第2激光光输出部输出的第2红外线激光光合波后射入并传播的第2系列；射入波长转换部后的第1及第2红外线激光光被设在波长转换部的波长转换光学元件波长转换，由此从第2系列输出紫外线激光光。

根据本发明第2形态，在第1形态的紫外线激光装置中，设在波长转换部的波长转换光学元件包括下述元件：第1波长转换光学元件，产生第1红外线激光光的第2谐波；第2波长转换光学元件，产生从第1波长转换光学元件射出的第2谐波的第2谐波、即第1红外线激光光的第4谐波；第3波长转换光学元件，产生从第2波长转换光学元件射出的第4谐波的第2谐波、即第1红外线激光光的第8谐波即前段紫外线激光光；以及第4波长转换光学元件，通过前段紫外线激光光与第2红外线激光光的和频产生而产生紫外线激光光。

根据本发明第3形态，在第2形态的紫外线激光装置中，第1波长转换光学元件及第2波长转换光学元件被设在第1系列；第3波长转换光学元件及第4波长转换光学元件被设在第2系列。

根据本发明第4形态，在第2形态的紫外线激光装置中，第1波长转换光学元件、该第2波长转换光学元件及该第3波长转换光学元件被设在第1系列；第4波长转换光学元件被设在该第2系列。

根据本发明第5形态，在第2～第4形态的紫外线激光装置中，在第3波长转换光学元件的相位匹配及在第4波长转换光学元件的相位匹配为非临界相位匹配(NCPM：Non-Critical Phase Matching)。

根据本发明第6形态，在第2～第5形态的紫外线激光装置中，在第1波长转换光学元件的相位匹配及在第2波长转换光学元件的相位匹配为准相位匹配(QPM：Quasi Phase Matching)。