JP2017097212A

JP2017097212A - Resonator, method for resonance, light source, and inspection device

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Publication number: JP2017097212A
Application number: JP2015230449A
Authority: JP
Inventors: 佐久間　純; Jun Sakuma; 純佐久間; 隆之石田; Takayuki Ishida
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-06-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonator, a method for resonance, a light source, and an inspection device that can suppress displacement of an optical axis when adjusting the length of the resonator and can increase the stability of the resonator over a long period of time.SOLUTION: A resonator 1 according to the present invention includes: a nonlinear optical crystal 20, that converts the wavelength of an incident light; a plurality of concave mirrors and plane mirrors on an optical path where an incident light is caused to enter the nonlinear optical crystal 20 and the light emitted from the nonlinear optical crystal 20 is caused to enter the nonlinear optical crystal 20 again; and a driving part, that moves the adjacent plane mirrors while keeping the angle between a reflection surface of the adjacent plane mirrors and an optical path between the adjacent plane mirrors to a constant value so that the optical path between the adjacent plane mirrors moves in parallel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、共振器、共振方法、光源及び検査装置に関するものであり、特に、非線形光学結晶を用いた共振器、共振方法、光源及び検査装置に関する。 The present invention relates to a resonator, a resonance method, a light source, and an inspection apparatus, and more particularly, to a resonator using a nonlinear optical crystal, a resonance method, a light source, and an inspection apparatus.

リング型の外部共振器は、複数の凹面鏡と、複数の平面鏡と、非線形光学結晶から構成されている。リング型の外部共振器は、非線形光学結晶を用いて入射光の波長を変換し、入射光と異なる波長の光を出射する。 The ring-type external resonator is composed of a plurality of concave mirrors, a plurality of plane mirrors, and a nonlinear optical crystal. The ring-type external resonator converts the wavelength of incident light using a nonlinear optical crystal and emits light having a wavelength different from that of the incident light.

外部共振器による波長変換を行う場合、入射光は、単一の波長を有する縦シングルモード光とするのが一般的である。その場合、外部共振器長は、縦シングルモード光に含まれる単一の波長の整数倍としている。 In the case of performing wavelength conversion by an external resonator, the incident light is generally a longitudinal single mode light having a single wavelength. In this case, the external resonator length is an integral multiple of a single wavelength included in the longitudinal single mode light.

しかし、入射光を縦シングルモード光とせず、複数の波長を有する縦マルチモード光として、波長を変換した方が有利な場合もある（特許文献１）。例えば、縦マルチモード光を入射させて波長を変換することにより、出射光を高出力化、低スペックル化することができる。その場合には、外部共振器長を、縦マルチモード光の中心波長の整数倍とする条件と同時に、外部共振器長を、レーザ共振器長の整数倍とする条件も加わる（特許文献２）。このため、外部共振器長の制御が困難になる。 However, there are cases where it is more advantageous to convert the wavelength as longitudinal multimode light having a plurality of wavelengths without using incident light as longitudinal single mode light (Patent Document 1). For example, it is possible to increase the output power and reduce the speckle by making the longitudinal multimode light incident and converting the wavelength. In that case, a condition for setting the external resonator length to an integral multiple of the laser resonator length is added simultaneously with a condition for setting the external resonator length to an integral multiple of the center wavelength of the longitudinal multimode light (Patent Document 2). . For this reason, it becomes difficult to control the external resonator length.

米国特許第８６７５７０９号公報U.S. Pat. No. 8,675,709 米国特許第５６９６７８０号公報US Pat. No. 5,696,780 米国特許第６３１７４４９号公報US Pat. No. 6,317,449 特開平０７−１１５２４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-115241 特開２００１−０５３３７０号公報JP 2001-053370 A 特開２００７−０１９３６１号公報JP 2007-019361 A 特表２００２−５３９６２７号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-539627 米国特許出願公開第２０１４／０１３９９０５号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0139905

T. W. Hansch and B. Couillaud, “Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity”, Optics Communications, Vol.35(3), p441 (1980).T. W. Hansch and B. Couillaud, “Laser frequency stabilization by polarization spectroscopy of a reflecting reference cavity”, Optics Communications, Vol. 35 (3), p441 (1980). Drever, R. W. P. Hall, J. L. Kowalski, F. V. Hough, J. Ford, G. M. Munley, A. J. H. Ward, “Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator”, Applied Physics B, Vol.31(2), p97 (1983).Drever, R. W. P. Hall, J. L. Kowalski, F. V. Hough, J. Ford, G. M. Munley, A. J. H. Ward, “Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator”, Applied Physics B, Vol. 31 (2), p97 (1983).

図７は、リング型の外部共振器１０１を例示した図である。図７に示すように、基本波発生レーザ１１０からレーザ光１１１を出射させる。レーザ光１１１を、平面鏡１４１の裏面１４１ｂから入射させ、平面鏡１４１の反射面１４１ａ、凹面鏡１３２の反射面１３２ａ、非線形光学結晶１２０、凹面鏡１３１の反射面１３１ａ、平面鏡１４２の反射面１４２ａ、平面鏡１４１の反射面１４１ａを経て、再び凹面鏡１３２の反射面１３２ａで反射させる。このように、変換された波長を含むレーザ光１１２を外部共振器１０１内で巡回させて共振させる。ここで、基本波発生レーザ１１０は、縦シングルモード光または縦マルチモード光を含むレーザ光１１１である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a ring-type external resonator 101. As shown in FIG. 7, a laser beam 111 is emitted from the fundamental wave generation laser 110. The laser beam 111 is incident from the back surface 141b of the plane mirror 141, and the reflection surface 141a of the plane mirror 141, the reflection surface 132a of the concave mirror 132, the nonlinear optical crystal 120, the reflection surface 131a of the concave mirror 131, the reflection surface 142a of the plane mirror 142, and the plane mirror 141 The light is reflected again by the reflecting surface 132a of the concave mirror 132 through the reflecting surface 141a. Thus, the laser beam 112 including the converted wavelength is circulated in the external resonator 101 to resonate. Here, the fundamental wave generation laser 110 is a laser beam 111 including longitudinal single mode light or longitudinal multimode light.

外部共振器１０１では、非線形光学結晶１２０、光学素子及び光学治具等の発熱により外部共振器長が数10ミクロン単位で変動することがある。したがって、その変動に応じて、外部共振器長を調整する必要がある。 In the external resonator 101, the length of the external resonator may fluctuate in units of several tens of microns due to heat generated by the nonlinear optical crystal 120, the optical element, the optical jig, and the like. Therefore, it is necessary to adjust the external resonator length according to the fluctuation.

図７に示すように、外部共振器長を調整するために、平面鏡１４２の位置を移動させると、光学軸が幾何学的に外れることがある。また、平面鏡１４２の移動の範囲が大きくなるほど、光学軸の幾何学的なズレが大きくなる。そうすると、光の波長の変換効率が低下し、出射光の出力が不安定となってしまう。 As shown in FIG. 7, when the position of the plane mirror 142 is moved to adjust the external resonator length, the optical axis may be geometrically deviated. Further, the greater the range of movement of the plane mirror 142, the greater the geometric misalignment of the optical axis. If it does so, the conversion efficiency of the wavelength of light will fall and the output of emitted light will become unstable.

図８（ａ）は、透過部材を有するリング型の外部共振器を例示した図であり、（ｂ）は、透過部材を例示した図である。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、特許文献３には、外部共振器長の変化が大きくなっても光学軸のズレを抑制するために、透過部品Ｐを光路上に挿入している。これにより、光学軸の方向を変えずに外部共振器長を調整することができる。しかしながら、特許文献３の方法では、比較的大型な透過部品Ｐを移動させるため、大型な駆動部が必要となる。また、大型な透過部品Ｐを用いたフィードバック制御では、細かな調整が困難であり、出射光の出力の安定化が困難となる。縦マルチモード光を用いた外部共振器では、共振させる条件が厳しいため、外部共振器長の調整がなおさら困難となっている。 FIG. 8A is a diagram illustrating a ring-type external resonator having a transmissive member, and FIG. 8B is a diagram illustrating the transmissive member. As shown in FIGS. 8A and 8B, Patent Document 3 discloses that a transmissive component P is inserted in the optical path in order to suppress the deviation of the optical axis even when the change in the external resonator length becomes large. ing. Thereby, the external resonator length can be adjusted without changing the direction of the optical axis. However, in the method of Patent Document 3, a relatively large transmission component P is moved, and thus a large drive unit is required. Further, in the feedback control using the large transmissive component P, fine adjustment is difficult, and it becomes difficult to stabilize the output of the emitted light. In the external resonator using the longitudinal multimode light, the condition for resonating is severe, so that the adjustment of the external resonator length is even more difficult.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、共振器長を調整する際の光学軸のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる共振器、共振方法、光源及び検査装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to suppress the deviation of the optical axis when adjusting the resonator length and to improve the stability of the resonator over a long period of time. Provided are a vessel, a resonance method, a light source, and an inspection apparatus.

本発明に係る共振器は、入射光の波長を変換する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶に前記入射光を入射させ、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に配置された複数の凹面鏡及び複数の平面鏡と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路と、の間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる駆動部と、を備える。このような構成により、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。 The resonator according to the present invention includes a nonlinear optical crystal that converts a wavelength of incident light, and the incident light is incident on the nonlinear optical crystal, and the light emitted from the nonlinear optical crystal is incident on the nonlinear optical crystal again. The plurality of concave mirrors and the plurality of plane mirrors arranged on the optical path, and the optical path between the reflecting surfaces of the adjacent plane mirrors and the adjacent plane mirrors so that the optical path between the adjacent plane mirrors translates. And a drive unit that moves each of the adjacent plane mirrors while keeping the angle between them constant. With such a configuration, it is possible to suppress a deviation in adjustment of the resonator and improve the stability of the resonator over a long period of time.

また、隣り合う前記平面鏡の一方を、前記一方に入射する光の光軸方向に移動させ、隣り合う前記平面鏡の他方を、前記他方から出射する光の光軸方向に移動させる。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれをさらに抑制することができる。 Further, one of the adjacent plane mirrors is moved in the optical axis direction of light incident on the one, and the other of the adjacent plane mirrors is moved in the optical axis direction of light emitted from the other. By adopting such a configuration, it is possible to further suppress deviation in adjustment of the resonator.

さらに、前記光路上の光の強度を検出する検出器と、前記検出器からの信号により前記駆動部を制御する制御部と、をさらに備える。このような構成とすることにより、光の強度を長期にわたって大きくすることができる。 Furthermore, a detector for detecting the intensity of light on the optical path, and a control unit for controlling the driving unit by a signal from the detector are further provided. With such a configuration, the light intensity can be increased over a long period of time.

また、隣り合う前記平面鏡の少なくとも一方に設けられた微小駆動部をさらに備え、前記制御部は、前記強度が大きくなるように前記微小駆動部を制御する。このような構成とすることにより、光の強度を長期にわたって大きくすることができる。 In addition, a micro drive unit provided on at least one of the adjacent plane mirrors is further provided, and the control unit controls the micro drive unit so that the strength is increased. With such a configuration, the light intensity can be increased over a long period of time.

前記入射光は、縦マルチモード光である。このような構成とすることにより、出射光を高出力化、低スペックル化することができる。 The incident light is longitudinal multimode light. With such a configuration, the output light can be increased in output and speckled.

本発明に係る共振方法は、入射光の波長を変換する非線形光学結晶に対して前記入射光を入射させる工程と、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する工程と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路と、の間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程と、を備える。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。 The resonance method according to the present invention includes a step of causing the incident light to be incident on a nonlinear optical crystal that converts a wavelength of incident light, and an optical path on which light emitted from the nonlinear optical crystal is incident on the nonlinear optical crystal again. A plurality of concave mirrors and a plurality of plane mirrors, and a reflection surface of each of the adjacent plane mirrors and an optical path between the adjacent plane mirrors so that the optical path between the adjacent plane mirrors translates. And moving each of the adjacent plane mirrors while keeping the angle between them constant. By adopting such a configuration, it is possible to suppress a deviation in adjustment of the resonator and improve the stability of the resonator over a long period of time.

また、前記隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程において、前記光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各前記平面鏡を移動させる。このような構成とすることにより、共振器の調整のずれを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。 Further, in the step of moving the adjacent flat mirrors, the adjacent flat mirrors are moved based on the intensity of light on the optical path. By adopting such a configuration, it is possible to suppress a deviation in adjustment of the resonator and improve the stability of the resonator over a long period of time.

また、本発明に係る光源は、前記共振器で波長変換させた光を出射する。このような構成とすることにより、光源の高出力化、低スペックル化を図ることができる。 The light source according to the present invention emits light whose wavelength has been converted by the resonator. With such a configuration, the output of the light source can be increased and the speckle can be decreased.

また、本発明に係る検査装置は、前記光源を備える。このような構成とすることにより、高出力の光源を用いることができるので、検査精度を向上させることができる。 The inspection apparatus according to the present invention includes the light source. With such a configuration, a high-output light source can be used, so that the inspection accuracy can be improved.

本発明によれば、共振器長を調整する際の光学軸のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる共振器、共振方法、光源及び検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a resonator, a resonance method, a light source, and an inspection device that can suppress the deviation of the optical axis when adjusting the resonator length and can improve the stability of the resonator over a long period of time. Can do.

実施形態１に係る共振器の構成を例示した図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a resonator according to a first embodiment. 縦マルチモードのレーザ光を例示した模式図であり、横軸は波長であり、縦軸は光の強度である。It is the schematic diagram which illustrated the laser beam of the longitudinal multimode, a horizontal axis is a wavelength, and a vertical axis | shaft is the intensity | strength of light. 実施形態１に係る共振器の共振方法を例示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating a resonator resonance method according to the first embodiment. 実施形態２に係る共振器の構成を例示した図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a resonator according to a second embodiment. FIG. 実施形態３に係る共振器の構成を例示した図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a resonator according to a third embodiment. FIG. 実施形態４に係る検査装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the inspection device concerning Embodiment 4. リング型の外部共振器を例示した図である。It is the figure which illustrated the ring type external resonator. 透過部品を有するリング型の外部共振器を例示した図である。It is the figure which illustrated the ring type external resonator which has a transmissive part.

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。 Hereinafter, a specific configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals indicate substantially the same contents.

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る共振器を説明する。本実施形態は、例えば、紫外光を発生させるために用いる共振器の実施形態である。なお、共振器という場合は、外部共振器を意味し、共振器長という場合には、外部共振器光学長を意味している。基本波発生レーザ内における共振器を意味する場合には、レーザ共振器といい、基本波発生レーザ内における共振器光学長を、レーザ共振器長という。 (Embodiment 1)
First, the resonator according to the first embodiment will be described. This embodiment is an embodiment of a resonator used for generating ultraviolet light, for example. The term “resonator” means an external resonator, and the term “resonator length” means an external resonator optical length. When referring to a resonator in a fundamental wave generating laser, it is called a laser resonator, and the resonator optical length in the fundamental wave generating laser is called a laser resonator length.

まず、実施形態１に係る共振器の構成を説明する。図１は、実施形態１に係る共振器の構成を例示した図である。図１に示すように、共振器１は、基本波発生レーザ１０、非線形光学結晶２０、凹面鏡３１及び凹面鏡３２、平面鏡４１及び平面鏡４２、リニアステージ５１及びリニアステージ５２、駆動部５３及び駆動部５４、微小駆動部５５、検出器６０、検出器６２、制御部７０、制御部７２を有している。 First, the configuration of the resonator according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a resonator according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the resonator 1 includes a fundamental wave generating laser 10, a nonlinear optical crystal 20, a concave mirror 31 and a concave mirror 32, a plane mirror 41 and a plane mirror 42, a linear stage 51 and a linear stage 52, a drive unit 53 and a drive unit 54. , A micro drive unit 55, a detector 60, a detector 62, a control unit 70, and a control unit 72.

基本波発生レーザ１０は、レーザ光１１を出射する。レーザ光１１の中心波長は、例えば、532nmである。レーザ光１１の中心波長は、非線形光学結晶２０により波長変換されるものであれば、532nmに限らない。レーザ光１１は、例えば、縦マルチモード光である。レーザ光１１は、縦シングルモード光でもよい。 The fundamental wave generation laser 10 emits laser light 11. The center wavelength of the laser beam 11 is, for example, 532 nm. The center wavelength of the laser beam 11 is not limited to 532 nm as long as the wavelength is converted by the nonlinear optical crystal 20. The laser beam 11 is, for example, vertical multimode light. The laser light 11 may be longitudinal single mode light.

非線形光学結晶２０は、例えば、ＣＬＢＯ結晶である。非線形光学結晶２０は、入射光、例えば、レーザ光１１の波長を変換する。非線形光学結晶２０は、変換された波長の光を含むレーザ光１２を出射する。非線形光学結晶２０は、例えば、532nmの波長の光を、266nmの波長の光に波長変換する。非線形光学結晶２０は、基本波発生レーザ１０が出射したレーザ光１１の波長を変換することができれば、ＣＬＢＯ結晶に限らない。また、変換した光の波長は、266nmに限らない。非線形光学結晶２０のレーザ光１１の入射面を一端面２２、出射面を他端面２１とする。一端面２２及び他端面２１以外の面を側面２３とする。 The nonlinear optical crystal 20 is, for example, a CLBO crystal. The nonlinear optical crystal 20 converts the wavelength of incident light, for example, laser light 11. The nonlinear optical crystal 20 emits laser light 12 including light having a converted wavelength. The nonlinear optical crystal 20 converts, for example, light having a wavelength of 532 nm into light having a wavelength of 266 nm. The nonlinear optical crystal 20 is not limited to the CLBO crystal as long as the wavelength of the laser beam 11 emitted from the fundamental wave generation laser 10 can be converted. Further, the wavelength of the converted light is not limited to 266 nm. The incident surface of the laser light 11 of the nonlinear optical crystal 20 is defined as one end surface 22 and the exit surface is defined as the other end surface 21. A surface other than the one end surface 22 and the other end surface 21 is referred to as a side surface 23.

凹面鏡３１は、非線形光学結晶２０の他端面２１側に、他端面２１から所定の距離をおいて配置されている。なお、一端面２２から他端面２１へ向かう方向を他端面２１側と呼ぶ。逆方向を一端面２２側と呼ぶ。凹面鏡３１の反射面３１ａは、非線形光学結晶２０の他端面２１及び平面鏡４２の反射面４２ａに向いている。凹面鏡３２は、非線形光学結晶の一端面２２側に、一端面２２から所定の距離をおいて配置されている。凹面鏡３２の反射面３２ａは、非線形光学結晶２０の一端面２２及び平面鏡４１の反射面４１ａに向いている。 The concave mirror 31 is disposed on the other end face 21 side of the nonlinear optical crystal 20 with a predetermined distance from the other end face 21. The direction from the one end face 22 toward the other end face 21 is referred to as the other end face 21 side. The reverse direction is called the one end face 22 side. The reflecting surface 31 a of the concave mirror 31 faces the other end surface 21 of the nonlinear optical crystal 20 and the reflecting surface 42 a of the plane mirror 42. The concave mirror 32 is disposed on the one end face 22 side of the nonlinear optical crystal at a predetermined distance from the one end face 22. The reflecting surface 32 a of the concave mirror 32 faces the one end surface 22 of the nonlinear optical crystal 20 and the reflecting surface 41 a of the plane mirror 41.

平面鏡４１及び平面鏡４２は、非線形光学結晶２０の側面２３から所定の距離をおいて配置されている。平面鏡４１及び平面鏡４２は隣り合って配置されている。平面鏡４１は、平面鏡４２よりも他端面２１側に配置されている。平面鏡４１の反射面４１ａは、平面鏡４２の反射面４２ａ及び凹面鏡３２の反射面３２ａに向いている。平面鏡４２は、平面鏡４１よりも一端面２２側に配置されている。平面鏡４２の反射面４２ａは、平面鏡４１の反射面４１ａ及び凹面鏡３１の反射面３１ａに向いている。平面鏡４１の反射面４１ａの反対側の面を裏面４１ｂという。平面鏡４２の反射面４２ａの反対側の面を裏面４２ｂという。また、凹面鏡３１の反射面３１ａの反対側の面を裏面３１ｂといい、凹面鏡３２の反射面３２ａの反対側の面を裏面３２ｂという。 The plane mirror 41 and the plane mirror 42 are arranged at a predetermined distance from the side surface 23 of the nonlinear optical crystal 20. The plane mirror 41 and the plane mirror 42 are arranged adjacent to each other. The plane mirror 41 is disposed closer to the other end surface 21 than the plane mirror 42. The reflecting surface 41 a of the plane mirror 41 faces the reflecting surface 42 a of the plane mirror 42 and the reflecting surface 32 a of the concave mirror 32. The plane mirror 42 is disposed closer to the one end face 22 than the plane mirror 41. The reflecting surface 42 a of the plane mirror 42 faces the reflecting surface 41 a of the plane mirror 41 and the reflecting surface 31 a of the concave mirror 31. A surface opposite to the reflecting surface 41a of the plane mirror 41 is referred to as a back surface 41b. A surface opposite to the reflecting surface 42a of the plane mirror 42 is referred to as a back surface 42b. Further, the surface opposite to the reflecting surface 31a of the concave mirror 31 is referred to as a back surface 31b, and the surface opposite to the reflecting surface 32a of the concave mirror 32 is referred to as a back surface 32b.

平面鏡４１及び平面鏡４２は、リニアステージ５１及びリニアステージ５２上に設置されている。リニアステージ５１及びリニアステージ５２の下方には、それぞれ駆動部５３及び駆動部５４が設けられている。駆動部５３及び駆動部５４は、例えば、アクチュエータである。平面鏡４１及び平面鏡４２は、駆動部５３及び駆動部５４の駆動力により、直線上を移動する。 The plane mirror 41 and the plane mirror 42 are installed on the linear stage 51 and the linear stage 52. A drive unit 53 and a drive unit 54 are provided below the linear stage 51 and the linear stage 52, respectively. The drive unit 53 and the drive unit 54 are, for example, actuators. The plane mirror 41 and the plane mirror 42 move on a straight line by the driving force of the drive unit 53 and the drive unit 54.

駆動部５３及び駆動部５４は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路が平行移動するように、隣り合う各平面鏡の反射面と、平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させる。その際に、隣り合う平面鏡の一方、例えば、平面鏡４２を、平面鏡４２に入射する光の光軸方向に移動させ、隣り合う平面鏡の他方、例えば、平面鏡４１を、平面鏡４１から出射する光の光軸方向に移動させることが好ましい。これにより、光学軸のズレを抑制することができる。 The drive unit 53 and the drive unit 54 have an angle between the reflection surface of each adjacent plane mirror and the optical path between the plane mirror 41 and the plane mirror 42 so that the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 moves in parallel. The plane mirror 41 and the plane mirror 42 are moved while maintaining a constant value. At that time, one of the adjacent plane mirrors, for example, the plane mirror 42 is moved in the optical axis direction of the light incident on the plane mirror 42, and the other of the adjacent plane mirrors, for example, the plane mirror 41 is emitted from the plane mirror 41. It is preferable to move in the axial direction. Thereby, the shift | offset | difference of an optical axis can be suppressed.

微小駆動部５５は、例えば、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の少なくとも一方に設けられている。微小駆動部５５には、PZT結晶が組み込まれている。PZT結晶は圧電体である。PZT結晶に電界を印加させることにより、PZT結晶を変形させることができる。例えば、微小駆動部５５に対して100Vの印加により、微小駆動部５５に取り付けた平面鏡４２の位置を数ミクロン程度移動させることができる。したがって、例えば、微小駆動部５５に対して100Vを印加することにより、平面鏡４２の位置を532nmの波長分だけ移動させることができる。なお、微小駆動部５５には、ボイスコイルモータが取り付けられていてもよい。 The micro drive unit 55 is provided on at least one of the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42, for example. A PZT crystal is incorporated in the micro drive unit 55. The PZT crystal is a piezoelectric body. The PZT crystal can be deformed by applying an electric field to the PZT crystal. For example, the position of the plane mirror 42 attached to the micro drive unit 55 can be moved by several microns by applying 100 V to the micro drive unit 55. Therefore, for example, by applying 100 V to the micro drive unit 55, the position of the plane mirror 42 can be moved by a wavelength of 532 nm. Note that a voice coil motor may be attached to the minute drive unit 55.

検出器６０は、例えば、平面鏡４１の裏面４１ｂ側に配置されている。検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れてくるモレ光と反射光の合計１３を測定する。これにより、検出器６０は、光路上の光を検出する。検出器６０は、制御部７０と、例えば、信号線６１により接続されている。検出器６０は、測定したモレ光と反射光の合計１３に関する情報、例えば、光の強度および位相を含む信号を制御部７０に対して出力する。 The detector 60 is disposed, for example, on the back surface 41b side of the plane mirror 41. The detector 60 measures a total 13 of leakage light and reflected light leaking from the back surface 41 b of the plane mirror 41. Thereby, the detector 60 detects light on the optical path. The detector 60 is connected to the control unit 70 by, for example, a signal line 61. The detector 60 outputs information on the total 13 of the measured mole light and reflected light, for example, a signal including the light intensity and phase, to the control unit 70.

検出器６２は、例えば、凹面鏡３２の裏面３２ｂ側に配置されている。検出器６２は、凹面鏡３２の裏面３２ｂから漏れるモレ光１４をモニターする。検出器６２は、制御部７２と、例えば、信号線６３により接続されている。検出器６２は、測定したモレ光１４と反射光の合計に関する情報、例えば、光の強度を含む信号を、制御部７２に対して出力する。 The detector 62 is disposed on the back surface 32b side of the concave mirror 32, for example. The detector 62 monitors the leakage light 14 leaking from the back surface 32 b of the concave mirror 32. The detector 62 is connected to the control unit 72 by, for example, a signal line 63. The detector 62 outputs information related to the total of the measured mole light 14 and the reflected light, for example, a signal including the light intensity, to the control unit 72.

制御部７０は、微小駆動部５５と信号線７１により接続されている。制御部７０は、検出器６０からの信号により微小駆動部５５を制御する。
制御部７２は、検出器６２から出力された信号を受信する。制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４と信号線７３により接続されている。制御部７２は、受信した信号に基づいて信号を生成する。制御部７２は、生成した信号を駆動部５３及び駆動部５４に対して出力する。これにより、制御部７２は、検出器６２からの信号により駆動部５３及び駆動部５４を制御する。例えば、制御部７２はフィードバック制御を行う。 The control unit 70 is connected to the micro drive unit 55 by a signal line 71. The control unit 70 controls the micro drive unit 55 based on a signal from the detector 60.
The control unit 72 receives the signal output from the detector 62. The control unit 72 is connected to the drive unit 53 and the drive unit 54 by a signal line 73. The control unit 72 generates a signal based on the received signal. The control unit 72 outputs the generated signal to the drive unit 53 and the drive unit 54. Accordingly, the control unit 72 controls the drive unit 53 and the drive unit 54 with a signal from the detector 62. For example, the control unit 72 performs feedback control.

次に、共振器１の共振方法を説明する。共振器１の共振方法を、縦マルチモード光の利用方法、共振器長の制御方法に分けて説明する。まず、共振器１の共振方法における縦マルチモード光の利用方法を説明する。 Next, a resonance method of the resonator 1 will be described. The resonance method of the resonator 1 will be described by dividing it into a method of using longitudinal multimode light and a method of controlling the resonator length. First, a method of using longitudinal multimode light in the resonance method of the resonator 1 will be described.

図２は、縦マルチモードのレーザ光を例示した模式図であり、横軸は波長であり、縦軸は光の強度である。図２に示すように、縦マルチモードのレーザ光１１は、図に示す範囲において、最大の強度を有する中心波長Ｃの他に、中心波長Ｃよりも長い波長及び短い波長のピークを有している。例えば、中心波長Ｃを中心にして、数十本から数百本のピークを有している。したがって、レーザ光１１は、中心波長Ｃからある程度広がりを有している。 FIG. 2 is a schematic view illustrating vertical multimode laser light, where the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents light intensity. As shown in FIG. 2, the longitudinal multimode laser beam 11 has peaks of wavelengths longer and shorter than the center wavelength C in addition to the center wavelength C having the maximum intensity in the range shown in the figure. Yes. For example, it has several tens to several hundreds of peaks centering on the center wavelength C. Therefore, the laser beam 11 has a certain extent from the center wavelength C.

一般に、レーザ発振器には、特殊な部品、例えば、単一周波数発生器が組み込まれている。これにより、レーザ発振器は、単一の波長の光のみを出射させている（縦シングルモード光）。しかしながら、この場合には、出射させた波長以外の光は出射させていないので、出射させた光は低出力となっている。 In general, laser oscillators incorporate special components, such as a single frequency generator. Thereby, the laser oscillator emits only light having a single wavelength (longitudinal single mode light). However, in this case, since the light other than the emitted wavelength is not emitted, the emitted light has a low output.

また、単一の波長を有するレーザ光１１を共振させた場合には干渉が生じることがある（干渉効果）。その場合、干渉によってスペックルと呼ばれる照明強度のムラが被検査対象物に発生し、欠陥による強度差と区別が付き難くなる問題が起こりうる。このように、単一の波長の光を用いた検査では、干渉効果により検査精度が低下する。 Further, when the laser beam 11 having a single wavelength is resonated, interference may occur (interference effect). In that case, unevenness of illumination intensity called speckle occurs due to interference on the object to be inspected, which may cause a problem that it is difficult to distinguish the intensity difference from defects. Thus, in the inspection using light of a single wavelength, the inspection accuracy is reduced due to the interference effect.

本実施形態は、単一の波長の光のみを出射させることはせず、図２に示したすべての光（縦マルチモード光）を共振器１によって共振させる。そして、基本波発生レーザ１０のレーザ光１１と同様の広がりを有する紫外光を出射させている。よって、出射光の出力を大きくすることができる。また、縦マルチモード光は、縦シングルモード光よりも干渉性が小さく、スペックルによる強度ムラが発生し難い。このような点から、縦マルチモード光は、高出力で低コヒーレンス化を実現することができ、検査精度を向上させることができる。 In the present embodiment, only light having a single wavelength is not emitted, and all the light (vertical multimode light) shown in FIG. Then, ultraviolet light having the same spread as the laser light 11 of the fundamental wave generation laser 10 is emitted. Therefore, the output of the emitted light can be increased. In addition, the longitudinal multimode light is less coherent than the longitudinal single mode light, and it is difficult for unevenness in intensity due to speckles to occur. From this point, the longitudinal multimode light can realize high output and low coherence, and can improve inspection accuracy.

レーザ光１２が共振器１を巡回する１回あたりの光学長を共振器長という。共振器１内に入射させたレーザ光１１が単一の波長の場合には、（ａ）微小駆動部５５を制御することにより共振器長を中心波長の整数倍とする。これにより、共振器１内を巡回するレーザ光１２を共振させ、その強度を大きくすることができる。 The optical length per time that the laser beam 12 circulates the resonator 1 is referred to as the resonator length. When the laser beam 11 incident on the resonator 1 has a single wavelength, (a) by controlling the micro-driving unit 55, the resonator length is set to an integral multiple of the center wavelength. Thereby, the laser beam 12 circulating in the resonator 1 can be resonated and the intensity thereof can be increased.

一方、共振器１内に入射させたレーザ光１１を単一波長せず、複数の波長を有する縦マルチモード光とした場合には、複数の波長の光を共振させる必要がある。そのためには、上記の条件（ａ）に加えて、（ｂ）リニアステージ５１及びリニアステージ５２を制御することにより共振器長をレーザ共振器長の整数倍としなければならない。これにより、縦マルチモード光として出射した図２のようなレーザ光１１をそのまま共振させることができる。好ましくは、共振器長とレーザ共振器長とを一致させる。このような（ａ）及び（ｂ）を満たす条件のもとで、レーザ光１２を共振させる。 On the other hand, when the laser light 11 incident on the resonator 1 is not a single wavelength but is a longitudinal multimode light having a plurality of wavelengths, it is necessary to resonate light having a plurality of wavelengths. For this purpose, in addition to the above condition (a), (b) the linear stage 51 and the linear stage 52 must be controlled to make the resonator length an integral multiple of the laser resonator length. Thereby, the laser beam 11 as shown in FIG. 2 emitted as the longitudinal multimode light can be resonated as it is. Preferably, the cavity length is matched with the laser cavity length. The laser beam 12 is resonated under such conditions that satisfy (a) and (b).

次に、共振器１の共振方法において、共振器長の制御方法を説明する。
図３は、実施形態１に係る共振器の共振方法を例示したフローチャート図である。
図１に示すように、基本波発生レーザ１０を、平面鏡４１の裏面４１ｂ側に配置する。基本波発生レーザ１０からレーザ光１１を出射させる。レーザ光１１を、光学ミラー等により導光して平面鏡４１の裏面４１ｂから入射させ、平面鏡４１の反射面４１ａから出射させる。平面鏡４１の反射面４１ａから出射させたレーザ光１１を、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させ、非線形光学結晶２０の一端面２２に入射光として入射させる。入射光は、例えば、縦マルチモード光である。このようにして、図３のステップＳ１に示すように、入射光の波長を変換する非線形光学結晶２０に対して入射光を入射させる。 Next, in the resonance method of the resonator 1, a method for controlling the resonator length will be described.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the resonance method of the resonator according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the fundamental wave generation laser 10 is arranged on the back surface 41 b side of the plane mirror 41. Laser light 11 is emitted from the fundamental wave generation laser 10. The laser beam 11 is guided by an optical mirror or the like, is incident from the back surface 41 b of the plane mirror 41, and is emitted from the reflection surface 41 a of the plane mirror 41. The laser beam 11 emitted from the reflecting surface 41 a of the plane mirror 41 is reflected by the reflecting surface 32 a of the concave mirror 32 and is incident on the one end surface 22 of the nonlinear optical crystal 20 as incident light. Incident light is, for example, longitudinal multimode light. In this way, as shown in step S1 of FIG. 3, the incident light is incident on the nonlinear optical crystal 20 that converts the wavelength of the incident light.

非線形光学結晶２０の一端面２２から入射させたレーザ光１１の波長は、非線形光学結晶２０の内部で異なる波長に変換される。波長変換された光を含むレーザ光１２は、非線形光学結晶２０の他端面２１から出射する。 The wavelength of the laser beam 11 incident from the one end face 22 of the nonlinear optical crystal 20 is converted into a different wavelength inside the nonlinear optical crystal 20. The laser beam 12 including the wavelength-converted light is emitted from the other end surface 21 of the nonlinear optical crystal 20.

非線形光学結晶２０の他端面２１から出射したレーザ光１２を、凹面鏡３１の反射面３１ａで反射させる。次に、反射面３１ａで反射させたレーザ光１２を、平面鏡４２の反射面４２ａで反射させる。さらに、反射面４２ａで反射させたレーザ光１２を、平面鏡４１の反射面４１ａで反射させる。そして、反射面４１ａで反射させたレーザ光１２を、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させる。このようにして、図３のステップＳ２に示すように、非線形光学結晶２０に入射させ、非線形光学結晶２０から出射させた光を、再び非線形光学結晶２０に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する。 The laser beam 12 emitted from the other end surface 21 of the nonlinear optical crystal 20 is reflected by the reflecting surface 31 a of the concave mirror 31. Next, the laser beam 12 reflected by the reflecting surface 31 a is reflected by the reflecting surface 42 a of the plane mirror 42. Further, the laser beam 12 reflected by the reflecting surface 42 a is reflected by the reflecting surface 41 a of the plane mirror 41. Then, the laser beam 12 reflected by the reflecting surface 41 a is reflected by the reflecting surface 32 a of the concave mirror 32. In this way, as shown in step S2 of FIG. 3, a plurality of concave mirrors and a plurality of concave mirrors and a plurality of concave mirrors are placed on the optical path where the light incident on the nonlinear optical crystal 20 and emitted from the nonlinear optical crystal 20 is incident on the nonlinear optical crystal 20 again. Place a plane mirror.

このようにして、凹面鏡３２の反射面３２ａで反射させたレーザ光１１を、非線形光学結晶２０、凹面鏡３１、平面鏡４２、平面鏡４１を経て、再び凹面鏡３２で反射させる。微小駆動部５５を制御して周回するレーザ光１２の位相を一致させると干渉効果により共振し、その強度を増大させることができる。それにより効率良く波長変換光を発生させることができる。 In this way, the laser beam 11 reflected by the reflecting surface 32a of the concave mirror 32 is reflected again by the concave mirror 32 via the nonlinear optical crystal 20, the concave mirror 31, the plane mirror 42, and the plane mirror 41. When the phase of the laser beam 12 that circulates by matching the micro-driving unit 55 is matched, resonance occurs due to the interference effect, and the intensity thereof can be increased. Thereby, wavelength-converted light can be generated efficiently.

なお、非線形光学結晶２０に入射させ、非線形光学結晶から出射させた光を再び非線形光学結晶に入射させることができれば、複数の凹面鏡及び複数の平面鏡の配置は、上記配置に限らない。 The arrangement of the plurality of concave mirrors and the plurality of plane mirrors is not limited to the above arrangement as long as the light incident on the nonlinear optical crystal 20 and the light emitted from the nonlinear optical crystal can be incident on the nonlinear optical crystal again.

検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れるモレ光と反射光の合計１３をモニターする。図には示していないが、偏光子、波長板等を適宜配置することによる偏光法（非特許文献１）、ないし位相変調器を用いるPound Drever Hall法等（非特許文献２）により、レーザ共振器長と共振器長とのズレを検出し、ズレを最小にするための信号を、信号線６１を介して制御部７０に出力する。制御部７０は、レーザ共振器長と共振器長とのズレを最小にするために、微小駆動部５５を駆動させる。このようにして、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる設定（共振器ロック）を行う。 The detector 60 monitors the total 13 of leakage light and reflected light leaking from the back surface 41 b of the plane mirror 41. Although not shown in the figure, laser resonance is achieved by a polarization method (Non-Patent Document 1) by appropriately arranging a polarizer, a wave plate, etc., or a Pound Drever Hall method (Non-Patent Document 2) using a phase modulator. A deviation between the device length and the resonator length is detected, and a signal for minimizing the deviation is output to the control unit 70 via the signal line 61. The control unit 70 drives the micro drive unit 55 in order to minimize the deviation between the laser resonator length and the resonator length. In this way, the setting (resonator lock) is performed so that the laser resonator length matches the resonator length.

検出器６２は、凹面鏡３２の裏面３２ｂから漏れるモレ光１４をモニターする。制御部７２は、検出器６２が出力した信号を受信する。例えば、制御部７２は、受信した信号に含まれる光の強度と、あらかじめ最大値として保存させた初期値とを比較する。光の強度が初期値よりも大きい場合には、その強度を最大値として保存する。そして、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを変化させる信号を出力する。例えば、制御部７２は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを大きくする信号を出力する。 The detector 62 monitors the leakage light 14 leaking from the back surface 32 b of the concave mirror 32. The controller 72 receives the signal output from the detector 62. For example, the control unit 72 compares the light intensity included in the received signal with an initial value stored in advance as a maximum value. If the light intensity is greater than the initial value, the intensity is stored as the maximum value. Then, the control unit 72 outputs a signal for changing the length of the optical path between the plane mirror 41 and the plane mirror 42 to the drive unit 53 and the drive unit 54. For example, the control unit 72 outputs a signal for increasing the length of the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42.

駆動部５３及び駆動部５４は、制御部７２から出力された信号を受信する。駆動部５３及び駆動部５４は、受信した信号が、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを大きくする信号の場合には、平面鏡４１及び平面鏡４２を光路が大きくなる方向に連動させて移動させる。その際に、駆動部５３及び駆動部５４は、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路が平行移動するように、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させる。すなわち、駆動部５３は、平面鏡４１の反射面４１ａと、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら平面鏡４１を移動させ、駆動部５４は、平面鏡４２の反射面４２ａと、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光路との間の角度を一定に保ちながら平面鏡４２を移動させる。このようにして、図３のステップＳ３に示すように、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように、隣り合う各平面鏡の反射面と、隣り合う平面鏡の間の光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各平面鏡を移動させる。そして、その際には、制御部７２は、光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各平面鏡を移動させている。 The drive unit 53 and the drive unit 54 receive the signal output from the control unit 72. When the received signal is a signal that increases the length of the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42, the drive unit 53 and the drive unit 54 move the plane mirror 41 and the plane mirror 42 in the direction in which the optical path increases. Move in conjunction. In that case, the drive part 53 and the drive part 54 move the plane mirror 41 and the plane mirror 42 so that the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 may translate. That is, the drive unit 53 moves the plane mirror 41 while keeping the angle between the reflection surface 41a of the plane mirror 41 and the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 constant, and the drive unit 54 The plane mirror 42 is moved while keeping the angle between the reflection surface 42a and the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 constant. In this way, as shown in step S3 of FIG. 3, the angle between the reflection surface of each adjacent plane mirror and the optical path between the adjacent plane mirrors so that the optical path between the adjacent plane mirrors translates. Each adjacent plane mirror is moved while maintaining a constant. At that time, the control unit 72 moves adjacent plane mirrors based on the intensity of light on the optical path.

検出器６２は、平面鏡４１及び平面鏡４２の移動後の光の強度を検出する。検出器６２は、検出した強度の信号を、信号線６３を介して制御部７２に出力する。制御部７２は、検出器６２が出力した信号を受信する。制御部７２は、受信した信号に含まれる光の強度と、最大値とを比較する。検出器６２から出力された光の強度が最大値よりも小さい場合には、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを、短くする方向に変化させる信号を出力する。 The detector 62 detects the intensity of light after the movement of the plane mirror 41 and the plane mirror 42. The detector 62 outputs the detected intensity signal to the control unit 72 via the signal line 63. The controller 72 receives the signal output from the detector 62. The control unit 72 compares the light intensity included in the received signal with the maximum value. When the intensity of the light output from the detector 62 is smaller than the maximum value, the control unit 72 determines the length of the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 with respect to the drive unit 53 and the drive unit 54. A signal for changing the length in the direction of shortening is output.

逆に、検出器６２から出力された信号に含まれる光の強度が最大値よりも大きい場合には、その強度を最大値として保存する。そして、制御部７２は、駆動部５３及び駆動部５４に対して、隣り合う平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さをさらに長くさせる信号を出力する。このように、フィードバック制御を行うことにより、制御部７２は、検出器６２が検出する光の強度が大きくなるように、駆動部５３及び駆動部５４を制御する。このようにして、光の強度が最も大きくなる平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決定する。なお、平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決定する際に、駆動部５３及び駆動部５４の他、微小駆動部５５を駆動させてもよい。微小駆動部５５も用いることによって、駆動部５３及び駆動部５４よりも細かな調整をすることができる。 Conversely, if the intensity of light contained in the signal output from the detector 62 is greater than the maximum value, the intensity is stored as the maximum value. Then, the control unit 72 outputs a signal for further increasing the length of the optical path between the adjacent plane mirror 41 and the plane mirror 42 to the drive unit 53 and the drive unit 54. Thus, by performing feedback control, the control unit 72 controls the drive unit 53 and the drive unit 54 so that the intensity of light detected by the detector 62 increases. In this way, the positions of the plane mirror 41 and the plane mirror 42 where the light intensity is the highest are determined. In addition, when determining the position of the plane mirror 41 and the plane mirror 42, the micro drive unit 55 may be driven in addition to the drive unit 53 and the drive unit 54. By using the minute drive unit 55, finer adjustment than the drive unit 53 and the drive unit 54 can be performed.

共振器１を使用している間に、非線形光学結晶２０、光学素子及び光学治具の発熱等により共振器長が数10ミクロン単位で変動することがある。その場合には、その変動に応じて、共振器長を調整する。例えば、前述と同様に、共振器１の使用中においても、検出器６２及び制御部７２によってフィードバック制御を行い、検出器６２が検出する光の強度が最も大きくなるように、平面鏡の位置を調整する。このようにして、共振器長の最適化を随時行う（最適化制御）。 While using the resonator 1, the resonator length may fluctuate in units of several tens of microns due to heat generated by the nonlinear optical crystal 20, the optical element, and the optical jig. In that case, the resonator length is adjusted according to the fluctuation. For example, as described above, even when the resonator 1 is in use, feedback control is performed by the detector 62 and the control unit 72, and the position of the plane mirror is adjusted so that the intensity of light detected by the detector 62 is maximized. To do. In this way, the resonator length is optimized as needed (optimization control).

本実施形態によれば、駆動部５３、駆動部５４及び微小駆動部５５は、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように、隣り合う平面鏡の反射面と光路との角度を一定に保ちながら平面鏡を移動させる。これにより、共振器の調整のズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる。 According to the present embodiment, the driving unit 53, the driving unit 54, and the micro driving unit 55 keep the angle between the reflection surface of the adjacent plane mirror and the optical path constant so that the optical path between the adjacent plane mirrors moves in parallel. While moving the plane mirror. Thereby, the deviation of the adjustment of the resonator can be suppressed, and the stability of the resonator can be improved over a long period of time.

また、共振器の調整のズレを抑制することができるで、縦マルチモード光を共振させることができる。縦マルチモード光を共振させるためには、上述した（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす必要があるが、本実施形態の共振方法を用いれば容易に上記（ａ）及び（ｂ）の条件を満たすことができる。よって、縦マルチモード光を共振させることができるので、高出力化、低スペックルノイズ化を可能とすることができる。 In addition, it is possible to suppress deviation in adjustment of the resonator and to resonate longitudinal multimode light. In order to resonate longitudinal multimode light, it is necessary to satisfy the conditions (a) and (b) described above. However, if the resonance method of this embodiment is used, the conditions (a) and (b) can be easily achieved. Can be met. Therefore, since longitudinal multimode light can be resonated, high output and low speckle noise can be achieved.

例えば、特許文献２には、十分な数の縦マルチモード光を用いることにより、レーザ共振器の整数倍の共振器長を有する共振器内に設置された非線形光学素子により、基本波発生レーザ１０のレーザ光１１の第４次高調波について、ノイズをＲＭＳ３％以内に低減することが記載されている。このように、本実施形態では、安定的に縦マルチモード光を共振することができるので、高出力化することができる。 For example, in Patent Document 2, by using a sufficient number of longitudinal multimode lights, the fundamental wave generation laser 10 is obtained by a nonlinear optical element installed in a resonator having a resonator length that is an integral multiple of the laser resonator. It is described that noise is reduced to within 3% of the fourth harmonic of the laser beam 11. Thus, in this embodiment, since longitudinal multimode light can be stably resonated, high output can be achieved.

なお、安定的に縦マルチモード光を共振することができる共振器１においては、縦マルチモード光に限らず、縦シングルモード光も高出力化することができる。 In the resonator 1 capable of stably resonating longitudinal multimode light, not only longitudinal multimode light but also longitudinal single mode light can be increased in output.

また、縦シングルモード光においては、モードホップを行うことにより、共振器長を波長の整数ｎ倍からｎ±１倍に移行させ、共振状態を保つことができる。しかしながら、モードホップ時には、共振状態が途切れるので、検査装置には適さない。一方、縦マルチモード光においては、複数の波長の光を含んでいるので、単純にｎ±１倍に移行することはできない。そのため、中心波長の整数ｎ倍に共振器長を設定した後は、共振器長を常時ｎ倍に保つことが好ましい。本実施形態における光軸がズレない共振方法により、共振器長を常時波長のｎ倍に保つことが可能となる。 In longitudinal single mode light, the mode length can be used to shift the resonator length from an integer n times the wavelength to n ± 1 times to maintain the resonance state. However, the resonance state is interrupted at the time of mode hopping, so that it is not suitable for an inspection apparatus. On the other hand, since longitudinal multimode light includes light of a plurality of wavelengths, it cannot simply shift to n ± 1 times. Therefore, after setting the resonator length to an integer n times the center wavelength, it is preferable to always keep the resonator length n times. By the resonance method in which the optical axis is not shifted in this embodiment, the resonator length can be constantly kept at n times the wavelength.

（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。本実施形態は、駆動部５３及び駆動部５４を粗調専用として用い、微小駆動部５５を微調整用に用いる実施形態である。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described. In the present embodiment, the drive unit 53 and the drive unit 54 are used only for coarse adjustment, and the minute drive unit 55 is used for fine adjustment.

図４は、実施形態２に係る共振器の構成を例示した図である。図４に示すように、実施形態２に係る共振器２は、検出器８０及び粗調制御部９０を有している。検出器８０は、凹面鏡３２の裏面３２ｂ側に透過したモレ光１４を検出する。粗調制御部９０は、駆動部５３及び駆動部５４と信号線９１により接続されている。検出器８０と粗調制御部９０は信号線８１により接続されている。また、制御部７０は、微小駆動部５５と信号線７１により接続されている。 FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the resonator according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 4, the resonator 2 according to the second embodiment includes a detector 80 and a coarse adjustment control unit 90. The detector 80 detects the mole light 14 transmitted to the back surface 32 b side of the concave mirror 32. The coarse adjustment control unit 90 is connected to the drive unit 53 and the drive unit 54 by a signal line 91. The detector 80 and the coarse adjustment control unit 90 are connected by a signal line 81. Further, the control unit 70 is connected to the minute driving unit 55 by a signal line 71.

本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４は、共振器ロックにおいて、平面鏡４１及び平面鏡４２の位置を決める際に、粗調専用として用いられる。駆動部５３及び駆動部５４は、検出器８０及び粗調制御部９０の制御により駆動する。そして、微小駆動部５５は、粗調が終了して微調整をする場合、及び、共振器２使用時の温度上昇における微調整用に用いられる。そして、制御部７０は、検出器６０で検出された光の強度が大きくなるように微小駆動部５５を制御する。 In the present embodiment, the drive unit 53 and the drive unit 54 are used exclusively for coarse adjustment when determining the positions of the plane mirror 41 and the plane mirror 42 in the resonator lock. The drive unit 53 and the drive unit 54 are driven under the control of the detector 80 and the coarse adjustment control unit 90. The fine driving unit 55 is used for fine adjustment after the completion of coarse adjustment and for fine adjustment in temperature rise when the resonator 2 is used. And the control part 70 controls the micro drive part 55 so that the intensity | strength of the light detected with the detector 60 may become large.

本実施形態によれば、粗調専用の駆動部５３及び駆動部５４と、微調整用の微小駆動部５５とを区別しているので、それぞれに合った駆動部材を用いることができる。これにより、精度よく平面鏡の位置合わせをすることができる。そして、共振器２の強度を安定化することができる。 According to the present embodiment, the drive unit 53 and the drive unit 54 dedicated for coarse adjustment are distinguished from the fine drive unit 55 for fine adjustment, and accordingly, a drive member suitable for each can be used. As a result, the plane mirror can be accurately aligned. And the intensity | strength of the resonator 2 can be stabilized.

（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。前述の実施形態１では、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる設定（共振器ロック）を微小駆動部５５に行わせ、共振器長の最適化を随時行う制御（最適化制御）を駆動部５３及び駆動部５４に行わせている。つまり、共振器ロックと最適化制御とを、別々の駆動部材が行っている。本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４に、共振器ロック及び最適化制御の両方を行わせる。まず、実施形態３に係る共振器の構成を説明する。 (Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described. In the first embodiment described above, a setting (resonator lock) for making the laser resonator length and the resonator length coincide with each other is performed in the micro drive unit 55, and control (optimization control) is performed to optimize the resonator length as needed. The driving unit 53 and the driving unit 54 perform this operation. That is, separate drive members perform resonator locking and optimization control. In this embodiment, the drive unit 53 and the drive unit 54 are allowed to perform both resonator locking and optimization control. First, the configuration of the resonator according to the third embodiment will be described.

図５は、実施形態３に係る共振器の構成を例示した図である。図５に示すように、共振器３において、平面鏡４１には駆動部５３が取り付けられ、平面鏡４２には駆動部５４が取り付けられている。本実施形態では、例えば、リニアステージ５１及びリニアステージ５２を使用せずに、１対のPZT結晶または１対のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動部５３及び駆動部５４として使用する。駆動部５３及び駆動部５４は、信号線７１を介して制御部７０に接続されている。 FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the resonator according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, in the resonator 3, a driving unit 53 is attached to the plane mirror 41, and a driving unit 54 is attached to the plane mirror 42. In the present embodiment, for example, a pair of PZT crystals or a pair of voice coil motors (VCM) are used as the drive unit 53 and the drive unit 54 without using the linear stage 51 and the linear stage 52. The drive unit 53 and the drive unit 54 are connected to the control unit 70 via a signal line 71.

制御部７０は、検出器６０から出力された信号を受信する。制御部７０は、検出器６０からの信号により駆動部５３及び駆動部５４を制御する。例えば、制御部７０はフィードバック制御を行う。本実施形態では、駆動部５３及び駆動部５４に、共振器ロック及び最適化制御の両方を行わせており、制御部７０が駆動部５３及び駆動部５４を制御している。したがって、実施形態１における検出器６２及び制御部７２が設けられていなくてもよい。これ以外の構成は、実施形態１と同様である。 The controller 70 receives the signal output from the detector 60. The control unit 70 controls the drive unit 53 and the drive unit 54 with a signal from the detector 60. For example, the control unit 70 performs feedback control. In the present embodiment, the drive unit 53 and the drive unit 54 are both subjected to resonator locking and optimization control, and the control unit 70 controls the drive unit 53 and the drive unit 54. Therefore, the detector 62 and the control unit 72 in the first embodiment may not be provided. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、共振器３の動作を説明する。まず、共振器ロックの動作を説明する。
検出器６０は、平面鏡４１の裏面４１ｂから漏れるモレ光と反射光の合計１３をモニターする。そして、前述の実施形態１と同様の方法で、レーザ共振器長と共振器長とのズレを検出し、ズレを最小にするための信号を、信号線６１を介して制御部７０に出力する。 Next, the operation of the resonator 3 will be described. First, the operation of the resonator lock will be described.
The detector 60 monitors the total 13 of leakage light and reflected light leaking from the back surface 41 b of the plane mirror 41. Then, the deviation between the laser cavity length and the cavity length is detected by the same method as in the first embodiment, and a signal for minimizing the deviation is output to the control unit 70 via the signal line 61. .

制御部７０は、信号線６１を介して検出器６０からの信号を受信する。そして、制御部７０は、ズレが最小となるように、駆動部５３及び駆動部５４に対して、平面鏡４１及び平面鏡４２との間の光路の長さを変化させる信号を出力する。検出器６０は、駆動部５３及び駆動部５４が移動した後のモレ光及び反射光の合計１３を再びモニターし、検出した結果に基づいた信号を制御部７０に対して出力する。制御部７０は、検出器６０から出力された信号に基づいて、駆動部５３及び駆動部５４を移動させる。このように、制御部７０は、検出器６０が検出した情報に基づいてフィードバック制御を行うことにより、レーザ共振器長と共振器長とを一致させる共振器ロックを行う。 The control unit 70 receives a signal from the detector 60 via the signal line 61. And the control part 70 outputs the signal which changes the length of the optical path between the plane mirror 41 and the plane mirror 42 with respect to the drive part 53 and the drive part 54 so that deviation | shift may become the minimum. The detector 60 again monitors the total 13 of the mole light and the reflected light after the drive unit 53 and the drive unit 54 have moved, and outputs a signal based on the detected result to the control unit 70. The control unit 70 moves the drive unit 53 and the drive unit 54 based on the signal output from the detector 60. As described above, the control unit 70 performs resonator control based on the information detected by the detector 60, thereby performing resonator locking that matches the laser resonator length with the resonator length.

次に、共振器３の最適化制御の動作を説明する。
共振器ロックにより、一旦、レーザ共振器長と共振器長とが一致した場合、その状態を保ち続けるように、制御部７０は最適化制御を行う。制御部７０は、例えば、検出器６０がモニターしたモレ光と反射光の合計１３の強度が最大となるように、駆動部５３及び駆動部５４の移動をフィードバック制御する。このようにして、共振器３の最適化制御を実施する。 Next, the optimization control operation of the resonator 3 will be described.
When the laser resonator length and the resonator length once coincide with each other due to the resonator lock, the control unit 70 performs optimization control so as to keep the state. For example, the control unit 70 feedback-controls the movement of the drive unit 53 and the drive unit 54 so that the total intensity 13 of the mole light and the reflected light monitored by the detector 60 is maximized. In this way, optimization control of the resonator 3 is performed.

本実施形態によれば、共振器ロック及び最適化制御を、駆動部５３及び駆動部５４を用いて、隣り合う平面鏡の間の光路が平行移動するように移動させる。これにより、共振器ロック及び最適化制御におけるズレを抑制し、長期間にわたって共振器の安定性を向上させることができる According to this embodiment, the resonator lock and the optimization control are moved using the drive unit 53 and the drive unit 54 so that the optical path between the adjacent plane mirrors moves in parallel. As a result, deviations in the resonator lock and optimization control can be suppressed, and the stability of the resonator can be improved over a long period of time.

図７に示すように、１個の駆動部を用いて、２つの平面鏡及び２つの凹面鏡を含む共振器１０１の共振器ロックを行うと、光軸のズレが発生しやすい。縦シングルモード光の場合には、共振させる条件が少ないので、それで実用上は問題にならない場合も多い。しかしながら、縦マルチモード光の場合には、共振させる条件が厳しく、問題となる場合がある。 As shown in FIG. 7, when the resonator lock of the resonator 101 including two plane mirrors and two concave mirrors is performed using one driving unit, the optical axis is likely to be shifted. In the case of longitudinal single mode light, there are few conditions for resonating, so that in many cases, this is not a problem in practice. However, in the case of longitudinal multimode light, the conditions for resonating are severe, which may be problematic.

本実施形態では、平面鏡４１及び平面鏡４２の間の光軸が平行移動するように、平面鏡４１及び平面鏡４２を移動させるので、光軸のズレの発生を抑制することができる。よって、共振器３の安定性を向上させることができる。特に、共振させる条件が厳しい縦マルチモード光の場合には有効である。 In the present embodiment, since the plane mirror 41 and the plane mirror 42 are moved so that the optical axis between the plane mirror 41 and the plane mirror 42 moves in parallel, the occurrence of deviation of the optical axis can be suppressed. Therefore, the stability of the resonator 3 can be improved. This is particularly effective in the case of longitudinal multimode light in which the conditions for resonance are severe.

実施形態１では、共振器ロック及び最適化制御を別々の検出器及び制御部で制御する。しかしながら、本実施形態では、共振器ロック及び最適化制御を、検出器６０及び制御部７０で行う。これにより、一旦、検出器６０及び制御部７０により共振器ロックをさせれば、そのまま、検出器６０及び制御部７０により最適化制御することができる。 In the first embodiment, resonator locking and optimization control are controlled by separate detectors and control units. However, in this embodiment, the resonator lock and optimization control are performed by the detector 60 and the control unit 70. Thereby, once the detector 60 and the control unit 70 lock the resonator, the optimization control can be performed by the detector 60 and the control unit 70 as they are.

また、駆動部５３及び駆動部５４を最大限移動させることにより、縦シングルモード光の場合でも、共振器ロック及び最適化制御に用いることができる。 In addition, by moving the drive unit 53 and the drive unit 54 as much as possible, even in the case of longitudinal single mode light, it can be used for resonator locking and optimization control.

（実施形態４）
次に、実施形態４を説明する。本実施形態は、共振器で共振させた光源及びその光源を備えた検査装置の実施形態である。
図６は、実施形態３に係る検査装置を例示する図である。図６に示すように、検査装置５は、例えばマスク９２の検査装置である。検査装置５は、光源４、ステージ９３、平面鏡４３、凹面鏡３３、凸面鏡３４、検出器８２を有している。光源４から取り出されたレーザ光１２は、平面鏡４３で反射し、ステージ９３上に搭載された試料に集光する。試料で反射した正反射光は、凹面鏡３３で反射し、凸面鏡３４で拡大され、検出器８２で検出される。光源４は共振器１または共振器２で波長変換させたレーザ光１２を出射している。 (Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described. The present embodiment is an embodiment of a light source resonated by a resonator and an inspection apparatus including the light source.
FIG. 6 is a diagram illustrating an inspection apparatus according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the inspection apparatus 5 is an inspection apparatus for a mask 92, for example. The inspection device 5 includes a light source 4, a stage 93, a plane mirror 43, a concave mirror 33, a convex mirror 34, and a detector 82. The laser beam 12 extracted from the light source 4 is reflected by the plane mirror 43 and focused on the sample mounted on the stage 93. The specularly reflected light reflected by the sample is reflected by the concave mirror 33, magnified by the convex mirror 34, and detected by the detector 82. The light source 4 emits laser light 12 that has been wavelength-converted by the resonator 1 or the resonator 2.

本実施形態によれば、光源４として用いたレーザ光１２は、共振器１または共振器２で共振させたレーザ光１２である。よって、レーザ光１２は、高出力なので、検査感度を向上させることができる。また、レーザ光１２の出力は安定しているので、検査精度を向上させることができる。 According to this embodiment, the laser beam 12 used as the light source 4 is the laser beam 12 resonated by the resonator 1 or the resonator 2. Therefore, since the laser beam 12 has a high output, the inspection sensitivity can be improved. Moreover, since the output of the laser beam 12 is stable, the inspection accuracy can be improved.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, it does not receive the restriction | limiting by said embodiment.

１、２、３共振器
４光源
５検査装置
１０基本波発生レーザ
１１、１２レーザ光
１３合計
１４モレ光
２０非線形光学結晶
２１他端面
２２一端面
２３側面
３１、３２凹面鏡
３１ａ、３２ａ反射面
３１ｂ、３２ｂ裏面
４１、４２平面鏡
４１ａ、４２ａ反射面
４１ｂ、４２ｂ裏面
５１、５２リニアステージ
５３、５４駆動部
５５微小駆動部
６０、６２、８０検出器
６１、６３、７１、７３、８１、９１信号線
７０、７２制御部
９０粗調制御部
１０１、１０２外部共振器
１１０基本波発生レーザ
１１１、１１２レーザ光
１２０非線形光学結晶
１３１、１３２凹面鏡
１３１ａ、１３２ａ反射面
１４１、１４２平面鏡
１４１ａ、１４２ａ反射面
１５０透過部品
１５３駆動部 1, 2, 3 Resonator 4 Light source 5 Inspection device 10 Fundamental wave generation lasers 11 and 12 Laser light 13 Total 14 Molten light 20 Nonlinear optical crystal 21 Other end surface 22 One end surface 23 Side surfaces 31 and 32 Concave mirrors 31a and 32a Reflecting surface 31b, 32b Back surface 41, 42 Flat mirror 41a, 42a Reflective surface 41b, 42b Back surface 51, 52 Linear stage 53, 54 Drive unit 55 Micro drive unit 60, 62, 80 Detector 61, 63, 71, 73, 81, 91 Signal line 70 72 Control unit 90 Coarse tuning control unit 101, 102 External resonator 110 Fundamental wave generation laser 111, 112 Laser beam 120 Nonlinear optical crystal 131, 132 Concave mirror 131a, 132a Reflective surface 141, 142 Plane mirror 141a, 142a Reflective surface 150 Transmission component 153 Drive unit

Claims

入射光の波長を変換する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶に前記入射光を入射させ、前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に配置された複数の凹面鏡及び複数の平面鏡と、
隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる駆動部と、
を備えた共振器。 A nonlinear optical crystal that converts the wavelength of incident light;
A plurality of concave mirrors and a plurality of plane mirrors disposed on an optical path for allowing the incident light to enter the nonlinear optical crystal and allowing the light emitted from the nonlinear optical crystal to enter the nonlinear optical crystal again;
Each of the adjacent plane mirrors while maintaining a constant angle between the reflection surface of each of the adjacent plane mirrors and the optical path between the adjacent plane mirrors so that the optical path between the adjacent plane mirrors translates. A drive unit for moving
With a resonator.

隣り合う前記平面鏡の一方を、前記一方に入射する光の光軸方向に移動させ、
隣り合う前記平面鏡の他方を、前記他方から出射する光の光軸方向に移動させる請求項１に記載の共振器。 One of the adjacent plane mirrors is moved in the optical axis direction of the light incident on the one,
The resonator according to claim 1, wherein the other of the adjacent plane mirrors is moved in an optical axis direction of light emitted from the other.

前記光路上の光の強度を検出する検出器と、
前記検出器からの信号により前記駆動部を制御する制御部と、
をさらに備えた請求項１または２に記載の共振器。 A detector for detecting the intensity of light on the optical path;
A control unit for controlling the driving unit by a signal from the detector;
The resonator according to claim 1, further comprising:

隣り合う前記平面鏡の少なくとも一方に設けられた微小駆動部をさらに備え、
前記制御部は、前記強度が大きくなるように前記微小駆動部を制御する請求項３に記載の共振器。 It further comprises a micro drive unit provided on at least one of the adjacent plane mirrors,
The resonator according to claim 3, wherein the control unit controls the minute driving unit so that the strength is increased.

前記入射光は、縦マルチモード光である請求項１〜４のいずれか一項に記載の共振器。 The resonator according to claim 1, wherein the incident light is longitudinal multimode light.

入射光の波長を変換する非線形光学結晶に対して前記入射光を入射させる工程と、
前記非線形光学結晶から出射させた光を再び前記非線形光学結晶に入射させる光路上に複数の凹面鏡及び複数の平面鏡を配置する工程と、
隣り合う前記平面鏡の間の前記光路が平行移動するように、隣り合う各前記平面鏡の反射面と、隣り合う前記平面鏡の間の前記光路との間の角度を一定に保ちながら隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程と、
を備えた共振方法。 Making the incident light incident on a nonlinear optical crystal that converts the wavelength of the incident light; and
Arranging a plurality of concave mirrors and a plurality of plane mirrors on an optical path for allowing the light emitted from the nonlinear optical crystal to enter the nonlinear optical crystal again;
Each of the adjacent plane mirrors while maintaining a constant angle between the reflection surface of each of the adjacent plane mirrors and the optical path between the adjacent plane mirrors so that the optical path between the adjacent plane mirrors translates. A step of moving
A resonance method comprising:

前記隣り合う各前記平面鏡を移動させる工程において、
前記光路上の光の強度に基づいて、隣り合う各前記平面鏡を移動させる請求項６に記載の共振方法。 In the step of moving each of the adjacent plane mirrors,
The resonance method according to claim 6, wherein each of the adjacent plane mirrors is moved based on the intensity of light on the optical path.

請求項１〜５のいずれか一項に記載の共振器で波長変換させた光を出射する光源。 The light source which radiate | emits the light wavelength-converted with the resonator as described in any one of Claims 1-5.

請求項８に記載の光源を備えた検査装置。 An inspection apparatus comprising the light source according to claim 8.