JP6418752B2 - Wavelength conversion device, container, and phase matching method - Google Patents

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Description

本発明は、波長変換装置及び位相整合方法に関し、特に各種のレーザ加工に用いられるレーザ光源装置に組み込まれる波長変換装置、収容容器及びその位相整合方法に関する。   The present invention relates to a wavelength conversion device and a phase matching method, and more particularly to a wavelength conversion device, a container, and a phase matching method thereof incorporated in a laser light source device used for various laser processing.

近年、レーザ光は様々な加工に用いられている。波長が５３２ｎｍから１０６４ｎｍ付近のレーザ光はエネルギー強度が大きく、金属やガラス等の切断または溶接等の各種の加工に好適に用いられている。また、波長が２００ｎｍから３５０ｎｍ付近の深紫外領域のレーザ光は電子材料や複合材料の加工に用いられている。   In recent years, laser light has been used for various processes. Laser light having a wavelength in the vicinity of 532 nm to 1064 nm has high energy intensity, and is suitably used for various processing such as cutting or welding of metal or glass. In addition, laser light in the deep ultraviolet region with a wavelength of 200 nm to 350 nm is used for processing electronic materials and composite materials.

近赤外領域よりも短い波長のレーザ光を出力するレーザ光源装置は、近赤外領域の波長のレーザ光を出力する種光源と、種光源から出力されるレーザ光を増幅する光増幅器と、光増幅器で増幅されたレーザ光の波長を目的とする波長に変換する非線形光学素子を備えて構成されている。   A laser light source device that outputs laser light having a shorter wavelength than the near infrared region includes a seed light source that outputs laser light having a wavelength in the near infrared region, an optical amplifier that amplifies the laser light output from the seed light source, A nonlinear optical element that converts the wavelength of the laser light amplified by the optical amplifier into a target wavelength is provided.

非線形光学素子として、例えば種光源から出力された波長１０６４ｎｍのレーザパルス光を波長５３２ｎｍに波長変換するＬＢＯ結晶（ＬｉＢ３Ｏ５）や、波長５３２ｎｍのパルス光を波長２６６ｎｍに波長変換するＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）等が用いられる。 As the nonlinear optical element, for example, an LBO crystal (LiB 3 O 5 ) that converts a laser pulse light having a wavelength of 1064 nm output from a seed light source to a wavelength of 532 nm, or a CLBO crystal that converts a pulse light of a wavelength of 532 nm to a wavelength of 266 nm ( CsLiB 6 O 10 ) or the like is used.

ＣＬＢＯ結晶のような非線形光学素子に長時間紫外線を照射し続けると、非線形光学素子の表面及び内部に光学損傷が生じて波長変換出力が低下するため、非線形光学素子を光軸と交差する平面上で移動させるステージを設けて、光学損傷が非線形光学素子に生じる前に、非線形光学素子への照射位置をずらすようにステージを移動させる波長変換装置が提案されている。   If a non-linear optical element such as a CLBO crystal is continuously irradiated with ultraviolet rays for a long time, optical damage occurs on the surface and inside of the non-linear optical element and the wavelength conversion output decreases, so that the non-linear optical element crosses the optical axis. A wavelength conversion device has been proposed in which a stage is moved so that the stage is moved so that the irradiation position on the nonlinear optical element is shifted before optical damage occurs in the nonlinear optical element.

一例として、特許文献１には、基本波を発生する基本波光源と、基本波の照射を受けて基本波を通過させ、基本波の波長を変換する非線形光学素子と、非線形光学素子が配置され、非線形光学素子中を通過する基本波の通過経路が変更されるように、非線形光学素子を位相整合条件が乱されない平面内で連続移動させる移動部とを備えた波長変換装置が提案されている。   As an example, Patent Document 1 includes a fundamental light source that generates a fundamental wave, a nonlinear optical element that receives the fundamental wave, passes the fundamental wave, and converts the wavelength of the fundamental wave, and a nonlinear optical element. A wavelength conversion device has been proposed that includes a moving unit that continuously moves the nonlinear optical element in a plane in which the phase matching condition is not disturbed so that the path of the fundamental wave passing through the nonlinear optical element is changed. .

特許文献２には、非線形光学素子の交換時間を大幅に短縮するとともに、アニール済の非線形光学素子を良好な状態で交換可能とすることを目的とした加工用レーザ装置が提案されている。   Patent Document 2 proposes a processing laser device that significantly shortens the replacement time of the nonlinear optical element and makes it possible to replace the annealed nonlinear optical element in a good state.

当該加工用レーザ装置は、非線形光学素子により高調波レーザ光を発生させ、該高調波レーザ光を被照射物に照射して、被照射物の孔あけ・マーキング等の除去作業を行うように構成され、非線形光学素子をアニールする機能を備え非線形光学素子を保持する結晶保持手段と、複数の結晶保持手段を支持し、該結晶保持手段をレーザ光の光路中に挿入、もしくはレーザ光の光路中から離脱させる挿入・離脱機構を備えていることを特徴とする複数の結晶保持装置を備えている。   The processing laser device is configured to generate harmonic laser light by a non-linear optical element, irradiate the irradiated object with the harmonic laser light, and perform removal work such as drilling and marking of the irradiated object. A crystal holding means for holding the nonlinear optical element having a function of annealing the nonlinear optical element and a plurality of crystal holding means, and the crystal holding means is inserted into the optical path of the laser beam, or in the optical path of the laser beam. A plurality of crystal holding devices are provided, which include an insertion / removal mechanism for detaching from the crystal.

特開２０１０−１２８１１９号公報JP 2010-128119 A 特開２００１−６６６５４号公報JP 2001-66654 A

例えば、入射面が数ｍｍ角で光の伝播方向に十数ｍｍの直方体形状の非線形光学素子に、数ナノ秒のパルス幅で０．２〜０．３ｍｍのビーム径のレーザパルス光が入射し、入射スポット当り数千時間程度照射する場合には、数年で寿命となるので、数年単位で非線形光学素子を交換すればよい。   For example, laser pulse light having a beam diameter of 0.2 to 0.3 mm with a pulse width of several nanoseconds is incident on a nonlinear optical element of a rectangular parallelepiped shape with an incident surface of several mm square and in the light propagation direction. When irradiation is performed for about several thousand hours per incident spot, the lifetime is reached in several years, so the nonlinear optical element may be replaced every several years.

しかし、同じビーム径であっても数ピコ秒とパルス幅が短いレーザパルス光ではピークパワーがそれだけ増し、入射スポット当り数時間の照射で非線形光学素子に光学損傷が発生するようになるため、パルス幅が数ナノ秒のレーザパルス光と比較すると極めて短い時間で寿命となり、非線形光学素子の交換頻度が増すという問題があった。尚、ピークパワーとはパルスエネルギーをパルス幅で割った値をいう。   However, even with the same beam diameter, laser pulse light with a short pulse width of several picoseconds increases the peak power, and optical damage occurs in nonlinear optical elements due to irradiation for several hours per incident spot. Compared with laser pulse light having a width of several nanoseconds, there is a problem that the lifetime is shortened in an extremely short time, and the replacement frequency of the nonlinear optical element is increased. The peak power means a value obtained by dividing the pulse energy by the pulse width.

そこで、本願発明者らは、非線形光学素子に入射するレーザパルス光のビーム径を拡径して単位面積当たりのパワーを低減させることで、非線形光学素子の寿命を延ばすような方法を試行している。非線形光学素子の寿命が単位面積当たりのパワーと反比例するという特性に基づいて、同じピークパワーのレーザパルス光であっても、単位面積当たりのパワーを下げることで非線形光学素子の寿命が飛躍的に延びると考えられるためである。   Therefore, the inventors of the present application have tried a method that extends the lifetime of the nonlinear optical element by expanding the beam diameter of the laser pulse light incident on the nonlinear optical element and reducing the power per unit area. Yes. Based on the characteristic that the lifetime of the nonlinear optical element is inversely proportional to the power per unit area, the lifetime of the nonlinear optical element can be drastically reduced by reducing the power per unit area even for laser pulsed light with the same peak power. It is because it is thought that it extends.

しかし、単位面積当たりのパワーが低減しても、パルス幅が数ナノ秒のレーザパルス光と比較して非線形光学素子の寿命が短くなることは避けられず、非線形光学素子の交換頻度が増すと、その際の光軸調整作業等の煩雑なメンテナンス作業が増すという問題があった。   However, even if the power per unit area is reduced, it is unavoidable that the lifetime of the nonlinear optical element is shortened compared to the laser pulse light having a pulse width of several nanoseconds. In this case, there is a problem that complicated maintenance work such as optical axis adjustment work is increased.

上述の特許文献２に記載された結晶保持装置によれば、予め結晶保持装置に複数の非線形光学素子を配置することができるので、結晶交換のためのメンテナンス作業が軽減できると考えられる。   According to the crystal holding device described in Patent Document 2 described above, since a plurality of nonlinear optical elements can be arranged in the crystal holding device in advance, it is considered that maintenance work for crystal exchange can be reduced.

しかしながら、特許文献２に記載された結晶保持装置は、非線形光学素子が収容された結晶ホルダを扉で仕切られた筐体に個別に設置する必要があり、各扉を開けて使用済みの線形光学結晶を個別に交換し、位相整合角を個別に手動調整する必要があり、結晶交換のためのメンテナンス作業を軽減されるような構成ではなく、また複数の非線形光学素子が収容された結晶ホルダを設置するための大きな空間が必要となり、個々に温度調整用の加熱装置が必要になる等、装置が大型且つ複雑になるという問題があった。   However, the crystal holding device described in Patent Document 2 requires that the crystal holder in which the nonlinear optical element is accommodated be individually installed in a housing partitioned by a door. It is necessary to replace the crystals individually and manually adjust the phase matching angle individually, so that the maintenance work for replacing the crystals is not reduced, and a crystal holder containing a plurality of nonlinear optical elements is installed. There is a problem that the apparatus becomes large and complicated, such as a large space for installation and a heating device for adjusting the temperature individually.

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、大きなピークパワーのレーザパルス光を出力することを可能としながらも、非線形光学素子の交換頻度を低減するとともに交換作業が容易な小型の波長変換装置、収容容器及びその位相整合方法を提供する点にある。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, an object of the present invention is a compact wavelength conversion device that can output laser pulse light with a large peak power, and can reduce the frequency of replacement of nonlinear optical elements and can be easily replaced. The object is to provide a container and a phase matching method thereof.

上述の目的を達成するため、本発明による波長変換装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、入射レーザ光の波長を変換する非線形光学素子を備えている波長変換装置であって、変換波長が等しい複数の非線形光学素子を載置する載置部を備えた収容部と、前記収容部に収容された各非線形光学素子を前記入射レーザ光の光軸と直交する方向に移動させる移動機構と、を備え、前記収容部が前記移動機構を介して本体装置に着脱自在に取り付けられ、前記収容部に各非線形光学素子が収容された状態で、前記移動機構により前記入射レーザ光の波長を変換する非線形光学素子が何れかの非線形光学素子から他の非線形光学素子に切替使用可能に構成されるとともに当該複数の非線形光学素子が一括して取替可能に構成されている点にある。 In order to achieve the above object, a first characteristic configuration of a wavelength conversion device according to the present invention includes a nonlinear optical element that converts the wavelength of incident laser light as described in claim 1 of the claims. A wavelength conversion device, a storage unit including a plurality of nonlinear optical elements having the same conversion wavelength , and each nonlinear optical element stored in the storage unit as an optical axis of the incident laser light A moving mechanism for moving in an orthogonal direction, the moving part being detachably attached to the main body device via the moving mechanism, and the nonlinear optical element being housed in the containing part. wherein the plurality of non-linear optical element with non-linear optical element is configured to be switchable used from any of the non-linear optical element other nonlinear optical element for converting the wavelength of the incident laser beam is collectively replaceably by There is the point that has been made.

上述の構成によれば、使用済みの複数の非線形光学素子が収容された収容部を装置本体から取り外し、未使用の複数の非線形光学素子が載置部に配置された収容部を装置本体に装着することによって、装置本体に設置される変換波長が等しい複数の非線形光学素子を一括して取り替えることができるようになり、交換作業が極めて容易になる。 According to the above-described configuration, the housing portion in which a plurality of used nonlinear optical elements are housed is removed from the apparatus main body, and the housing section in which the plurality of unused nonlinear optical elements are arranged on the mounting portion is attached to the apparatus body. By doing so, it becomes possible to replace a plurality of nonlinear optical elements having the same conversion wavelength installed in the apparatus main body at once, and the replacement work becomes extremely easy.

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記載置部は少なくとも各非線形光学素子を位置決め区画する金属製の区画部材を備え、前記区画部材に接触配置された熱源の熱が前記区画部材を介して各非線形光学素子に伝達可能に構成されている点にある。   As described in claim 2, the second characteristic configuration includes, in addition to the first characteristic configuration described above, the placement unit includes a metal partition member that positions and partitions at least each nonlinear optical element, The heat of the heat source arranged in contact with the partition member can be transmitted to each nonlinear optical element via the partition member.

上述の構成によれば、載置部に備えた金属製の区画部材によって区画された領域に複数の非線形光学素子が個別に位置決め配置され、さらに当該金属製の区画部材に接触配置された熱源によって、各非線形光学素子に温度ばらつきが発生しないように、各非線形光学素子が所定の温度にほぼ均一に加熱されるようになる。   According to the above-described configuration, the plurality of nonlinear optical elements are individually positioned and arranged in the region partitioned by the metal partition member provided in the mounting unit, and further, by the heat source disposed in contact with the metal partition member. The nonlinear optical elements are heated almost uniformly to a predetermined temperature so that temperature variations do not occur in the nonlinear optical elements.

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記移動機構は、前記入射レーザ光の光軸と直交する方向に各非線形光学素子を移動させるステージを備え、前記ステージを介して前記収容部が前記装置本体に着脱自在に取り付けられ、前記ステージを基準にして各非線形光学素子のＣ軸と入射光の光軸との成す角度を機械的に調整可能な角度調整機構が設けられている点にある。 In the third feature configuration, as described in claim 3, in addition to the second feature configuration described above, the moving mechanism is configured to move each nonlinear optical element in a direction perpendicular to the optical axis of the incident laser beam. A stage to be moved, and the accommodating portion is detachably attached to the apparatus main body through the stage, and an angle formed between the C axis of each nonlinear optical element and the optical axis of incident light with respect to the stage as a machine. The angle adjustment mechanism which can be adjusted automatically is provided.

角度調整機構を介して収容部がステージに取り付けられることによって、収容部に収容された各非線形光学素子のＣ軸と入射光の光軸との成す角度が一体的に調整され、複数の非線形光学素子が入射光の光軸に対して直交する方向に移動可能になる。   By attaching the accommodating portion to the stage via the angle adjusting mechanism, the angle formed by the C axis of each nonlinear optical element accommodated in the accommodating portion and the optical axis of the incident light is integrally adjusted, and a plurality of nonlinear optical elements are adjusted. The element can move in a direction perpendicular to the optical axis of the incident light.

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、各非線形光学素子を位相整合させるための温度条件を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された温度条件に基づいて前記熱源を制御して、各非線形光学素子を位相整合させる制御部を備えている点にある。 In the fourth feature configuration, as described in claim 4, in addition to the third feature configuration described above, a storage unit that stores a temperature condition for phase-matching each nonlinear optical element, and the storage unit The heat source is controlled based on the temperature condition stored in the above, and a control unit for phase-matching each nonlinear optical element is provided.

各制御部は非線形光学素子が位相整合するための温度条件を記憶部から読み出して、入射光に対応する非線形光学素子の位相整合条件が満たされるように熱源を制御するので、使用する非線形光学素子が切り替わる際に位相整合角を機械的に調整するような時間の掛かる処理を行なう必要がなく、温度調整制御のみで速やかに非線形光学素子の位相整合条件を整えることができる。また、第三の特徴構成を備える場合には、例えば、角度調整機構を介して複数の非線形光学素子のそれぞれ異なる位相整合角の中間の角度に予め調整しておくことによって、さらに速やかに非線形光学素子の位相整合条件を整えることができる。   Each control unit reads the temperature condition for the nonlinear optical element to be phase-matched from the storage unit, and controls the heat source so that the phase matching condition of the nonlinear optical element corresponding to the incident light is satisfied. Therefore, it is not necessary to perform time-consuming processing such as mechanically adjusting the phase matching angle at the time of switching, and the phase matching condition of the nonlinear optical element can be quickly adjusted only by temperature adjustment control. Further, when the third characteristic configuration is provided, for example, by adjusting in advance to an intermediate angle between different phase matching angles of the plurality of nonlinear optical elements via the angle adjusting mechanism, the nonlinear optics can be more quickly performed. The phase matching condition of the element can be adjusted.

本発明による収容容器の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、複数の非線形光学素子が収容され、上述した第一から第四の何れかの特徴構成を備えた波長変換装置に着脱可能に取り付けられる収容容器であって、一側面に光学素子を備えた入射光学窓が形成され、対向面に出射窓が形成されるとともに何れかの側面にパージガス通流口が形成され、前記パージガス通流口から流入したパージガスが前記出射窓から流出するように構成された収容部ケーシングと、前記収容部ケーシングを覆う蓋体と、前記入射光学窓と出射窓の間に複数の非線形光学素子が載置されるように、前記収容部ケーシングに着脱可能に固定された載置部と、前記出射窓及びパージガス通流口を開閉可能に閉塞する閉塞部材と、を備えている点にある。 The characteristic configuration of the receiving container according to the present invention is, as described in the fifth aspect of the present invention, accommodating a plurality of nonlinear optical elements, and is detachable from the wavelength conversion device having any one of the first to fourth characteristic configurations described above. An incident optical window having an optical element is formed on one side surface, an exit window is formed on the opposite surface, and a purge gas flow port is formed on one of the side surfaces. and configured accommodating casing as purge gas which has flowed from the flow inlet flows out from the exit window, a lid for covering the accommodating casing, multiple non-linear optical element between said input optical window and an exit window It is in the point provided with the mounting part detachably fixed to the said housing | casing part casing so that it may be mounted, and the obstruction | occlusion member which obstruct | occludes the said emission window and purge gas flow opening so that opening and closing is possible.

収容部ケーシングに形成された入射光学窓と出射窓との間に複数の非線形光学素子が収容され、蓋体及び閉塞部材で密閉状態が実現できるので、湿度や外気の影響を受けやすい非線形光学素子であっても、それらの影響を受けることなく安全に輸送・運搬することができる。しかも波長変換装置に収容容器ごと着脱できるので非線形光学素子の交換作業が円滑に行なえ、波長変換装置に装着された後には、パージガス通流口から流入したパージガスが収容部ケーシング内を通流した後出射窓から流出するので常に非線形光学素子がクリーンな状態に維持される。 Nonlinear optical element of the multiple is accommodated between the housing casing the formed incident optical window and the exit window, since it closed state realized in the lid and closure member, susceptible nonlinear optical effects of humidity and ambient air Even elements can be safely transported and transported without being affected by them. Moreover, since the entire container can be attached to and detached from the wavelength converter, the replacement of the nonlinear optical element can be performed smoothly, and after the purge gas that has flowed in from the purge gas flow port has passed through the container casing after being attached to the wavelength converter, Since it flows out from the exit window, the nonlinear optical element is always kept clean.

本発明による位相整合方法の第一の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述した第四の特徴構成を備えた波長変換装置の位相整合方法であって、前記収容部を前記ステージに装着する装着工程と、前記特定の非線形光学素子に調整用のレーザ光を入射させてその波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する第１微調整工程と、他の非線形光学素子に前記調整用のレーザ光が入射するように前記ステージを移動させて、その波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する工程を、他の全ての非線形光学素子に適用する第２微調整工程と、前記第１微調整工程及び第２微調整工程で得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶する記憶工程と、を含む点にある。 The first characteristic configuration of the phase matching method according to the present invention is the phase matching method of the wavelength conversion device having the fourth characteristic configuration described above, as described in claim 6, wherein the housing portion is the stage. A first fine adjustment step of adjusting the heat source so that an adjustment laser beam is incident on the specific nonlinear optical element and its wavelength conversion output shows a maximum value, and another nonlinear optical The step of moving the stage so that the laser beam for adjustment enters the element and adjusting the heat source so that the wavelength conversion output shows the maximum value is applied to all other nonlinear optical elements. 2 fine adjustment steps, and a storage step of storing the adjustment temperature obtained in the first fine adjustment step and the second fine adjustment step in the storage unit in association with each nonlinear optical element.

収容部をステージに装着した後に、第１微調整工程で波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する。第１微調整工程と同じ処理を他の非線形光学素子に対しても行なう第２微調整工程を実行し、得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶することで、その後、実際に各非線形光学素子を用いる際に、記憶部に記憶された調整温度に調整すれば、各非線形光学素子で波長変換出力が最大値を示すように調整できるようになる。   After the housing portion is mounted on the stage, the heat source is adjusted so that the wavelength conversion output shows the maximum value in the first fine adjustment step. By performing a second fine adjustment step in which the same processing as the first fine adjustment step is performed on other nonlinear optical elements, and storing the obtained adjustment temperature in the storage unit in association with each nonlinear optical element, Thereafter, when each nonlinear optical element is actually used, if the adjustment temperature is adjusted to the adjustment temperature stored in the storage unit, the wavelength conversion output can be adjusted to the maximum value by each nonlinear optical element.

同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述した第四の特徴構成を備えた波長変換装置の位相整合方法であって、前記収容部を前記ステージに装着する装着工程と、前記特定の非線形光学素子に調整用のレーザ光を入射させてその波長変換出力が最大値を示すように前記角度調整機構を調整する粗調整工程と、前記粗調整工程後の波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する第１微調整工程と、他の非線形光学素子に前記調整用のレーザ光が入射するように前記ステージを移動させて、その波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する工程を、他の全ての非線形光学素子に適用する第２微調整工程と、前記第１微調整工程及び第２微調整工程で得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶する記憶工程と、を含む点にある。 The second characteristic configuration is a phase matching method for a wavelength conversion device having the fourth characteristic configuration described above, as described in claim 7, and a mounting step of mounting the accommodating portion on the stage; A coarse adjustment step of adjusting the angle adjustment mechanism so that the adjustment laser beam is incident on the specific nonlinear optical element and the wavelength conversion output thereof shows a maximum value; and a wavelength conversion output after the coarse adjustment step. A first fine adjustment step of adjusting the heat source to show the maximum value, and the stage is moved so that the laser beam for adjustment is incident on another nonlinear optical element, and the wavelength conversion output reaches the maximum value. As shown, the step of adjusting the heat source is applied to all other nonlinear optical elements, the second fine adjustment step, and the adjustment temperatures obtained in the first fine adjustment step and the second fine adjustment step are used for each nonlinear optical. Store in the storage unit in association with the element In that it includes a storage step, the that.

収容部をステージに装着した後に、粗調整工程で波長変換出力が最大値を示すように角度調整機構を用いて機械的に位相整合角を粗調整し、さらに第１微調整工程で波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する。第１微調整工程と同じ処理を他の非線形光学素子に対しても行なう第２微調整工程を実行し、得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶することで、その後、実際に各非線形光学素子を用いる際に、記憶部に記憶された調整温度に調整すれば、各非線形光学素子で波長変換出力が最大値を示すように調整できるようになる。事前に粗調整工程を実行することで、その後の熱源調整で速やかに位相整合状態を確保することができるようになる。   After mounting the housing portion on the stage, the phase adjustment angle is mechanically coarsely adjusted using an angle adjustment mechanism so that the wavelength conversion output shows the maximum value in the coarse adjustment step, and then the wavelength conversion output in the first fine adjustment step. The heat source is adjusted so that shows a maximum value. By performing a second fine adjustment step in which the same processing as the first fine adjustment step is performed on other nonlinear optical elements, and storing the obtained adjustment temperature in the storage unit in association with each nonlinear optical element, Thereafter, when each nonlinear optical element is actually used, if the adjustment temperature is adjusted to the adjustment temperature stored in the storage unit, the wavelength conversion output can be adjusted to the maximum value by each nonlinear optical element. By executing the rough adjustment step in advance, the phase matching state can be quickly secured by the subsequent heat source adjustment.

同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記記憶工程の後に、前記熱源を介して任意の非線形光学素子を前記所定の目標温度に調整する第２温度調整工程と、各非線形光学素子に対応付けられた調整温度を前記記憶部から読み出す温度読み出し工程と、波長変換対象となる非線形光学素子を、前記熱源を介して前記温度読み出し工程で読み出された調整温度に調整する第３温度調整工程と、前記第３温度調整工程で温度が調整された後に当該非線形光学素子に入射光を入射させて波長変換する波長変換工程と、を含む点にある。   According to the third feature configuration, as described in claim 8, in addition to the first or second feature configuration described above, after the storage step, an arbitrary nonlinear optical element is placed through the heat source with the predetermined feature. A second temperature adjustment step for adjusting to the target temperature, a temperature reading step for reading the adjustment temperature associated with each nonlinear optical element from the storage unit, and a nonlinear optical element to be subjected to wavelength conversion via the heat source A third temperature adjusting step for adjusting to the adjustment temperature read in the temperature reading step; and wavelength conversion for converting the wavelength by making incident light incident on the nonlinear optical element after the temperature is adjusted in the third temperature adjusting step. And a process.

波長変換光を出力する際には、先ず、第２温度調整工程で各非線形光学素子が所定の目標温度に調整される。さらに、温度読み出し工程で上述の各調整工程を経て得られた各非線形光学素子に対する位相整合のための調整温度が記憶部から読み出され、第３温度調整工程では波長変換処理を行なう非線形光学素子の温度が温度読み出し工程で読み出された温度に調整され、位相整合条件が整えられる。その後、波長変換工程が実行される。従って、非線形光学素子を切替える際に、波長変換出力に基づく温度調整制御を行なう必要が無くなり、速やかに動作させることができるようになる。   When outputting the wavelength-converted light, first, each nonlinear optical element is adjusted to a predetermined target temperature in the second temperature adjustment step. Further, an adjustment temperature for phase matching for each nonlinear optical element obtained through the above-described adjustment steps in the temperature reading step is read out from the storage unit, and the nonlinear optical element that performs wavelength conversion processing in the third temperature adjustment step Is adjusted to the temperature read in the temperature reading step, and the phase matching condition is adjusted. Then, a wavelength conversion process is performed. Accordingly, when switching the nonlinear optical element, it is not necessary to perform temperature adjustment control based on the wavelength conversion output, and it is possible to operate quickly.

以上説明した通り、本発明によれば、大きなピークパワーのレーザパルス光を出力することを可能としながらも、非線形光学素子の交換頻度を低減するとともに交換作業が容易な小型の波長変換装置、収容容器及びその位相整合方法を提供することができるようになった。   As described above, according to the present invention, it is possible to output a laser pulse light having a large peak power, while reducing the frequency of replacement of the nonlinear optical element and accommodating a small wavelength conversion device that can be easily replaced. A container and its phase matching method can be provided.

レーザ光源装置の機能ブロック構成図Functional block diagram of the laser light source device （ａ）は非線形光学素子に入射するレーザ光の従来のビーム径及びビームの入射位置の移動軌跡の説明図、（ｂ）はレーザ光のビーム径を長円または楕円形に拡径した場合のビーム径及びビームの入射位置の移動軌跡の説明図、（ｃ）レーザ光のビーム径を真円に拡径した場合のビーム径及びビームの入射位置の移動軌跡の説明図、（ｄ），（ｅ）は複数の非線形光学素子に対するビーム径及びビームの入射位置の移動軌跡の説明図(A) is explanatory drawing of the conventional beam diameter of the laser beam which injects into a nonlinear optical element, and the movement locus | trajectory of the incident position of a beam, (b) is the case where the beam diameter of a laser beam is expanded to an ellipse or an ellipse. Explanatory drawing of the movement trajectory of the beam diameter and the incident position of the beam, (c) Explanatory drawing of the moving trajectory of the beam diameter and the incident position of the beam when the beam diameter of the laser beam is expanded to a perfect circle, (d), ( e) Explanatory drawing of the movement trajectory of the beam diameter and the incident position of the beam for a plurality of nonlinear optical elements （ａ）はケーシングに蓋体が取り付けられた状態の波長変換装置の平面図、（ｂ）はケーシングから蓋体の一部が外された状態の波長変換装置の平面図(A) is a plan view of the wavelength conversion device with the lid attached to the casing, and (b) is a plan view of the wavelength conversion device with a portion of the lid removed from the casing. （ａ）はケーシングから全ての蓋体が外された状態の波長変換装置の平面図、（ｂ）は波長変換装置に注入されるパージガスの通流経路の説明図(A) is a plan view of the wavelength conversion device with all the lids removed from the casing, and (b) is an explanatory diagram of the flow path of the purge gas injected into the wavelength conversion device. 非線形光学素子の収容部から蓋体が外された状態の平面図The top view of the state which removed the cover from the accommodating part of the nonlinear optical element （ａ）は位相整合角の説明図、（ｂ）はステージへの収容部の取付構造の説明図、（ｃ）は位相整合角の角度調整機構の説明図(A) is explanatory drawing of a phase matching angle, (b) is explanatory drawing of the attachment structure of the accommodating part to a stage, (c) is explanatory drawing of the angle adjustment mechanism of a phase matching angle. （ａ），（ｂ）は非線形光学素子の載置部への収容構造の説明図(A), (b) is explanatory drawing of the accommodation structure to the mounting part of a nonlinear optical element （ａ），（ｂ）は出射用光学窓の説明図(A), (b) is explanatory drawing of the optical window for output 位相整合方法を示すフローチャートFlow chart showing phase matching method （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は非線形光学素子の載置部への収容構造の別実施形態を示す説明図(A), (b), (c), (d) is explanatory drawing which shows another embodiment of the accommodation structure to the mounting part of a nonlinear optical element.

以下、本発明による波長変換装置、収容容器及び位相整合方法が具現化されたレーザ光源装置の実施形態を説明する。図１には、レーザ光源装置１の一例となる構成が示されている。レーザ光源装置１は、光源部１Ａと、ファイバ増幅部１Ｂと、固体増幅部１Ｃと、波長変換部１Ｄとが光軸Ｌに沿って配置され、さらに光源部１Ａや波長変換部１Ｄ等を制御する制御部１００を備えて構成されている。   Hereinafter, embodiments of a laser light source device in which a wavelength conversion device, a container, and a phase matching method according to the present invention are embodied will be described. FIG. 1 shows an exemplary configuration of the laser light source device 1. In the laser light source device 1, a light source unit 1A, a fiber amplification unit 1B, a solid amplification unit 1C, and a wavelength conversion unit 1D are arranged along the optical axis L, and further control the light source unit 1A, the wavelength conversion unit 1D, and the like. The control unit 100 is configured to be configured.

光源部１Ａには、種光源１０と、種光源用のドライバＤ１と、光アイソレータＩＳＬ１等を備えている。ファイバ増幅部１Ｂには、それぞれレーザダイオードで構成される励起用光源２１，３１及び合波器２２，３２を備えた二段のファイバ増幅器２０，３０と、光アイソレータＩＳＬ２，ＩＳＬ３と、光スイッチ素子４０等を備えている。また、ファイバ増幅器２０の後段にはバンドパスフィルタＢＰＦ１を備えている。   The light source unit 1A includes a seed light source 10, a seed light source driver D1, an optical isolator ISL1, and the like. The fiber amplifying unit 1B includes two-stage fiber amplifiers 20 and 30 each having excitation light sources 21 and 31 and multiplexers 22 and 32 each composed of a laser diode, optical isolators ISL2 and ISL3, and an optical switch element. 40 etc. Further, a band pass filter BPF1 is provided in the subsequent stage of the fiber amplifier 20.

固体増幅部１Ｃには、固体増幅器５０と、反射ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、レンズＬ１，コリメータＣＬ２等を備えている。波長変換部１Ｄは、第１波長変換部１Ｅ及び第２波長変換部１Ｆで構成され、それぞれに非線形光学素子６０，７０を備えている。第２波長変換部１Ｆは本発明による波長変換装置となる。   The solid-state amplifier 1C includes a solid-state amplifier 50, reflection mirrors M1, M2, and M3, a lens L1, a collimator CL2, and the like. The wavelength conversion unit 1D includes a first wavelength conversion unit 1E and a second wavelength conversion unit 1F, and includes nonlinear optical elements 60 and 70, respectively. The second wavelength conversion unit 1F is a wavelength conversion device according to the present invention.

光源部１Ａとファイバ増幅部１Ｂと固体増幅部１Ｃとがアルミ等で構成される一つの金属ケースに収容され、波長変換部１Ｄが別の金属ケースに収容され、さらに波長変換部１Ｄの金属ケースに第２波長変換部１Ｆがさらに別の金属ケースに収容されている。尚、各ケースに収容される機能ブロック１Ａ〜１Ｄの区分けは特に制限されることはないが、第２波長変換部１Ｆは内部に収容される非線形光学素子の特性等によりパージガスによりパージ可能な金属ケースに収容されている必要がある。   The light source unit 1A, the fiber amplification unit 1B, and the solid amplification unit 1C are accommodated in one metal case made of aluminum or the like, the wavelength conversion unit 1D is accommodated in another metal case, and the metal case of the wavelength conversion unit 1D. In addition, the second wavelength conversion unit 1F is accommodated in another metal case. The division of the functional blocks 1A to 1D accommodated in each case is not particularly limited, but the second wavelength conversion unit 1F is a metal that can be purged with a purge gas depending on the characteristics of the nonlinear optical element accommodated therein. Must be contained in a case.

種光源１０から出力された波長１０６４ｎｍのレーザパルス光（以下、単に「パルス光」とも記す。）が二段のファイバ増幅器２０，３０で増幅され、さらに一段の固体増幅器５０で所望のレベルまで増幅される。固体増幅器５０で増幅されたパルス光は非線形光学素子６０で波長５３２ｎｍに波長変換され、さらに非線形光学素子７０で波長２６６ｎｍに波長変換されて出力される。   Laser pulse light with a wavelength of 1064 nm output from the seed light source 10 (hereinafter also simply referred to as “pulse light”) is amplified by the two-stage fiber amplifiers 20 and 30 and further amplified to a desired level by the one-stage solid-state amplifier 50. Is done. The pulsed light amplified by the solid-state amplifier 50 is wavelength-converted to a wavelength of 532 nm by the nonlinear optical element 60 and further wavelength-converted to a wavelength of 266 nm by the nonlinear optical element 70 and output.

種光源１０として単一縦モードのレーザ光を出力する分布帰還型レーザダイオード（以下、「ＤＦＢレーザ」と記す。）が用いられ、ゲインスイッチング法を適用する制御部１００から出力される制御信号によって、ＤＦＢレーザから単発または数メガヘルツ以下の所望の周波数で、数百ピコ秒以下の所望のパルス幅のパルス光が出力される。   A distributed feedback laser diode (hereinafter referred to as “DFB laser”) that outputs a single longitudinal mode laser beam is used as the seed light source 10, and is controlled by a control signal output from the control unit 100 to which the gain switching method is applied. From the DFB laser, pulse light having a desired pulse width of several hundred picoseconds or less is output at a desired frequency of one shot or several megahertz or less.

種光源１０から出力された数ピコジュールから数百ピコジュールのパルスエネルギーのパルス光が、ファイバ増幅器２０，３０及び固体増幅器５０によって最終的に数十マイクロジュールから数十ミリジュールのパルスエネルギーのパルス光に増幅された後に、二段の非線形光学素子６０，７０に入力されることによって波長２６６ｎｍの深紫外線に波長変換される。   Pulse light having a pulse energy of several picojoules to several hundred picojoules output from the seed light source 10 is finally pulsed by the fiber amplifiers 20 and 30 and the solid-state amplifier 50 with a pulse energy of several tens of microjoules to several tens of millijoules. After being amplified to light, it is converted into deep ultraviolet rays having a wavelength of 266 nm by being input to the two-stage nonlinear optical elements 60 and 70.

種光源１０から出力されたパルス光は、光アイソレータＩＳＬ１を介して、初段のファイバ増幅器２０で増幅される。ファイバ増幅器２０，３０として、所定波長（例えば９７５ｎｍ）の励起用光源２１で励起されるイッテルビウム（Ｙｂ）添加ファイバ増幅器等の希土類添加光ファイバが用いられる。このようなファイバ増幅器２０の反転分布の寿命はミリ秒の位数であるため、励起用光源２１で励起されたエネルギーは１キロヘルツ以上の周波数のパルス光に効率的に転移されるようになる。   The pulsed light output from the seed light source 10 is amplified by the first-stage fiber amplifier 20 via the optical isolator ISL1. As the fiber amplifiers 20 and 30, rare earth-doped optical fibers such as ytterbium (Yb) -doped fiber amplifiers pumped by a pumping light source 21 having a predetermined wavelength (for example, 975 nm) are used. Since the lifetime of the inversion distribution of the fiber amplifier 20 is in the order of milliseconds, the energy excited by the excitation light source 21 is efficiently transferred to pulsed light having a frequency of 1 kilohertz or more.

初段のファイバ増幅器２０で約３０デシベル増幅されたパルス光は、光アイソレータＩＳＬ２を介して後段のファイバ増幅器３０に入力されて約２５デシベル増幅される。後段のファイバ増幅器３０で増幅されたパルス光は、コリメータＣＬ１によってビーム成形され、光アイソレータＩＳＬ３，ＩＳＬ４を通過した後に固体増幅器５０に導かれて約２５デシベル増幅される。   The pulse light amplified by about 30 dB by the first-stage fiber amplifier 20 is input to the subsequent-stage fiber amplifier 30 via the optical isolator ISL2 and amplified by about 25 dB. The pulsed light amplified by the subsequent fiber amplifier 30 is beam-shaped by the collimator CL1, passes through the optical isolators ISL3 and ISL4, and is then guided to the solid-state amplifier 50 to be amplified by about 25 decibels.

コリメータＣＬ１と固体増幅器５０との間には、音響光学素子が組み込まれ光スイッチ素子４０として機能する音響光学変調器ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）、一対の反射ミラーＭ１，Ｍ２が配置され、反射ミラーＭ１，Ｍ２間には固体増幅器５０で増幅されたパルス光を非線形光学素子６０に導く光アイソレータＩＳＬ４が配置されている。   Between the collimator CL1 and the solid-state amplifier 50, an acousto-optic modulator AOM (Acousto-Optic Modulator) that incorporates an acousto-optic element and functions as the optical switch element 40, and a pair of reflecting mirrors M1 and M2 are disposed. An optical isolator ISL4 that guides the pulsed light amplified by the solid-state amplifier 50 to the nonlinear optical element 60 is disposed between M1 and M2.

尚、上述の光アイソレータＩＳＬ１〜ＩＳＬ４は、何れも磁気光学効果を利用して順方向と逆方向で偏光面を逆方向に回転させることで戻り光を遮断する偏光依存型の光アイソレータであり、光軸に沿って上流側に配置された各光学素子が、高強度の戻り光によって熱破壊されることを回避する等のために設けられている。   The optical isolators ISL1 to ISL4 described above are polarization-dependent optical isolators that block the return light by rotating the polarization plane in the reverse direction and the reverse direction using the magneto-optic effect, Each optical element disposed on the upstream side along the optical axis is provided for avoiding thermal destruction by high-intensity return light.

固体増幅器５０としてＮｄ：ＹＶＯ４結晶やＮｄ：ＹＡＧ結晶等の固体レーザ媒体が好適に用いられる。発光波長８０８ｎｍまたは８８８ｎｍのレーザダイオードで構成される励起用光源５１から出力され、コリメータＣＬ２によってビーム成形された励起光によって固体レーザ媒体が励起されるように構成されている。   As the solid-state amplifier 50, a solid-state laser medium such as Nd: YVO4 crystal or Nd: YAG crystal is preferably used. The solid-state laser medium is configured to be excited by the excitation light output from the excitation light source 51 including a laser diode having an emission wavelength of 808 nm or 888 nm and beam-formed by the collimator CL2.

光スイッチ素子４０を通過したパルス光は、反射ミラーＭ１，Ｍ２を経由して固体増幅器５０に入射して増幅された後に、さらに反射ミラーＭ３で反射されて固体増幅器５０に再入射して再度増幅される。つまり、固体増幅器５０の往路及び復路でそれぞれ増幅されるように構成されている。尚、レンズＬ１はビーム整形用である。   The pulsed light that has passed through the optical switch element 40 is incident on the solid-state amplifier 50 through the reflection mirrors M1 and M2 and amplified, and then reflected by the reflection mirror M3 and re-enters the solid-state amplifier 50 to be amplified again. Is done. That is, it is configured to be amplified on the forward path and the return path of the solid-state amplifier 50. The lens L1 is for beam shaping.

固体増幅器５０で増幅されたパルス光は反射ミラーＭ２、光アイソレータＩＳＬ４で反射されて波長変換部１Ｄの非線形光学素子６０，７０に入射して所望の波長に変換された後に出力される。   The pulsed light amplified by the solid-state amplifier 50 is reflected by the reflection mirror M2 and the optical isolator ISL4, is incident on the nonlinear optical elements 60 and 70 of the wavelength conversion unit 1D, is converted to a desired wavelength, and is output.

第１波長変換部１Ｅには非線形光学素子６０であるＬＢＯ結晶（ＬｉＢ３Ｏ５）が組み込まれ、第２波長変換部１Ｆには非線形光学素子７０であるＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）が組み込まれている。種光源１０から出力された波長１０６４ｎｍのパルス光が非線形光学素子６０で波長５３２ｎｍに波長変換され、さらに非線形光学素子７０で波長２６６ｎｍに波長変換される。 The first wavelength conversion unit 1E incorporates an LBO crystal (LiB 3 O 5 ) that is a nonlinear optical element 60, and the second wavelength conversion unit 1F incorporates a CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) that is a nonlinear optical element 70. It is. The pulse light having a wavelength of 1064 nm output from the seed light source 10 is wavelength-converted to a wavelength of 532 nm by the nonlinear optical element 60, and further wavelength-converted to a wavelength of 266 nm by the nonlinear optical element 70.

反射ミラーＭ４，Ｍ８は非線形光学素子６０から出力される波長１０６４ｎｍのパルス光を分離するためのフィルタとして機能し、反射ミラーＭ６は非線形光学素子７０から出力される波長５３２ｎｍのパルス光を分離するためのフィルタとして機能し、分離されたパルス光はそれぞれ光ダンパで減衰される。   The reflection mirrors M4 and M8 function as a filter for separating pulsed light with a wavelength of 1064 nm output from the nonlinear optical element 60, and the reflection mirror M6 is for separating pulsed light with a wavelength of 532 nm output from the nonlinear optical element 70. Each of the separated pulse lights is attenuated by an optical damper.

第２波長変換部１ＦにはＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）を光軸と直交する面内で移動させる走査機構であるステージ７１が設けられている。紫外線が長時間同一箇所に照射されるとＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）に光学損傷が生じて強度分布の劣化と波長変換出力の低下を招くため、所定時期にＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）へのパルス光の照射位置をシフトするためである。 The second wavelength conversion unit 1F is provided with a stage 71 that is a scanning mechanism that moves a CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) in a plane orthogonal to the optical axis. When UV rays are irradiated to the same place for a long time, optical damage occurs in the CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ), resulting in deterioration of intensity distribution and decrease in wavelength conversion output. Therefore, the CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) is used at a predetermined time. This is to shift the irradiation position of the pulsed light on the.

制御部１００はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及び周辺回路等を備えた回路ブロックで構成され、予めＦＰＧＡ内の記憶部に記憶したプログラムに基づいて複数の論理素子を駆動することにより、レーザ光源装置１を構成する各ブロックが例えばシーケンシャルに制御される。また、制御部１００には、後述する位相整合方法を実行するために必要な記憶部が接続されている。   The control unit 100 includes a circuit block including an FPGA (Field Programmable Gate Array), peripheral circuits, and the like, and drives a plurality of logic elements based on a program stored in advance in a storage unit in the FPGA. Each block constituting 1 is controlled sequentially, for example. The control unit 100 is connected to a storage unit necessary for executing a phase matching method described later.

尚、制御部１００はＦＰＧＡで構成される以外に、マイクロコンピュータと記憶部及びＩＯ等の周辺回路で構成されていてもよいし、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）等で構成されていてもよい。   In addition to the FPGA, the control unit 100 may include a microcomputer, a storage unit, a peripheral circuit such as an IO, or a programmable logic controller (PLC). .

具体的に、制御部１００はゲインスイッチング法を用いて種光源１０を発光させるべく、種光源１０であるＤＦＢレーザのドライバＤ１に所定パルス幅のトリガ信号を出力する。当該駆動回路からＤＦＢレーザにトリガ信号に応じたパルス電流が印加されると緩和振動が発生し、緩和振動による発光開始直後の最も発光強度が大きな第１波のみからなり第２波以降のサブパルスを含まないパルス状のレーザ光が出力される。ゲインスイッチング法とは、このような緩和振動を利用した短いパルス幅でピークパワーが大きいパルス光を発生させる方法をいう。   Specifically, the control unit 100 outputs a trigger signal having a predetermined pulse width to the driver D1 of the DFB laser that is the seed light source 10 in order to cause the seed light source 10 to emit light using the gain switching method. When a pulse current corresponding to the trigger signal is applied from the drive circuit to the DFB laser, relaxation oscillation occurs, and only the first wave having the highest emission intensity immediately after the start of light emission due to relaxation oscillation consists of the second and subsequent sub-pulses. A pulsed laser beam not included is output. The gain switching method refers to a method of generating pulsed light having a short pulse width and high peak power using such relaxation oscillation.

また、制御部１００は光スイッチ素子４０である音響光学変調器ＡＯＭを駆動するＲＦドライバＤ２にゲート信号を出力する。ＲＦドライバＤ２から高周波信号が印加されたトランスジューサ（ピエゾ変換素子）によって音響光学素子を構成する結晶に回折格子が生成され、音響光学素子に入射するパルス光の回折光が反射ミラーＭ１に入射する。ＲＦドライバＤ２が停止すると音響光学素子に入射したパルス光は回折せずにそのまま通過し、反射ミラーＭ１に入射することはない。尚、ＲＦドライバＤ２の停止時に音響光学素子を通過した光は光ダンパによって減衰されるように構成されている。   Further, the control unit 100 outputs a gate signal to the RF driver D2 that drives the acousto-optic modulator AOM that is the optical switch element 40. A diffraction grating is generated in a crystal constituting the acoustooptic device by a transducer (piezoelectric conversion device) to which a high frequency signal is applied from the RF driver D2, and diffracted light of pulsed light incident on the acoustooptic device is incident on the reflection mirror M1. When the RF driver D2 is stopped, the pulsed light incident on the acoustooptic device passes through without being diffracted and does not enter the reflection mirror M1. The light that has passed through the acoustooptic device when the RF driver D2 is stopped is attenuated by an optical damper.

ゲート信号によって光スイッチ素子４０がオンすると回折された光がファイバ増幅器３０から固体増幅器５０へ伝播し、ゲート信号によって光スイッチ素子４０がオフするとファイバ増幅器３０から固体増幅器５０へ光の伝播が阻止される。   When the optical switch element 40 is turned on by the gate signal, the diffracted light propagates from the fiber amplifier 30 to the solid-state amplifier 50. When the optical switch element 40 is turned off by the gate signal, light propagation is blocked from the fiber amplifier 30 to the solid-state amplifier 50. The

さらに、制御部１００は所定時期にＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）へのパルス光の照射位置をシフトするためにステージ７１を制御してステップ的に移動させる。例えば、制御部１００は、波長変換された紫外線の強度をモニタし、モニタした強度の履歴が所定のパターンに一致するとステージ７１を移動させてＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）へのパルス光の照射位置をシフトする。 Further, the control unit 100 controls the stage 71 to move stepwise in order to shift the irradiation position of the pulsed light to the CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) at a predetermined time. For example, the control unit 100 monitors the intensity of the wavelength-converted ultraviolet rays, and when the monitored intensity history matches a predetermined pattern, the control unit 100 moves the stage 71 to irradiate the CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) with pulsed light. Shift position.

パルス光の光軸に直交するＸ−Ｙ平面でステージ７１が移動可能となるように、ステージ７１は制御部１００によりモータドライバＤ３を介して制御されるＸ方向移動モータ及び／またはＹ方向移動モータに駆動連結されている。   The stage 71 is controlled by the control unit 100 via the motor driver D3 and / or the Y-direction moving motor so that the stage 71 can move on the XY plane perpendicular to the optical axis of the pulsed light. It is connected to the drive.

種光源１０から出力された中心波長１０６４ｎｍの狭帯域のパルス光がファイバ増幅器２０に導かれて増幅される過程で自己位相変調やラマン散乱等によって不必要にスペクトル幅が広がり、さらに自然放出光ノイズ（以下、「ＡＳＥノイズ(amplified spontaneous emission noise)」と記す。）が発生して光パルスのＳ／Ｎ比が低下する。そのようなパルス光が後段のファイバ増幅器３０に導かれて増幅される過程でさらに広帯域化され、ＡＳＥノイズレベルが増大する。   In the process in which narrowband pulsed light having a center wavelength of 1064 nm outputted from the seed light source 10 is guided to the fiber amplifier 20 and amplified, the spectrum width is unnecessarily widened by self-phase modulation, Raman scattering, etc., and further, spontaneous emission light noise (Hereinafter referred to as “ASE noise (amplified spontaneous emission noise)”), the S / N ratio of the light pulse decreases. In the process in which such pulsed light is guided to the subsequent fiber amplifier 30 and amplified, the bandwidth is further increased, and the ASE noise level is increased.

波長変換部１Ｄで波長変換可能な波長範囲のパルス光を効率的に増幅して、所望の強度の深紫外のパルス光を得るために光スイッチ素子４０が設けられている。制御部１００は、種光源１０からのパルス光の出力期間に光の伝播を許容し、種光源１０からのパルス光の出力期間と異なる期間に光の伝播を阻止するように光スイッチ素子４０を制御するように構成されている。   An optical switch element 40 is provided to efficiently amplify pulsed light in a wavelength range that can be converted by the wavelength converting unit 1D to obtain deep ultraviolet pulsed light having a desired intensity. The control unit 100 allows the optical switch element 40 to allow light propagation during the output period of the pulsed light from the seed light source 10 and to prevent light propagation during a period different from the output period of the pulsed light from the seed light source 10. Configured to control.

制御部１００によって種光源１０からのパルス光の出力期間と異なる期間に光スイッチ素子４０がオフされると、その間は、後段の固体増幅器５０へのＡＳＥノイズの伝播が阻止されるようになり、固体増幅器５０の活性領域のエネルギーが無駄に消費されることが回避されるようになる。   When the optical switching element 40 is turned off by the control unit 100 during a period different from the output period of the pulsed light from the seed light source 10, the propagation of ASE noise to the subsequent solid-state amplifier 50 is prevented during that period. It is avoided that the energy in the active region of the solid-state amplifier 50 is wasted.

光スイッチ素子４０として、ＥＯ変調の強度変調を利用して電界により光をオンオフする電気光学素子を用いてもよく、マイクロマシーニング技術で製作した微少な搖動ミラー（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されたミラー）を用いて、ファイバ増幅器３０の出力が固体増幅器５０に伝播するか否かを微少な搖動ミラーの搖動角度によって切り替えるように構成してもよい。また、偏光状態を動的に切替えて光の透過と遮断を制御可能な偏光デバイスを用いてもよい。つまり、光スイッチ素子は動的光学素子で構成されていればよい。   As the optical switch element 40, an electro-optical element that turns on and off light by an electric field using intensity modulation of EO modulation may be used. A micro peristaltic mirror (MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)) manufactured by a micromachining technology may be used. It may be configured to switch whether or not the output of the fiber amplifier 30 is propagated to the solid-state amplifier 50 by using a slight swing angle of the swing mirror. Alternatively, a polarization device capable of dynamically switching the polarization state and controlling transmission and blocking of light may be used. That is, the optical switch element only needs to be composed of a dynamic optical element.

また、ファイバ増幅器３０で増幅されたパルス光を狭帯域化してＡＳＥノイズを除去するボリューム・ブラッグ・グレーティング（Volume Bragg Grating）のような回折格子を光スイッチ素子４０に代えて、或いは光スイッチ素子４０とともに用いてもよい。   Further, the optical switching element 40 may be replaced with a diffraction grating such as a volume Bragg grating that narrows the band of the pulse light amplified by the fiber amplifier 30 and removes ASE noise. May be used together.

固体増幅器５０で増幅されたパルス光は、光アイソレータＩＳＬ４の入力側のエスケープポートから第１波長変換部１Ｅの非線形光学素子６０であるＬＢＯ結晶に入射して波長５３２ｎｍのパルス光に波長変換される。   The pulsed light amplified by the solid-state amplifier 50 enters the LBO crystal, which is the nonlinear optical element 60 of the first wavelength conversion unit 1E, from the escape port on the input side of the optical isolator ISL4 and is wavelength-converted into pulsed light having a wavelength of 532 nm. .

さらに、パルス光はレンズＬ２，Ｌ３によって０．２〜０．３ｍｍのビーム径が２〜３ｍｍ程度に拡径された後に、第２波長変換部１Ｆの非線形光学素子７０であるＣＬＢＯ結晶に入射して波長２６６ｎｍのパルス光に波長変換され、複数の光学レンズを介して真円にビーム整形された後に出力される。尚、レンズＬ２，Ｌ３で拡径されたパルス光は、レーザ光源装置１の後段に配置された光学系で縮径され、単位面積当たりのパワーを増大した後に照射対象に照射される。   Further, the pulsed light is expanded into a beam diameter of 0.2 to 0.3 mm to about 2 to 3 mm by the lenses L2 and L3, and then enters the CLBO crystal which is the nonlinear optical element 70 of the second wavelength conversion unit 1F. The wavelength of the light is converted into pulsed light having a wavelength of 266 nm, and is output after being shaped into a perfect circle through a plurality of optical lenses. Note that the pulsed light expanded by the lenses L2 and L3 is reduced in diameter by an optical system disposed at the subsequent stage of the laser light source device 1, and is irradiated on the irradiation target after increasing the power per unit area.

図２（ａ）に示すように、入射面が５ｍｍ角程度の非線形光学素子（ＣＬＢＯ結晶）７０に０．２〜０．３ｍｍのビーム径のパルス光を照射する場合、数ナノ秒のパルス幅のパルス光であれば、結晶の光学損傷の発生を回避するために照射位置をパルス光の光軸に直交するＸＹ平面で移動させることで長期間継続して使用することができる。例えば、１スポット当り３０００時間程度使用できる。   As shown in FIG. 2A, when irradiating a nonlinear optical element (CLBO crystal) 70 having an incident surface of about 5 mm square with a pulsed beam having a beam diameter of 0.2 to 0.3 mm, the pulse width is several nanoseconds. In order to avoid the occurrence of optical damage to the crystal, it can be used continuously for a long period of time by moving the irradiation position on the XY plane perpendicular to the optical axis of the pulsed light. For example, it can be used for about 3000 hours per spot.

しかし、同じビーム径であっても数ピコ秒から数百ピコ秒とパルス幅が短いレーザパルス光ではピークパワーがそれだけ増し、同様の方法によれば極めて短時間で結晶を交換しなければならなくなるため、パルス光のビーム径を拡径して単位面積当たりのパワーを低減させている。   However, even with the same beam diameter, the laser power with a short pulse width of several picoseconds to several hundred picoseconds increases the peak power, and according to the same method, the crystals must be exchanged in a very short time. Therefore, the beam diameter of the pulsed light is increased to reduce the power per unit area.

図２（ｂ）には楕円または長円となるようにビーム径を拡径した例が示され、図２（ｃ）には真円となるようにビーム径を拡径した例が示されている。何れの場合も、ビーム径を拡径することにより同一照射位置で光学損傷が発生するまでの照射時間を延ばすことができるが、入射面が５ｍｍ角程度と狭いため、一つの非線形光学素子７０に対する寿命は相対的に短くなる。また、入射面のサイズが大きな非線形光学素子７０を製作するにも限界がある。   FIG. 2B shows an example in which the beam diameter is expanded so as to be an ellipse or an ellipse, and FIG. 2C shows an example in which the beam diameter is expanded so as to be a perfect circle. Yes. In either case, by expanding the beam diameter, it is possible to extend the irradiation time until optical damage occurs at the same irradiation position. However, since the incident surface is as narrow as about 5 mm square, The lifetime is relatively short. Further, there is a limit to manufacturing the nonlinear optical element 70 having a large incident surface size.

そこで、第２波長変換部１Ｆ、即ち本発明による波長変換装置は複数の非線形光学素子７０が収容可能に構成されている。
図２（ｄ）に示すように、複数の非線形光学素子７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを備えた構成によれば、ビーム径を拡径しながらも長期に渡り非線形光学素子を交換することなくレーザ光源装置１を稼働させることができる。 Therefore, the second wavelength conversion unit 1F, that is, the wavelength conversion device according to the present invention is configured to accommodate a plurality of nonlinear optical elements 70.
As shown in FIG. 2D, according to the configuration including the plurality of nonlinear optical elements 70A, 70B, and 70C, the laser light source device can be used without expanding the nonlinear optical elements over a long period of time while expanding the beam diameter. 1 can be operated.

図２（ｅ）に示すように、ビームの入射位置の移動方向に長くなるように、非線形光学素子７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの入射面の形状を長方形に形成すると、無駄なく波長変換に利用できるようになる。   As shown in FIG. 2E, if the shape of the incident surface of the nonlinear optical elements 70A, 70B, and 70C is formed in a rectangular shape so as to be longer in the moving direction of the incident position of the beam, it can be used for wavelength conversion without waste. become.

本実施形態では、非線形光学素子７０の入射面が５ｍｍ角に形成され、レーザパルス光のビーム径が２ｍｍに設定され、１スポット当り２０００時間、１結晶当り４０００時間の使用を可能にしている。   In the present embodiment, the incident surface of the nonlinear optical element 70 is formed to be 5 mm square, the beam diameter of the laser pulse light is set to 2 mm, and it is possible to use 2000 hours per spot and 4000 hours per crystal.

以下、第２波長変換部１Ｆについて詳述する。
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、第２波長変換部１Ｆは、隔壁７３０を介して２領域Ｒ１，Ｒ２に領域分割され、一方の領域Ｒ１に入射窓７２０が設けられるとともに他方の領域Ｒ２に出射窓７５０が設けられたケーシング７００に配置されている。ケーシング７００を覆う蓋体７７０，７８０によって一方のみ開放可能に構成されている。つまり、蓋体７７０によって領域Ｒ２が覆われ、蓋体７８０によって領域Ｒ１が覆われ、蓋体７８０を取り外すことによって領域Ｒ１が開放されても、領域Ｒ２の被覆状態は維持されるように構成されている。 Hereinafter, the second wavelength conversion unit 1F will be described in detail.
As shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, the second wavelength conversion unit 1F is divided into two regions R1 and R2 via the partition wall 730, and one region is obtained. It is arranged in a casing 700 in which an entrance window 720 is provided in R1 and an exit window 750 is provided in the other region R2. Only one of the lids 770 and 780 covering the casing 700 can be opened. That is, the region R2 is covered by the lid 770, the region R1 is covered by the lid 780, and the region R2 is kept covered even if the region R1 is opened by removing the lid 780. ing.

ケーシング７００の一方の領域Ｒ１には、非線形光学素子７０が収容された収容部８０と、収容部８０を着脱自在に固定するとともに入射窓７２０から入射したレーザ光の光軸と直交する方向に非線形光学素子７０を収容部８０と一体に移動させるステージ７１が配置されている。収容部８０が本発明の収容容器となる。   In one region R1 of the casing 700, a housing portion 80 in which the nonlinear optical element 70 is housed, and the housing portion 80 are detachably fixed and are nonlinear in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam incident from the incident window 720. A stage 71 for moving the optical element 70 integrally with the accommodating portion 80 is disposed. The accommodating part 80 becomes an accommodating container of the present invention.

ケーシング７００の他方の領域Ｒ２には、収容部８０から出射して、隔壁７３０に形成された開口７４０を通過したレーザ光を出射窓７５０に導く光学系として反射ミラーＭ６，Ｍ５が配置され、出射窓７５０には波長変換されたレーザ光を外部に出射するとともに外気の流入を阻止する光学ガラスを含む光学素子６１０が保持された出射光学窓６００がケーシング７００に取り付けられている(図４（ａ）参照)。   In the other region R2 of the casing 700, reflecting mirrors M6 and M5 are arranged as an optical system that guides the laser beam that has exited from the housing portion 80 and passed through the opening 740 formed in the partition wall 730 to the exit window 750. An emission optical window 600 holding an optical element 610 including optical glass that emits wavelength-converted laser light to the outside and blocks inflow of outside air is attached to the casing 700 (see FIG. 4A). )reference).

尚、本実施形態で使用する「光学素子」との用語は、非晶質である光学ガラスのみならず結晶質であるフッ化カルシウムやフッ化マグネシウム等を材料とする素子をも含めた概念である。   The term “optical element” used in this embodiment is a concept that includes not only amorphous optical glass but also elements made of crystalline calcium fluoride, magnesium fluoride, or the like. is there.

非線形光学素子７０で波長変換された後、波長２６６ｎｍのパルス光が反射ミラーＭ６で反射され、さらに反射ミラーＭ５で反射されて出射窓７５０から出力される。非線形光学素子７０から出力された波長５３２ｎｍのパルス光は反射ミラーＭ６を透過して光ダンパ（図示せず）で減衰される。   After wavelength conversion by the nonlinear optical element 70, pulsed light having a wavelength of 266 nm is reflected by the reflection mirror M 6, further reflected by the reflection mirror M 5, and output from the emission window 750. The pulse light having a wavelength of 532 nm output from the nonlinear optical element 70 passes through the reflection mirror M6 and is attenuated by an optical damper (not shown).

反射ミラーＭ５と出射窓７５０との間にサンプラーとなる反射ミラーＭ１０が配置され、波長２６６ｎｍのパルス光のごく一部（０．５％程度）が反射されるように構成されている。反射ミラーＭ１０からの反射光はさらに反射ミラーＭ９で反射されて受光素子ＰＳ１に入射する。受光素子ＰＳ１によってそのパワーが検出される。受光素子ＰＳ１で検出されたパワーは制御部１００に入力され、その値に基づいて非線形光学素子７０の位相整合条件等が調整される。   A reflection mirror M10 serving as a sampler is disposed between the reflection mirror M5 and the exit window 750, and a part (approximately 0.5%) of pulsed light having a wavelength of 266 nm is reflected. The reflected light from the reflection mirror M10 is further reflected by the reflection mirror M9 and enters the light receiving element PS1. The power is detected by the light receiving element PS1. The power detected by the light receiving element PS1 is input to the control unit 100, and the phase matching condition and the like of the nonlinear optical element 70 are adjusted based on the value.

反射ミラーＭ１０，Ｍ９に対するパルス光の入射角は、１０°以下に設定されていることが好ましく、６°以下に設定されていることがさらに好ましい。一般に、非線形光学素子を含めてミラーやレンズ等の光学素子は、深紫外光が照射される過程で次第に劣化する。深紫外光は通常は直線偏光しており、反射ミラーＭ１０，Ｍ９にはＰ偏光もしくはＳ偏光の何れかのみの成分をもつ光が入射される。   The incident angle of the pulsed light on the reflecting mirrors M10 and M9 is preferably set to 10 ° or less, and more preferably set to 6 ° or less. In general, optical elements such as mirrors and lenses including nonlinear optical elements gradually deteriorate in the process of irradiation with deep ultraviolet light. The deep ultraviolet light is normally linearly polarized, and light having only one component of P-polarized light or S-polarized light is incident on the reflection mirrors M10 and M9.

しかし、光学素子の劣化と共に偏光が徐々に解消される現象が生じ、Ｐ偏光とＳ偏光の両方の偏光成分をもつ光が入射するようになる。反射ミラーＭ１０，Ｍ９への入射角度が大きい場合には、受光素子ＰＳ１に入射するパワーが偏光解消と共に変化してしまうという問題がある。そこでＰ偏光とＳ偏光の差が少なく、偏光解消が生じても正しくそのパワーを検出できるように、上述の入射角に設定されている。   However, a phenomenon in which the polarization is gradually canceled with the deterioration of the optical element occurs, and light having both polarization components of P polarization and S polarization enters. When the incident angle to the reflecting mirrors M10 and M9 is large, there is a problem that the power incident on the light receiving element PS1 changes with depolarization. Therefore, the above-described incident angle is set so that the difference between P-polarized light and S-polarized light is small and the power can be correctly detected even if depolarization occurs.

図には示していないが、反射ミラーＭ６と反射ミラーＭ５との間に平凹レンズを配置し、反射ミラーＭ５と反射ミラーＭ１０との間に平凸レンズを配置することにより、非線形光学素子７０からの出力光のビーム歪を補正するように構成されている。   Although not shown in the drawing, a plano-concave lens is disposed between the reflecting mirror M6 and the reflecting mirror M5, and a plano-convex lens is disposed between the reflecting mirror M5 and the reflecting mirror M10, whereby the nonlinear optical element 70 It is configured to correct the beam distortion of the output light.

非線形光学素子７０としてＣＬＢＯ結晶（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）を用いる場合には、従来のＢＢＯ結晶よりもウォークオフが小さいという特性を利用して、非線形光学素子７０の上流側にビーム整形のためのレンズを配置することもできる。深紫外光による光学レンズの劣化の問題が生じないため、後者の構成の方が好ましい。 When a CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ) is used as the nonlinear optical element 70, a lens for beam shaping on the upstream side of the nonlinear optical element 70 by utilizing the characteristic that the walk-off is smaller than that of the conventional BBO crystal. Can also be arranged. Since the problem of deterioration of the optical lens due to deep ultraviolet light does not occur, the latter configuration is preferable.

図７（ａ），（ｂ）には、収容部８０に収容される三つの非線形光学素子７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）が載置部に固定されている状態が示されている。載置部は区画部材８４０と熱源８７０とを備えて構成されている。載置部は少なくとも各非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃを位置決め区画する金属製の区画部材８４０を備え、区画部材８４０の下方に接触配置された熱源８７０の熱が区画部材８４０を介して各非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃに伝達可能に構成されている。   7A and 7B show a state where the three nonlinear optical elements 70 (70a, 70b, 70c) accommodated in the accommodating portion 80 are fixed to the placement portion. The placement unit is configured to include a partition member 840 and a heat source 870. The mounting portion includes a metal partition member 840 that positions and partitions at least each of the nonlinear optical elements 70 a, 70 b, and 70 c, and the heat of the heat source 870 that is disposed in contact with the lower side of the partition member 840 passes through each partition member 840. The optical elements 70a, 70b, and 70c are configured to be able to transmit.

区画部材８４０として無電解ニッケルメッキ等の表面処理を施した無酸素銅が用いられ、熱源８７０としてセラミックヒータが用いられ、区画部材８４０と非線形光学素子７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）との接触部には非線形光学素子７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）の温度を計測する単一または複数の温度センサが配置されている。   Oxygen-free copper subjected to surface treatment such as electroless nickel plating is used as the partition member 840, a ceramic heater is used as the heat source 870, and the contact portion between the partition member 840 and the nonlinear optical element 70 (70a, 70b, 70c) Is provided with one or a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of the nonlinear optical element 70 (70a, 70b, 70c).

区画部材８４０に形成された各区画は非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃと略同サイズに形成され、非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、各区画に収容された後に上方から同じく無電解ニッケルメッキ等の表面処理を施した無酸素銅で形成された固定板８５０で被覆され、ボルト８６０で固定される。非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃと区画部材８４０とが当接して、熱源８７０からの熱伝達が良好に行なえるように構成されている。   Each section formed in the partition member 840 is formed to have substantially the same size as the nonlinear optical elements 70a, 70b, and 70c. It is covered with a fixing plate 850 formed of oxygen-free copper that has been subjected to surface treatment such as, and is fixed with bolts 860. The nonlinear optical elements 70a, 70b, 70c and the partition member 840 are in contact with each other, so that heat transfer from the heat source 870 can be performed satisfactorily.

その結果、各非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃに温度ばらつきが発生しないように、所定の温度にほぼ均一に加熱されるようになる。尚、区画部材８４０は、３つの非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃを互いに当接して配置するように、幅広の一区画のみの区画に形成することも可能である。また、本実施形態では、載置部に３つの非線形光学素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃが載置される例を示しているが、載置部に載置される非線形光学素子７０の数は複数であればよく、その数が制限されることはない。   As a result, the nonlinear optical elements 70a, 70b, and 70c are heated almost uniformly to a predetermined temperature so as not to cause temperature variations. The partition member 840 can also be formed in a wide section having only one section so that the three nonlinear optical elements 70a, 70b, and 70c are arranged in contact with each other. In the present embodiment, an example is shown in which three nonlinear optical elements 70a, 70b, and 70c are placed on the placement unit. However, the number of nonlinear optical elements 70 placed on the placement unit is plural. There is no limit to the number of units.

図５に示すように、非線形光学素子７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）が固定された載置部は、収容部８０を構成する金属製の収容部ケーシング８００の底部に設けられた固定部８３０に左右一対の側板８８０で挟みつけられた状態でボルト固定される。   As shown in FIG. 5, the mounting portion to which the nonlinear optical element 70 (70 a, 70 b, 70 c) is fixed is fixed to the fixing portion 830 provided at the bottom of the metal storage portion casing 800 that forms the storage portion 80. Bolts are fixed while being sandwiched between a pair of left and right side plates 880.

収容部ケーシング８００のうち、非線形光学素子７０の入射面側に光学ガラスを含む光学素子を配した入射光学窓８２０が形成され、非線形光学素子７０の出射面側に開放状態の出射窓８２５が形成されている。   An incident optical window 820 in which an optical element containing optical glass is disposed is formed on the incident surface side of the nonlinear optical element 70 in the housing casing 800, and an open exit window 825 is formed on the exit surface side of the nonlinear optical element 70. Has been.

図６（ｂ），（ｃ）に示すように、収容部８０は、ステージ７１により入射光の光軸に直交するＸ軸方向に移動可能に、天板８１、側板８２、底板８３の３つの部材で構成される保持部を介してステージ７１に着脱自在に取り付けられている。未使用の複数の非線形光学素子７０が収容された収容部８０を準備しておけば、複数の非線形光学素子７０が収容部８０に収容された状態で一括して取替できるようになる。   As shown in FIGS. 6B and 6C, the accommodating portion 80 has three top plates 81, a side plate 82, and a bottom plate 83 that can be moved in the X-axis direction orthogonal to the optical axis of the incident light by the stage 71. It is detachably attached to the stage 71 through a holding part constituted by members. If an accommodating portion 80 in which a plurality of unused nonlinear optical elements 70 are accommodated is prepared, the plurality of nonlinear optical elements 70 can be replaced together in a state in which they are accommodated in the accommodating portion 80.

ステージ７１は、基台７１１と、基台７１１上に配置された一対のガイドレール７１３と、一対のガイドレール上をスライド移動する移動盤７１２を備えている。移動盤７１２には、上述の保持部の底板８３がボルト固定されている。   The stage 71 includes a base 711, a pair of guide rails 713 disposed on the base 711, and a moving board 712 that slides on the pair of guide rails. On the moving plate 712, the bottom plate 83 of the holding unit described above is bolted.

基部が移動盤７１２に固定された一対のＬ字アーム７１７の先端側に、内周部に斜歯が形成されたウォームホイール７１６が固定され、基台７１１に設置されたモータ７１４の出力軸に形成されたウォーム７１５とウォームホイール７１６とが噛合するように構成されている。   A worm wheel 716 having inner teeth formed on the inner peripheral portion is fixed to the distal end side of a pair of L-shaped arms 717 whose base portions are fixed to the moving plate 712, and is attached to an output shaft of a motor 714 installed on the base 711. The formed worm 715 and the worm wheel 716 are configured to mesh with each other.

制御部１００によって制御されるモータ７１４が回転することにより、移動盤７１２がガイドレール上をスライド移動する。即ち、図２（ｄ）で説明したように、非線形光学素子７０に照射されるパルス光の位置がパルス光の光軸に直交するＸＹ平面上のＸ方向に移動するように構成されている。   As the motor 714 controlled by the control unit 100 rotates, the moving board 712 slides on the guide rail. That is, as described with reference to FIG. 2D, the position of the pulsed light applied to the nonlinear optical element 70 is configured to move in the X direction on the XY plane orthogonal to the optical axis of the pulsed light.

収容部８０の一側面が保持部の側板８２にボルト８５ａ，８５ｂで固定され、天板８１に備えた調整用ビス８４ａ，８４ｂでその取付角度を調整可能に構成されている。   One side surface of the accommodating portion 80 is fixed to the side plate 82 of the holding portion with bolts 85a and 85b, and the mounting angle thereof can be adjusted with adjusting screws 84a and 84b provided on the top plate 81.

側板８２に固定されたピンＰが収容部８０の一側面に形成された穴に嵌め込まれた状態で、ボルト８５ａ，８５ｂを仮止めし、左右の調整用ビス８４ａ，８４ｂの締付加減によってピンＰ周りに収容部８０が搖動するように構成されている。そして、調整後にボルト８５ａ，８５ｂが締め付けられる。   With the pin P fixed to the side plate 82 being fitted in the hole formed in one side surface of the accommodating portion 80, the bolts 85a and 85b are temporarily fixed, and the right and left adjusting screws 84a and 84b are tightened to reduce the pin. The accommodating portion 80 is configured to swing around P. Then, the bolts 85a and 85b are tightened after the adjustment.

つまり、保持部と、ピンＰと、調整用ビス８４ａ，８４ｂによって、ステージ７１を基準にして非線形光学素子７０のＣ軸と入射レーザ光の光軸Ｌとの成す角度を機械的に調整可能な角度調整機構が構成されている。   That is, the angle formed between the C axis of the nonlinear optical element 70 and the optical axis L of the incident laser beam can be mechanically adjusted with the holding portion, the pin P, and the adjusting screws 84a and 84b as a reference. An angle adjustment mechanism is configured.

非線形光学素子７０で波長変換する際に高い変換効率を得るためには、入力光と波長変換光の位相ベクトルが一致している必要があり、このずれが大きくなると変換効率が急激に低下する。非線形光学素子７０のＣ軸の角度を調整し、非線形光学素子７０の温度を調整することによって、両位相ベクトルを一致させる、つまり位相整合させることができる。   In order to obtain high conversion efficiency when wavelength conversion is performed by the nonlinear optical element 70, it is necessary that the phase vectors of the input light and the wavelength converted light coincide with each other. If this deviation increases, the conversion efficiency decreases rapidly. By adjusting the angle of the C-axis of the nonlinear optical element 70 and adjusting the temperature of the nonlinear optical element 70, both phase vectors can be matched, that is, phase-matched.

図６（ａ）には、非線形光学素子の結晶の光軸（Ｃ軸）と入射レーザ光の光軸との成す角度θとの関係が示されている。この角度を調整するために、上述の角度調整機構が設けられている。   FIG. 6A shows the relationship between the angle θ formed between the optical axis (C axis) of the crystal of the nonlinear optical element and the optical axis of the incident laser light. In order to adjust this angle, the angle adjusting mechanism described above is provided.

深紫外光へ波長変換するＣＬＢＯ結晶のような非線形光学素子７０は潮解性を示し、空気中に放置すると水分を吸収してダメージを受ける。また、上述したように、非線形光学素子７０及びレンズ、ミラー、窓部材等の光学素子に深紫外光が照射されるとその影響を受けて次第に劣化する。例えば、光学素子に雰囲気中の塵埃等が付着すると汚れが生じ、また深紫外光の影響で白濁することがある。   The nonlinear optical element 70 such as a CLBO crystal that converts the wavelength to deep ultraviolet light exhibits deliquescence, and when left in the air, it absorbs moisture and is damaged. Further, as described above, when the nonlinear optical element 70 and optical elements such as a lens, a mirror, and a window member are irradiated with deep ultraviolet light, the effect gradually deteriorates. For example, when dust or the like in the atmosphere adheres to the optical element, dirt is generated, and it may become clouded due to the influence of deep ultraviolet light.

そこで、ケーシング７００に収容された波長変換素子７０及び光学素子の劣化を回避するために波長変換装置１Ｆにパージガス供給機構を設け、アルゴンガスやＣＤＡ(Clean Dry Air)のようなパージガスを供給するように構成されている。   Therefore, in order to avoid deterioration of the wavelength conversion element 70 and the optical element accommodated in the casing 700, a purge gas supply mechanism is provided in the wavelength conversion device 1F so as to supply a purge gas such as argon gas or CDA (Clean Dry Air). It is configured.

図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、ケーシングの一方の領域Ｒ１にパージガス供給部９１０が設けられ、パージガス供給部９１０に供給されたパージガスは、流量調整用のオリフィス９１５により３系統に流量調整された後に、２系統のガス供給管９２０，９３０を介して収容部８０に供給され、１系統のガス供給管９４０を介して他方の領域Ｒ２に供給されるように構成されている。ガス供給管９２０，９３０の他端は収容部ケーシング８００の側壁に形成されたパージガス通流口８０１，８０２（図５参照）に接続され、ガス供給管９４０の他端はケーシング７００の隔壁７３０に形成されたパージガス通流口７９０に接続される。   As shown in FIGS. 3B and 4B, a purge gas supply unit 910 is provided in one region R1 of the casing, and the purge gas supplied to the purge gas supply unit 910 is 3 by a flow rate adjusting orifice 915. After the flow rate is adjusted to the system, it is configured to be supplied to the accommodating portion 80 through the two systems of gas supply pipes 920 and 930 and to be supplied to the other region R2 through the one system of gas supply pipe 940. Yes. The other ends of the gas supply pipes 920 and 930 are connected to purge gas flow ports 801 and 802 (see FIG. 5) formed on the side wall of the housing casing 800, and the other end of the gas supply pipe 940 is connected to the partition wall 730 of the casing 700. The purge gas flow port 790 thus formed is connected.

パージガス供給部９１０には、外部からパージガスを供給するガス管を連結する装着部が設けられ、ガス管を離脱した際に装着部を密閉する蓋体が設けられている。   The purge gas supply unit 910 is provided with a mounting part for connecting a gas pipe for supplying a purge gas from the outside, and a lid for sealing the mounting part when the gas pipe is detached.

また、収容部８０と隔壁７３０に形成した開口７４０とが蛇腹状の金属製のフレキシブルチューブ８００で接続され、収容部８０に供給されたパージガスがフレキシブルチューブ８００を介してケーシング７００の他方の領域Ｒ２に供給されるように構成されている。   Further, the accommodating portion 80 and the opening 740 formed in the partition wall 730 are connected by a bellows-like metal flexible tube 800, and the purge gas supplied to the accommodating portion 80 is connected to the other region R <b> 2 of the casing 700 via the flexible tube 800. It is comprised so that it may be supplied to.

非線形光学素子７０を交換するためにケーシング７００から蓋体７８０を外しても、ケーシング７００の一方の領域Ｒ１のみ大気開放され、蓋体７７０で覆われた他方の領域Ｒ２が外気に極力触れないような状態に維持される。   Even if the lid 780 is removed from the casing 700 in order to replace the nonlinear optical element 70, only one region R1 of the casing 700 is opened to the atmosphere so that the other region R2 covered with the lid 770 does not touch the outside air as much as possible. Maintained.

その結果、他方の領域Ｒ２に配置されている光学素子が外気に晒されることが殆ど無く、その状態でフレキシブルチューブ８００を収容部８０の口金８１０から離脱させて、使用済みの非線形光学素子７０が収容された収容部８０及び保持部８１，８２，８３をステージ７１から取り外し、新たな非線形光学素子７０が収容された収容部８０及び保持部８１，８２，８３をフレキシブルチューブ８００と接続した後にステージ７１に装着すれば非線形光学素子７０それ自体も外気に晒されることが殆ど無い。つまり、収容部８０は角度調整機構と一体で交換される。   As a result, the optical element disposed in the other region R2 is hardly exposed to the outside air, and in this state, the flexible tube 800 is detached from the base 810 of the housing portion 80, and the used nonlinear optical element 70 is removed. The storage unit 80 and the holding units 81, 82, and 83 are removed from the stage 71, and the storage unit 80 and the holding units 81, 82, and 83 that store the new nonlinear optical element 70 are connected to the flexible tube 800 and then the stage When attached to 71, the nonlinear optical element 70 itself is hardly exposed to the outside air. That is, the accommodating part 80 is replaced | exchanged integrally with an angle adjustment mechanism.

その状態でパージガス供給部９１０から収容部８０にパージガスを供給すると、パージガスは収容部８０からフレキシブルチューブ８００を介してケーシング７００の他方の領域Ｒ２に流出し、非線形光学素子７０を含む重要な光学素子が外気に晒されることが無い状態で主要な交換作業を終了することができる。   When the purge gas is supplied from the purge gas supply unit 910 to the housing unit 80 in this state, the purge gas flows out from the housing unit 80 to the other region R2 of the casing 700 through the flexible tube 800, and important optical elements including the nonlinear optical element 70 The main replacement work can be completed without being exposed to the outside air.

また、収容部８０をフレキシブルチューブ８００と接続しているため、ステージ７１への収容部８０の取付作業時に、外気が流入することが殆ど無い状態で収容部８０の姿勢を自由に変化させることができるようになり良好な作業性が確保できる。   Moreover, since the accommodating part 80 is connected with the flexible tube 800, the attitude | position of the accommodating part 80 can be changed freely in the state which hardly flows in outside air at the time of the attachment operation | work of the accommodating part 80 to the stage 71. It becomes possible to secure good workability.

さらに、収容部８０を取り替えた後、パージガス供給部９１０から収容部８０にパージガスを供給した状態で、上述の角度調整機構によって非線形光学結晶７０のＣ軸と入射レーザ光の光軸との成す角度を調整できるようになり、仮にそのための調整時間が長くなっても非線形光学結晶を含む重要な光学素子が外気に晒されることなく、潮解の問題や劣化の問題も解消される。   Further, after the storage unit 80 is replaced, with the purge gas supplied from the purge gas supply unit 910 to the storage unit 80, the angle formed between the C axis of the nonlinear optical crystal 70 and the optical axis of the incident laser light by the above-described angle adjustment mechanism. Therefore, even if the adjustment time for that becomes long, important optical elements including the nonlinear optical crystal are not exposed to the outside air, and the problems of deliquescence and deterioration are solved.

他方の領域Ｒ２には、フレキシブルチューブ８０を介して開口７４０から供給されたパージガスを反射ミラーＭ６の表裏両面に導くガイド板Ｇ３と、ガス供給管９４０から供給されたパージガスを反射ミラーＭ５の表裏両面に導くガイド板Ｇ４が設置されている。これら２枚のガイド板Ｇ３，Ｇ４によって案内されたパージガスによって当該他方の領域Ｒ２に配置された各光学素子がクリーンに保たれる。   In the other region R2, a guide plate G3 that guides the purge gas supplied from the opening 740 through the flexible tube 80 to both the front and back surfaces of the reflection mirror M6, and the purge gas supplied from the gas supply pipe 940 to both the front and back surfaces of the reflection mirror M5. A guide plate G4 is provided to guide the guide. The optical elements arranged in the other region R2 are kept clean by the purge gas guided by the two guide plates G3 and G4.

収容部８０の交換手順を詳述する。予めパージガスを供給した状態でケーシング７００に形成された排気口７６０をシールネジで閉塞しておき、使用済みの収容部８０に接続されている一方のガス供給管９２０を取り外してパージガス通流口８０１をシールネジで閉塞する。真空パックから取り出した交換用の収容部８０のパージガス通流口８０１のシールネジを緩めて当該ガス供給管９２０を接続する。   A procedure for exchanging the accommodating portion 80 will be described in detail. The exhaust port 760 formed in the casing 700 is closed with a seal screw in a state in which the purge gas is supplied in advance, and one of the gas supply pipes 920 connected to the used accommodating portion 80 is removed to remove the purge gas flow port 801. Close with seal screw. The gas supply pipe 920 is connected by loosening the seal screw of the purge gas flow port 801 of the replacement accommodating portion 80 taken out from the vacuum pack.

次に、フレキシブルチューブ８００を使用済みの収容部８０の口金８１０から離脱させて当該収容部８０の出射窓８２５を蓋で閉塞し、他方のガス供給管９３０を取り外してパージガス通流口８０２をシールネジで閉塞する。さらに収容部８０を保持部８１，８２，８３と一体でステージ７１から離脱させる。その結果、使用済みの収容部８０は、大気が流入することなく密閉される。   Next, the flexible tube 800 is detached from the cap 810 of the used storage unit 80, the emission window 825 of the storage unit 80 is closed with a lid, the other gas supply pipe 930 is removed, and the purge gas flow port 802 is sealed with a seal screw. Block with. Further, the accommodating portion 80 is detached from the stage 71 integrally with the holding portions 81, 82, 83. As a result, the used container 80 is sealed without air flowing in.

交換用の収容部８０の他方のパージガス通流口８０２のシールネジを緩めてガス供給管９３０を接続し、当該収容部８０の出射窓８２５の蓋を取り外して、フレキシブルチューブ８００を接続固定し、排気口７６０のシールネジを緩め、その後信号線を接続する。   The gas supply pipe 930 is connected by loosening the seal screw of the other purge gas flow port 802 of the replacement accommodating part 80, the lid of the emission window 825 of the accommodating part 80 is removed, the flexible tube 800 is connected and fixed, and the exhaust Loosen the seal screw of the port 760, and then connect the signal line.

図５に示すように、収容部８０には、ガス供給管９２０から収容部８０に供給されたパージガスを非線形光学素子７０の入射面に導くガイド板Ｇ３と、ガス供給管９３０から収容部８０に供給されたパージガスを非線形光学素子７０の出射面に導くガイド板Ｇ４を備えている。   As shown in FIG. 5, the accommodating portion 80 includes a guide plate G <b> 3 that guides the purge gas supplied from the gas supply pipe 920 to the accommodating portion 80 to the incident surface of the nonlinear optical element 70, and the gas supply tube 930 to the accommodating portion 80. A guide plate G4 that guides the supplied purge gas to the exit surface of the nonlinear optical element 70 is provided.

ガス供給管９２０，９３０から供給されたパージガスは、案内板Ｇ３，Ｇ４によって非線形光学素子７０の入射面及び出射面に効率的に分配され、出射窓８２５から流出する。   The purge gas supplied from the gas supply pipes 920 and 930 is efficiently distributed to the entrance surface and the exit surface of the nonlinear optical element 70 by the guide plates G3 and G4 and flows out from the exit window 825.

以上説明したように、本発明の収容容器つまり収容部８０は、一側面に光学素子を備えた入射光学窓８２０が形成され、対向面に出射窓８２５が形成されるとともに何れかの側面にパージガス通流口８０１，８０２が形成され、パージガス通流口８０１，８０２から流入したパージガスが出射窓８２５から流出するように構成された収容部ケーシング８００と、収容部ケーシング８００を覆う蓋体と、入射光学窓８２０と出射窓８２５の間に複数の非線形光学素子が載置されるように、収容部ケーシング８００に着脱可能に固定された載置部と、出射窓８２０及びパージガス通流口８０１，８０２を開閉可能に閉塞する閉塞部材としてのシールネジとを備えて構成されている。   As described above, the container, that is, the container 80 according to the present invention has the incident optical window 820 including the optical element on one side surface, the emission window 825 formed on the opposite surface, and the purge gas on any side surface. The housing portion casing 800 is formed so that the purge gas flowing in from the purge gas flow ports 801 and 802 flows out from the emission window 825, the lid that covers the housing portion casing 800, and the incident A mounting portion that is detachably fixed to the housing casing 800 so that a plurality of nonlinear optical elements are mounted between the optical window 820 and the exit window 825, and the exit window 820 and purge gas flow ports 801 and 802. And a sealing screw as a closing member that closes the door so as to be openable and closable.

図８（ａ），（ｂ）に示すように、ケーシング７００に形成された出射窓７５０に取り付けられた出射光学窓６００は、円盤状の光学素子６１０と、光学素子６１０を保持する傾斜面を備えた光学素子保持部６３０で構成されている。光学素子６１０は傾斜面に形成された開口の段差部に回転可能に嵌め込まれ、上方から留金６２０で固定されている。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the exit optical window 600 attached to the exit window 750 formed in the casing 700 has a disk-shaped optical element 610 and an inclined surface that holds the optical element 610. The optical element holding unit 630 is provided. The optical element 610 is rotatably fitted in a step portion of an opening formed on the inclined surface, and is fixed with a clasp 620 from above.

この状態で光学素子６１０は、波長変換光の光軸Ｌに対してブリュースター角（図中、符号φで示す。）だけ傾斜した傾斜姿勢となる。また、波長変換光の通過位置Ｌｏが光学素子６１０の中心位置Ｌｃに対して下方に偏在するように配置されている。光学素子６１０は、傾斜姿勢を保持した状態で回転可能に、且つ、波長変換光の光軸Ｌに対して光学素子の回転中心が偏在するように取り付けられている。   In this state, the optical element 610 is inclined with respect to the optical axis L of the wavelength-converted light by a Brewster angle (indicated by symbol φ in the figure). Further, the wavelength conversion light passing position Lo is arranged so as to be deviated downward with respect to the center position Lc of the optical element 610. The optical element 610 is attached so that the optical element 610 can rotate while maintaining an inclined posture, and the rotation center of the optical element is unevenly distributed with respect to the optical axis L of the wavelength-converted light.

光学素子６１０が波長変換光の光軸に対してブリュースター角だけ傾斜した傾斜姿勢で取り付けられているので、波長変換光が光学素子６１０に反射するようなことがない。   Since the optical element 610 is mounted in an inclined posture inclined by the Brewster angle with respect to the optical axis of the wavelength converted light, the wavelength converted light is not reflected on the optical element 610.

また、光学素子６１０を回転させることにより、波長変換光の通過位置が変位可能になるため、光学素子６１０がある程度劣化して透過率が低下しても、波長変換光の通過位置を変位させることで、本来の光学素子６１０の透過率で波長変換光を出力することができるようになる。   Further, since the passing position of the wavelength-converted light can be displaced by rotating the optical element 610, the passing position of the wavelength-converted light is displaced even if the optical element 610 deteriorates to some extent and the transmittance decreases. Thus, the wavelength-converted light can be output with the original transmittance of the optical element 610.

尚、光学素子６１０は、波長変換光の通過位置が変位可能になる態様で取り付けられていればよく、上述のような構成に限るものではない。   The optical element 610 only needs to be attached in such a manner that the passing position of the wavelength converted light can be displaced, and is not limited to the above-described configuration.

さらに、パージガスをケーシング７００から排気する排気口７６０が出射窓７５０の上部近傍に形成され、排気口７６０から排気されたパージガスが光学窓６００の光学素子６１０に導く風洞６５０が配置されている。   Further, an exhaust port 760 for exhausting the purge gas from the casing 700 is formed in the vicinity of the upper portion of the emission window 750, and a wind tunnel 650 for guiding the purge gas exhausted from the exhaust port 760 to the optical element 610 of the optical window 600 is disposed.

排気口７６０は、ケーシング７００の外側から回転操作可能なシールネジ機構６６０によって開閉操作可能に構成されている。シールネジ機構６６０の操作部を反時計周りに回転操作すると排気口７６０が開放され、シールネジ機構６６０の操作部を時計回りに回転操作すると、弁体６６０ａによって排気口７６０が閉塞される（図８（ａ）に二点鎖線で示されている。）   The exhaust port 760 is configured to be opened and closed by a seal screw mechanism 660 that can be rotated from the outside of the casing 700. When the operation portion of the seal screw mechanism 660 is rotated counterclockwise, the exhaust port 760 is opened, and when the operation portion of the seal screw mechanism 660 is rotated clockwise, the exhaust port 760 is closed by the valve body 660a (FIG. 8 ( It is indicated by a two-dot chain line in a).

風洞６５０の外部にシールネジ機構６６０の操作部が設けられているので、風洞６５０を取り外すことなくパージガスの流量を調整することができ、またパージガスの供給が停止した場合でも速やかにケーシング７００を密閉状態に操作することができる。   Since the operation portion of the seal screw mechanism 660 is provided outside the wind tunnel 650, the flow rate of the purge gas can be adjusted without removing the wind tunnel 650, and the casing 700 is quickly sealed even when the supply of the purge gas is stopped. Can be operated.

設備が計画停電等で停止し、パージガスを供給することができない場合や熱源８７０によって非線形光学素子を１００℃以上に加熱した乾燥状態に維持できない場合には、シールネジ機構６６０によって排気口７６０を閉塞し、パージガス供給部９１０に備えた装着部に蓋体を装着すれば、湿度の影響を受けやすい非線形光学素子であっても確実に乾燥状態に保つことができる。   When the equipment is stopped due to a planned power outage and the purge gas cannot be supplied, or when the nonlinear optical element cannot be maintained in a dry state heated to 100 ° C. or higher by the heat source 870, the exhaust port 760 is blocked by the seal screw mechanism 660. If a lid is attached to the attachment part provided in the purge gas supply part 910, even a nonlinear optical element that is easily affected by humidity can be surely kept in a dry state.

風洞６５０によって出射光学窓６００を構成する光学素子６１０の外面にパージガスが案内されるので、例えば波長変換された紫外線レーザパルス光が当該光学素子６１０を通過する場合でも外気に含まれる有害成分等の影響で白濁するような事態の発生を効果的に阻止することができるようになる。   Since the purge gas is guided to the outer surface of the optical element 610 constituting the emission optical window 600 by the wind tunnel 650, for example, even when the wavelength-converted ultraviolet laser pulse light passes through the optical element 610, harmful components contained in the outside air It becomes possible to effectively prevent the occurrence of a situation that becomes cloudy due to the influence.

ケーシング７００に形成された出射窓７５０に取り付けられた出射光学窓６００が単一である態様以外に、ケーシング７００に複数の出射光学窓６００が構成される態様であっても同様である。例えば、ケーシング内部に設けた光学素子で紫外線レーザパルス光が複数に分岐され、それぞれが個別の出射光学窓６００から出射されるような場合等には、それぞれの出射光学窓６００から出力される紫外線レーザパルス光の波長の異同は問わず、それぞれの出射光学窓６００に対して、排気口７６０から排気されたパージガスが導かれるように構成すればよい。   The same applies to an aspect in which a plurality of emission optical windows 600 are configured in the casing 700, in addition to an aspect in which the emission optical window 600 attached to the emission window 750 formed in the casing 700 is single. For example, when the ultraviolet laser pulse light is branched into a plurality of optical elements provided inside the casing and each of them is emitted from the individual emission optical window 600, the ultraviolet rays output from the respective emission optical windows 600 are used. What is necessary is just to comprise so that the purge gas exhausted from the exhaust port 760 may be guide | induced with respect to each output optical window 600 regardless of the difference in the wavelength of a laser pulse light.

この場合、ケーシング７００に形成された同じ出射窓７５０から複数本の紫外線レーザパルス光が出力されるような構成であってもよいし、ケーシング７００に形成された複数の出射窓７５０からそれぞれ紫外線レーザパルス光が出力されるように構成されていてもよく、各出射光学窓６００に導かれるパージガスは、同一の排気口７６０から排気されたパージガスであってもよいし、ケーシング７００の異なる位置に形成された排気口７６０から排気されたパージガスが夫々の出射光学窓６００に導かれるように構成されていてもよい。また、各出射光学窓６００を覆う風洞６５０も個別に設けられていてもよいし、共用されていてもよい。   In this case, the configuration may be such that a plurality of ultraviolet laser pulse lights are output from the same emission window 750 formed in the casing 700, or each of the plurality of emission windows 750 formed in the casing 700 is irradiated with an ultraviolet laser. The purge gas may be configured to output pulsed light, and the purge gas guided to each emission optical window 600 may be purge gas exhausted from the same exhaust port 760 or may be formed at a different position of the casing 700. The purge gas exhausted from the exhaust port 760 may be configured to be guided to the respective emission optical windows 600. Moreover, the wind tunnel 650 which covers each output optical window 600 may be provided individually, and may be shared.

ケーシング７００に設けられたパージガス供給部９１０の下方にコネクタが配置され、制御部１００と第２波長変換部１Ｆとを接続する信号線や給電線が接続される。当該コネクタと収容部８０との間を接続する信号線ＳＣによって温度センサの信号が制御部１００に出力され、制御部から熱源８７０に制御信号が出力される。また、当該コネクタからステージ７１のモータ７１４に制御信号が出力され、ステージ７１が移動制御される。   A connector is disposed below the purge gas supply unit 910 provided in the casing 700, and a signal line and a power supply line that connect the control unit 100 and the second wavelength conversion unit 1F are connected. A signal from the temperature sensor is output to the control unit 100 through the signal line SC connecting the connector and the housing unit 80, and a control signal is output from the control unit to the heat source 870. Further, a control signal is output from the connector to the motor 714 of the stage 71, and the stage 71 is controlled to move.

以下に、収容部８０を交換した後の各非線形光学素子７０（７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ）に対する位相整合方法を説明する。
図９に示すように、初期の段階の位相整合方法は、装着工程Ｓ１と、第１温度調整工程Ｓ２と、粗調整工程Ｓ３と、第１微調整工程Ｓ４と、第２微調整工程Ｓ５と、記憶工程Ｓ６の各工程を備えて構成されている。 Below, the phase matching method with respect to each nonlinear optical element 70 (70A, 70B, 70C) after replacing | exchanging the accommodating part 80 is demonstrated.
As shown in FIG. 9, the phase matching method at the initial stage includes the mounting step S1, the first temperature adjustment step S2, the coarse adjustment step S3, the first fine adjustment step S4, and the second fine adjustment step S5. The storage step S6 includes the respective steps.

装着工程Ｓ１は、上述したように新たな収容部８０をステージ７１に装着する工程である。第１温度調整工程Ｓ２は、熱源８７０を介して特定の非線形光学素子７０を所定の目標温度、本例では１５０℃に調整する工程である。尚、所定の目標温度は、使用する非線形光学素子により予め設定されている温度で、良好な波長変換効率を示す温度であればよい。例えば、常温を含む低温状態で非線形光学素子にレーザ光を入射させても問題が無ければ、第１温度調整工程Ｓ２は不要である。この場合、粗調整工程Ｓ３と同時、粗調整工程Ｓ３の実行中またはその後に熱源８７０を介して特定の非線形光学素子７０を加熱すればよい。但し、第１温度調整工程Ｓ２を経ることによって非線形光学素子の寿命が長くなるという利点がある。   The mounting step S1 is a step of mounting the new storage unit 80 on the stage 71 as described above. The first temperature adjustment step S2 is a step of adjusting the specific nonlinear optical element 70 to a predetermined target temperature, in this example, 150 ° C., via the heat source 870. Note that the predetermined target temperature may be a temperature that is set in advance by the nonlinear optical element to be used and that exhibits good wavelength conversion efficiency. For example, if there is no problem even if laser light is incident on the nonlinear optical element in a low temperature state including normal temperature, the first temperature adjustment step S2 is unnecessary. In this case, the specific nonlinear optical element 70 may be heated via the heat source 870 at the same time as the coarse adjustment step S3 or during the execution of the coarse adjustment step S3. However, there is an advantage that the lifetime of the nonlinear optical element is extended by passing through the first temperature adjustment step S2.

特定の非線形光学素子として、３つの非線形光学素子７０Ａ，７０Ｂ，７０ＣのうちＣ軸の目標値とのずれが最大、最小の間の中間値を示す結晶を選択することが好ましい。尚、設置された温度センサが一つの場合には、その温度センサの出力が１５０℃になるように熱源８７０を制御する。   As the specific nonlinear optical element, it is preferable to select a crystal that exhibits an intermediate value between the maximum and minimum deviations from the target value of the C axis among the three nonlinear optical elements 70A, 70B, and 70C. In addition, when the temperature sensor installed is one, the heat source 870 is controlled so that the output of the temperature sensor may be 150 degreeC.

粗調整工程Ｓ３では、特定の非線形光学素子７０に調整用のレーザ光を入射させてその波長変換出力が最大値を示すように角度調整機構を調整する。波長変換出力とは上述した受光素子ＰＳ１で検出されたパワーであり、信号線を介して制御部１００に入力されている。「調整用のレーザ光」とは、調整のために発振させたレーザ光という意味であり、調整用の特別のレーザ光源を使用するのではなく、装置に組み込まれている種光源１０からのレーザ光を用いて調整するという意味である。このときに種光源１０から出力されるレーザ光の強度等も通常の使用状態と同様でよい。   In the coarse adjustment step S3, an adjustment laser beam is made incident on a specific nonlinear optical element 70, and the angle adjustment mechanism is adjusted so that the wavelength conversion output shows the maximum value. The wavelength conversion output is the power detected by the light receiving element PS1 described above, and is input to the control unit 100 via a signal line. “Adjustment laser light” means laser light oscillated for adjustment, and does not use a special laser light source for adjustment, but a laser from the seed light source 10 incorporated in the apparatus. It means to adjust using light. At this time, the intensity of the laser beam output from the seed light source 10 may be the same as in a normal use state.

制御部１００には、位相整合方法を実行するための入出力装置が接続可能に構成され、入出力装置を介してステージ７１の移動、熱源８７０の制御等の操作が可能に構成され、温度センサによる検出温度や受光素子ＰＳ１による検出パワーが入出力装置に表示可能に構成されている。   The control unit 100 is configured to be connectable with an input / output device for executing the phase matching method, and is configured to be able to perform operations such as movement of the stage 71 and control of the heat source 870 via the input / output device. The temperature detected by the light source and the power detected by the light receiving element PS1 can be displayed on the input / output device.

オペレータは、入出力装置に表示された受光素子ＰＳ１による検出パワーに基づいて調整用ビス８４ａ，８４ｂ（図６（ｃ）参照）を操作して、検出パワーが最大となる状態に調整し、ボルト８５ａ，８５ｂを締め付けてステージ７１に収容部８０を固定する。   The operator operates the adjustment screws 84a and 84b (see FIG. 6C) based on the detection power by the light receiving element PS1 displayed on the input / output device to adjust the detection power to the maximum state, and the bolt The accommodating part 80 is fixed to the stage 71 by fastening 85a and 85b.

第１微調整工程Ｓ４では、粗調整工程後の波長変換出力が最大値を示すように熱源８７０を調整する。第１温度調整工程等で例えば１５０℃に調整された特定の非線形光学素子７０に対して、さらにその温度を調整することにより、位相整合状態を微調する。具体的に、入出力装置を介して特定の非線形光学素子７０を例えば０．１℃ずつ上昇または下降させながら受光素子ＰＳ１による検出パワーの状態を確認する。   In the first fine adjustment step S4, the heat source 870 is adjusted so that the wavelength conversion output after the coarse adjustment step shows the maximum value. The phase matching state is finely adjusted by further adjusting the temperature of the specific nonlinear optical element 70 adjusted to, for example, 150 ° C. in the first temperature adjustment step or the like. Specifically, the state of the detection power by the light receiving element PS1 is confirmed while raising or lowering the specific nonlinear optical element 70 by, for example, 0.1 ° C. via the input / output device.

温度上昇に伴って検出パワーが増大する場合、検出パワーが低下する迄温度を上昇させ、温度下降に伴って検出パワーが増大する場合、検出パワーが低下する迄温度を下降させる。そして、検出パワーが最大となる温度を確認する。   When the detection power increases as the temperature increases, the temperature is increased until the detection power decreases, and when the detection power increases as the temperature decreases, the temperature is decreased until the detection power decreases. Then, the temperature at which the detected power is maximized is confirmed.

第２微調整工程Ｓ５では、他の非線形光学素子７０に調整用のレーザ光が入射するようにステージ７１を移動させて、その波長変換出力が最大値を示すように熱源を調整する工程を、他の全ての非線形光学素子に適用する。   In the second fine adjustment step S5, the stage 71 is moved so that the adjustment laser beam is incident on the other nonlinear optical element 70, and the step of adjusting the heat source so that the wavelength conversion output shows the maximum value, Applies to all other nonlinear optical elements.

記憶工程Ｓ６は、第１微調整工程及び第２微調整工程で得られた調整温度を各非線形光学素子７０に対応付けて記憶部に記憶する工程である。その後、実際に各非線形光学素子７０を用いる際に、記憶部に記憶された調整温度に調整すれば、各非線形光学素子７０で波長変換出力が最大値を示すように調整できるようになる。事前に粗調整工程を実行することで、その後の熱源調整で速やかに位相整合状態を確保することができるようになるのである。   The storage step S6 is a step of storing the adjustment temperature obtained in the first fine adjustment step and the second fine adjustment step in the storage unit in association with each nonlinear optical element 70. Thereafter, when each nonlinear optical element 70 is actually used, if the adjustment temperature is adjusted to the adjustment temperature stored in the storage unit, the wavelength conversion output of each nonlinear optical element 70 can be adjusted to show the maximum value. By executing the rough adjustment step in advance, the phase matching state can be quickly secured by the subsequent heat source adjustment.

非線形光学素子７０の製作精度がよく、ばらつきが少ないような場合には、粗調整工程Ｓ３は不要である。その場合には、治具等で収容部８０とステージ７１の角度を所定角度に調整してボルト８５ａ，８５ｂを締め付ければよい。   When the manufacturing accuracy of the nonlinear optical element 70 is good and the variation is small, the coarse adjustment step S3 is not necessary. In that case, the bolts 85a and 85b may be tightened by adjusting the angle between the accommodating portion 80 and the stage 71 to a predetermined angle with a jig or the like.

上述の初期の段階の各調整工程の終了後、レーザ光源装置１を稼働させる場合の位相整合方法を説明する。
熱源８７０を介して任意の非線形光学素子７０を所定の目標温度、つまり１５０℃に調整する第２温度調整工程（Ｓ７）と、各非線形光学素子７０に対応付けられた調整温度を記憶部から読み出す温度読み出し工程（Ｓ８）と、波長変換対象となる非線形光学素子７０を、熱源８７０を介して温度読み出し工程（Ｓ８）で読み出された調整温度に調整する第３温度調整工程（Ｓ９）と、第３温度調整工程で温度が調整された後に当該非線形光学素子７０に入射光を入射させて波長変換する波長変換工程（Ｓ１０）とが制御部によって実行される。尚、第２温度調整工程を省略して、直ちに非線形光学素子７０を第３温度調整工程で調整温度に調整するように構成してもよい。全ての非線形光学素子が使用されると（Ｓ１０，Ｙ）、新しい非線形光学素子に交換すべく、上述のステップＳ１からの処理が繰り返される。 A phase matching method in the case where the laser light source device 1 is operated after completion of each adjustment process in the initial stage will be described.
A second temperature adjustment step (S7) for adjusting an arbitrary nonlinear optical element 70 to a predetermined target temperature, that is, 150 ° C. via the heat source 870, and an adjustment temperature associated with each nonlinear optical element 70 are read from the storage unit. A temperature reading step (S8), a third temperature adjusting step (S9) for adjusting the nonlinear optical element 70 to be wavelength-converted to the adjustment temperature read in the temperature reading step (S8) via the heat source 870, and After the temperature is adjusted in the third temperature adjustment step, the control unit executes a wavelength conversion step (S10) in which incident light is incident on the nonlinear optical element 70 and wavelength conversion is performed. The second temperature adjustment step may be omitted, and the nonlinear optical element 70 may be immediately adjusted to the adjustment temperature in the third temperature adjustment step. When all the nonlinear optical elements are used (S10, Y), the process from step S1 described above is repeated to replace the nonlinear optical element with a new one.

制御部１００は、非線形光学素子が位相整合するための温度条件を記憶部から読み出して、入射光に対応する非線形光学素子の位相整合条件が満たされるように熱源を制御するように構成されているので、使用する非線形光学素子が切り替わる際に位相整合角を機械的に調整するような時間の掛かる処理を行なう必要がなく、温度調整制御のみで速やかに非線形光学素子の位相整合条件を整えることができる。   The control unit 100 is configured to read a temperature condition for the nonlinear optical element to perform phase matching from the storage unit and control the heat source so that the phase matching condition of the nonlinear optical element corresponding to the incident light is satisfied. Therefore, it is not necessary to perform time-consuming processing such as mechanically adjusting the phase matching angle when the nonlinear optical element to be used is switched, and the phase matching condition of the nonlinear optical element can be quickly adjusted only by temperature adjustment control. it can.

また、第１温度調整工程Ｓ２で、特定の非線形光学素子として３つの非線形光学素子７０Ａ，７０Ｂ，７０ＣのうちＣ軸の目標値とのずれが最大、最小の間の中間値を示す結晶を選択すると、粗調整工程で中間値を示す結晶に対する角度が調整されるので、その後他の非線形光学素子に切り替えたときに温度変化幅が小さくなり、速やかに位相整合条件を整えることができる。   Also, in the first temperature adjustment step S2, a crystal that exhibits an intermediate value between the maximum and minimum deviations from the target value of the C axis among the three nonlinear optical elements 70A, 70B, and 70C is selected as the specific nonlinear optical element. Then, since the angle with respect to the crystal showing the intermediate value is adjusted in the coarse adjustment step, the temperature change width is reduced when switching to another nonlinear optical element thereafter, and the phase matching condition can be quickly adjusted.

以下、本発明の別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、３つの非線形光学素子７０が入射レーザ光の光軸と直交するＸ，Ｙ平面上でＸ軸方向に並設された例を説明したが、図１０（ａ）に示すように、複数の非線形光学素子７０をＹ軸方向に並設してステージ７１をＹ軸方向に移動可能に構成してもよい。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the example in which the three nonlinear optical elements 70 are arranged in parallel in the X-axis direction on the X and Y planes orthogonal to the optical axis of the incident laser light has been described, but as illustrated in FIG. In addition, a plurality of nonlinear optical elements 70 may be arranged in parallel in the Y-axis direction so that the stage 71 can be moved in the Y-axis direction.

また、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ複数の非線形光学素子７０を並設してステージ７１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成してもよい。   Further, as shown in FIG. 10B, a plurality of nonlinear optical elements 70 may be arranged in parallel in the X-axis direction and the Y-axis direction so that the stage 71 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. Good.

さらに、図１０（ｃ）に示すように、回転軸Ｐａ周りに複数の非線形光学素子７０を同心円上に配置してもよい。入射ビームが円形の場合、図１０（ｄ）に示すように、非線形光学素子７０の矩形の入射面の対角線が回転軸Ｐａと直交するように配置すると、限られた入射面を有効に活用できる。   Further, as shown in FIG. 10C, a plurality of nonlinear optical elements 70 may be arranged on a concentric circle around the rotation axis Pa. When the incident beam is circular, as shown in FIG. 10D, if the diagonal line of the rectangular incident surface of the nonlinear optical element 70 is arranged so as to be orthogonal to the rotation axis Pa, the limited incident surface can be effectively utilized. .

非線形光学素子７０の入射面の形状は既述したように正方形であってもよいし、ビームの照射位置の移動方向に長く形成した長方形であってもよい。また、ビーム径以上であれば一片の長さも適宜設定することができる。さらに、ビーム径に比べて十分に大きな長さの矩形の入射面形状を備えた大型の非線形光学素子７０を構成すれば、各非線形光学素子に対してビームをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて波長変換することも可能である。   The shape of the incident surface of the nonlinear optical element 70 may be a square as described above, or may be a rectangle formed long in the moving direction of the beam irradiation position. Moreover, the length of one piece can also be set suitably if it is more than a beam diameter. Furthermore, if a large nonlinear optical element 70 having a rectangular incident surface shape that is sufficiently longer than the beam diameter is configured, the beam is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to each nonlinear optical element. It is also possible to convert the wavelength.

上述した実施形態では、収容容器に複数の非線形光学素子が収容される態様を説明したが、本発明による収容容器は、単一の非線形光学素子が収容される態様も含まれる。   In the above-described embodiment, the aspect in which a plurality of nonlinear optical elements are accommodated in the accommodation container has been described. However, the accommodation container according to the present invention includes an aspect in which a single nonlinear optical element is accommodated.

本発明による波長変換装置が組み込まれるレーザ光源装置は、発振波長が１０６４ｎｍとなる種光源に限定されるものでもなく、例えば、１０３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、９７６ｎｍ等、用途によって適宜異なる波長の種光源を選択することが可能である。さらに、非線形光学素子を介してこれらの波長を基本波とする高調波、和周波、差周波を発生させることも可能である。非線形光学素子として、上述以外の非線形光学素子を用いることも可能である。例えば、ＣＬＢＯ結晶に代えて、ＢＢＯ結晶、ＫＢＢＦ結晶、ＳＢＢＯ結晶、ＫＡＢＯ結晶、ＢＡＢＯ結晶等を用いることができる。   The laser light source device in which the wavelength conversion device according to the present invention is incorporated is not limited to a seed light source with an oscillation wavelength of 1064 nm. It is possible. Furthermore, it is possible to generate harmonics, sum frequencies, and difference frequencies having these wavelengths as fundamental waves through a nonlinear optical element. Nonlinear optical elements other than those described above can be used as the nonlinear optical element. For example, a BBO crystal, a KBBF crystal, an SBBO crystal, a KABO crystal, a BABO crystal, or the like can be used instead of the CLBO crystal.

上述した複数の実施形態は、何れも本発明の一実施態様の説明であり、該記載により本発明の範囲が限定されるものではない。また、各部の具体的な回路構成や回路に使用する光学素子は、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜選択し、或いは変更設計可能であることはいうまでもない。   The plurality of embodiments described above are all descriptions of one embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the description. Needless to say, the specific circuit configuration of each part and the optical elements used in the circuit can be appropriately selected or modified as long as the effects of the present invention can be achieved.

１：レーザ光源装置
１Ｆ：波長変換装置
１０：種光源
２０，３０：ファイバ増幅器
４０：光スイッチ素子
５０：固体増幅器
６０：非線形光学素子（ＬＢＯ結晶）
７０：非線形光学素子（ＣＬＢＯ結晶）
７１：ステージ
８０：収容部
８４０：区画部材
８７０：熱源
1: Laser light source device 1F: Wavelength converter 10: Seed light source 20, 30: Fiber amplifier 40: Optical switch element 50: Solid state amplifier 60: Nonlinear optical element (LBO crystal)
70: Nonlinear optical element (CLBO crystal)
71: Stage 80: Housing portion 840: Partition member 870: Heat source

Claims (8)

入射レーザ光の波長を変換する非線形光学素子を備えている波長変換装置であって、
変換波長が等しい複数の非線形光学素子を載置する載置部を備えた収容部と、
前記収容部に収容された各非線形光学素子を前記入射レーザ光の光軸と直交する方向に移動させる移動機構と、
を備え、
前記収容部が前記移動機構を介して本体装置に着脱自在に取り付けられ、
前記収容部に各非線形光学素子が収容された状態で、前記移動機構により前記入射レーザ光の波長を変換する非線形光学素子が何れかの非線形光学素子から他の非線形光学素子に切替使用可能に構成されるとともに当該複数の非線形光学素子が一括して取替可能に構成されている波長変換装置。 A wavelength conversion device including a nonlinear optical element that converts the wavelength of incident laser light,
An accommodating portion having a placement portion for placing a plurality of nonlinear optical elements having the same conversion wavelength; and
A moving mechanism for moving each nonlinear optical element accommodated in the accommodating portion in a direction orthogonal to the optical axis of the incident laser light;
With
The accommodating portion is detachably attached to the main body device via the moving mechanism,
The nonlinear optical element that converts the wavelength of the incident laser light by the moving mechanism can be switched from one nonlinear optical element to another nonlinear optical element in a state where each nonlinear optical element is accommodated in the accommodating portion. In addition, the wavelength conversion device is configured such that the plurality of nonlinear optical elements can be collectively replaced. 前記載置部は少なくとも各非線形光学素子を位置決め区画する金属製の区画部材を備え、前記区画部材に接触配置された熱源の熱が前記区画部材を介して各非線形光学素子に伝達可能に構成されている請求項１記載の波長変換装置。   The mounting section includes at least a metallic partition member for positioning and partitioning each nonlinear optical element, and heat of a heat source disposed in contact with the partition member can be transmitted to each nonlinear optical element via the partition member. The wavelength conversion device according to claim 1. 前記移動機構は、前記入射レーザ光の光軸と直交する方向に各非線形光学素子を移動させるステージを備え、
前記ステージを介して前記収容部が前記装置本体に着脱自在に取り付けられ、前記ステージを基準にして各非線形光学素子のＣ軸と入射光の光軸との成す角度を機械的に調整可能な角度調整機構が設けられている請求項２記載の波長変換装置。 The moving mechanism includes a stage for moving each nonlinear optical element in a direction orthogonal to the optical axis of the incident laser light,
The housing portion is detachably attached to the apparatus main body via the stage, and an angle at which the angle formed by the C axis of each nonlinear optical element and the optical axis of incident light can be mechanically adjusted with respect to the stage. The wavelength conversion device according to claim 2, wherein an adjustment mechanism is provided. 各非線形光学素子を位相整合させるための温度条件を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された温度条件に基づいて前記熱源を制御して、各非線形光学素子を位相整合させる制御部を備えている請求項３記載の波長変換装置。 A storage unit for storing temperature conditions for phase-matching each nonlinear optical element;
The wavelength conversion device according to claim 3, further comprising a control unit that controls the heat source based on a temperature condition stored in the storage unit and phase-matches each nonlinear optical element. 複数の非線形光学素子が収容され、請求項１から４の何れかに記載の波長変換装置に着脱可能に取り付けられる収容容器であって、
一側面に光学素子を備えた入射光学窓が形成され、対向面に出射窓が形成されるとともに何れかの側面にパージガス通流口が形成され、前記パージガス通流口から流入したパージガスが前記出射窓から流出するように構成された収容部ケーシングと、
前記収容部ケーシングを覆う蓋体と、
前記入射光学窓と出射窓の間に複数の非線形光学素子が載置されるように、前記収容部ケーシングに着脱可能に固定された載置部と、
前記出射窓及びパージガス通流口を開閉可能に閉塞する閉塞部材と、
を備えている収容容器。 A plurality of nonlinear optical elements are accommodated, and the container is detachably attached to the wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 4,
An incident optical window having an optical element is formed on one side surface, an exit window is formed on the opposite surface, and a purge gas flow port is formed on one of the side surfaces, and the purge gas flowing in from the purge gas flow port is discharged from the purge gas flow port. A housing casing configured to flow out of the window;
A lid that covers the housing casing;
And such, mounting portion which is detachably fixed to the housing casing nonlinear optical element of the multiple is placed between the incident optical window and the exit window,
A closing member that closes the exit window and the purge gas flow port so as to be openable and closable;
Containment container. 請求項４記載の波長変換装置の位相整合方法であって、
前記収容部を前記ステージに装着する装着工程と、
前記特定の非線形光学素子に調整用のレーザ光を入射させてその波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する第１微調整工程と、
他の非線形光学素子に前記調整用のレーザ光が入射するように前記ステージを移動させて、その波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する工程を、他の全ての非線形光学素子に適用する第２微調整工程と、
前記第１微調整工程及び第２微調整工程で得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶する記憶工程と、
を含む波長変換装置の位相整合方法。 A phase matching method for a wavelength converter according to claim 4 ,
A mounting step of mounting the housing portion on the stage;
A first fine adjustment step of adjusting the heat source so that the adjustment laser beam is incident on the specific nonlinear optical element and the wavelength conversion output thereof shows a maximum value;
Moving the stage so that the laser beam for adjustment is incident on another nonlinear optical element, and adjusting the heat source so that the wavelength conversion output shows the maximum value, all other nonlinear optical elements A second fine adjustment step applied to
A storage step of storing the adjustment temperature obtained in the first fine adjustment step and the second fine adjustment step in the storage unit in association with each nonlinear optical element;
Phase matching method for wavelength converter including 請求項４記載の波長変換装置の位相整合方法であって、
前記収容部を前記ステージに装着する装着工程と、
前記特定の非線形光学素子に調整用のレーザ光を入射させてその波長変換出力が最大値を示すように前記角度調整機構を調整する粗調整工程と、
前記粗調整工程後の波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する第１微調整工程と、
他の非線形光学素子に前記調整用のレーザ光が入射するように前記ステージを移動させて、その波長変換出力が最大値を示すように前記熱源を調整する工程を、他の全ての非線形光学素子に適用する第２微調整工程と、
前記第１微調整工程及び第２微調整工程で得られた調整温度を各非線形光学素子に対応付けて記憶部に記憶する記憶工程と、
を含む位相整合方法。 A phase matching method for a wavelength converter according to claim 4 ,
A mounting step of mounting the housing portion on the stage;
A coarse adjustment step of adjusting the angle adjustment mechanism so that the adjustment laser beam is incident on the specific nonlinear optical element and the wavelength conversion output thereof shows a maximum value;
A first fine adjustment step of adjusting the heat source so that the wavelength conversion output after the rough adjustment step shows a maximum value;
Moving the stage so that the laser beam for adjustment is incident on another nonlinear optical element, and adjusting the heat source so that the wavelength conversion output shows the maximum value, all other nonlinear optical elements A second fine adjustment step applied to
A storage step of storing the adjustment temperature obtained in the first fine adjustment step and the second fine adjustment step in the storage unit in association with each nonlinear optical element;
Including a phase matching method. 前記記憶工程の後に、前記熱源を介して任意の非線形光学素子を前記所定の目標温度に調整する第２温度調整工程と、
各非線形光学素子に対応付けられた調整温度を前記記憶部から読み出す温度読み出し工程と、
波長変換対象となる非線形光学素子を、前記熱源を介して前記温度読み出し工程で読み出された調整温度に調整する第３温度調整工程と、
前記第３温度調整工程で温度が調整された後に当該非線形光学素子に入射光を入射させて波長変換する波長変換工程と、
を含む請求項６または７記載の位相整合方法。
A second temperature adjustment step of adjusting an arbitrary nonlinear optical element to the predetermined target temperature via the heat source after the storage step;
A temperature reading step of reading out the adjustment temperature associated with each nonlinear optical element from the storage unit;
A third temperature adjustment step of adjusting the nonlinear optical element to be wavelength converted to the adjustment temperature read in the temperature reading step via the heat source;
A wavelength conversion step of converting the wavelength by causing incident light to enter the nonlinear optical element after the temperature is adjusted in the third temperature adjustment step;
The phase matching method according to claim 6 or 7, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11862931B2 (en) 2019-09-13 2024-01-02 Gigaphoton Inc. Laser system and method for manufacturing electronic devices

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7079953B2 (en) * 2017-03-24 2022-06-03 スペクトロニクス株式会社 Wavelength conversion method, wavelength conversion device and laser light source device
JP7121109B2 (en) * 2017-07-12 2022-08-17 スリーディー システムズ インコーポレーテッド Sensor system for direct calibration of high power density lasers used in direct metal laser melting
JP7169063B2 (en) * 2017-12-14 2022-11-10 株式会社キーエンス Laser processing equipment and laser oscillator
JP7019736B2 (en) * 2020-02-27 2022-02-15 ニューポート コーポレーション Component shift device with shape memory alloy actuator
JP7421987B2 (en) 2020-03-31 2024-01-25 株式会社フジクラ laser equipment

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0961866A (en) * 1995-08-25 1997-03-07 Japan Atom Energy Res Inst Method for converting laser beam wavelength and device using this method
JPH11251661A (en) * 1998-03-04 1999-09-17 Nikon Corp Laser light source and aligner
JP3174548B2 (en) * 1998-02-18 2001-06-11 中小企業総合事業団 Cartridge for wavelength conversion element
JP2001066654A (en) * 1999-08-30 2001-03-16 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk Laser device for processing having plural crystal holders
JP4140227B2 (en) * 2001-10-18 2008-08-27 ノーリツ鋼機株式会社 LASER OUTPUT DEVICE AND PHOTO PROCESSING DEVICE HAVING THE SAME
JP2006145584A (en) * 2004-11-16 2006-06-08 Hitachi Via Mechanics Ltd Method and apparatus for forming plurality of laser beams with wavelengths in ultraviolet region, and laser machining device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11862931B2 (en) 2019-09-13 2024-01-02 Gigaphoton Inc. Laser system and method for manufacturing electronic devices

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