JPH0423480A

JPH0423480A - 狭帯域レーザ装置

Info

Publication number: JPH0423480A
Application number: JP12695890A
Authority: JP
Inventors: Naoto Nishida; 直人西田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1992-01-27
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JP2957637B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は狭帯域レーザ装置に係り、特に高出力の狭帯域
化したレーザ光を得る装置に関する。

（従来の技術）ＴＥＡＣＯ，、レーザやエキシマレーザなど、放電部の
断面積が比較的大きな横励起型ガスレーザ発振装置では
レーザビームの光学的特性を良好にするために、共振器
ミラー間にアパーチャを設け、発振ビームの光学的特性
の良好な部分のみを通過させてレーザ発振することが行
われていた。

このようなレーザ発振ではレーザ出力の一部が取り出さ
れるため、レーザ出力は低くなっていた。

このため、レーザ発振部の他にレーザ増幅部を設けて高
出力化を計っていた。

一方、大規模集積回路や、撮像素子等の集積度が益々高
密度化するにつれて、半導体製造プロセスにおけるリソ
グラフィ工程では波長の短い紫外域のレーザ光が利用さ
れつつある。リソグラフィ工程で、半導体基板の表面に
塗布されたレジスト面にマスクパターンを結像させる集
光レンズは紫外域のレーザ光をよく透過させる石英から
作られているが、一般にこのような石英製の集光レンズ
は色収差が十分補正されていないために、しザ光の波長
の狭帯域化によってレーザ光の単色性を高め、色収差が
投影パターンに現れないようにしている。狭帯域化され
たレーザ光は狭帯域化の過程でのエネルギ損失のため、
元の出力に比べて１／２０程度まで低下していた。この
出力低下を少なくする対策として、上記のレーザ増幅部
を設けることも行われているが、たとえば「レーザ研究
、第１７巻第１号」に紹介されている自己増幅方式と呼
ばれる方式が知られている。この方式は第３図に示すよ
うに、内部に一対の主放電電極（１）　、　（２）を有
し、両端に透過窓（３）　、　（４）を形成したレザ管
（５）と、一方の透過窓（８）側に、この透過窓（３）
の下半分に対向して設けられた第１のアパーチュア（６
）、第１のエタロン（７）、光共振器の一方をなす高反
射ミラー（８）と、他方の透過窓（４）側に、第１のア
パーチュア（６）に同軸的に対向して設けられた第２の
アパーチュア（９）、第２のエタロン（１０）および所
定角度に傾けられたグレーティング（１１）と、このグ
レーティングに対面し共振器ミラーの他方をなす高反射
ミラー（１２）と、上記グレーティング（１１）で反射
し、」二足光共振器外に出たレーザ光をレーザ管（５）
の放電空間にビームエキスパンダ（１３）を介して折り
返す折り返しミラ（１４）とを備えた構成になっている
。この構成では、高反射ミラー（８）とグレーティング
（１１）間で発振し狭帯域化され、グレーティング（１
１）から出力されたレーザ光（Ｌｌ）は折り返しミラー
（１４）によって再び放電空間に入って増幅され増幅ビ
ーム（Ｌ２）となって透過窓（３）から出力される。

（発明が解決しようとする課題）上記のレーザ増幅部を設ける前者の技術では装置全体の
構成が大形になる問題があった。また、後者の構成では
放電空間がレーザ発振と増幅作用の空間とに別れ、狭帯
域化されたレーザ光は放電空間を１パスで増幅されるよ
うにしているため、放電空間の利用効率が良くない。そ
のため増幅が不十分となり、出力を十分に増加させるこ
とができなかった。本発明は横励起型のガスレーザ発振
装置において、断面積が小さくて高出力のレーザ光を簡
単な構成で得られる狭帯域レーザ装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段と作用）レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に設けられ
光共振器の一方をなす高反射ミラーと、上記レーザ励起
部の他端側におけるレーザ光の光路内に一部が挿入され
この挿入された部分に入射したレーザ光を上記光路の外
に屈折させるように設けられたプリズムと、上記屈折さ
れたレーザ光の一部を狭帯域化して上記高反射ミラーに
戻す手段とを備え、上記プリズムは上記光路において上
記レーザ光と交わる面とこの面に隣接する面とのなす角
度を鈍角に設定したもので、スペクトル幅が拡がらない
ようにして高出力化が可能な狭帯域レーザ装置を提供す
ることを目的とする。

（実施例）以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

すなわち、第１図において、（２０）はたとえば、エキ
シマレーザなどのレーザ励起部で、両端に透過窓（２１
ａ）　、　（２１ｂ）を気密に取付け、ガスレーザ媒質
を所定の圧力で封入した気密容器（２２）と、この気密
容器の内部に紙面と垂直な方向に対向して設けられ、主
放電電極を構成する陰極（２３）と、陽極（２４）とを
有している。これら陰極（２３）、陽極（２４）は図示
せぬ電源に接続しパルス放電制御されるようになってい
る。一方の透過窓（２１ａ）に対向する一端側には、ス
リット（２５）が形成された規制部材（２６）を介して
高反射ミラー（２７）が配置されている。他方の透過窓
（２１ｂ）に対向する他端側には、内角の一つが直角に
なる四角形状のプリズム（３０）がその一部を高反射ミ
ラー（２７）からの反射光路（２８）に挿入して設けら
れている。さらに、プリズム（３０）で屈折された屈折
光路（３１）に対面し、狭帯域化素子であり、しかも上
記高反射ミラー（２７）とで光共振器を形成する回折格
子（３２）とが順次設けられている。上記挿入において
、第２図に示すように、レーザ励起部（２０）外方向に
おいて、プリズム（３０）はブリュースタ角（５６，５
°）で通過光路（２８）と交わるように傾けられている
とともに、この入射した光路において、入射しだ面（３
３）と隣接する面（３４）とのなす角度θｌが１４６．
５°、上記面（８４）とこれに隣接する面（３５）との
なす角度θ２が６７°に設定されている。

レーザ励起部（２０）で発生したレーザ光はプリズム（
３０）で屈折して拡大され、回折格子（３２）に入射す
る。この回折格子（３２）は所定の波長の光に対して入
射角と反射角とが等しくなる角度で配置されている。そ
れによって、レーザ励起部（２０）で発生した後、回折
格子（３２）で回折して狭帯域化されたレーザ光はレー
ザ励起部（２０）内に入射し増幅される。

一方、上記高反射ミラー（２７）で反射し、規制部材（
２６）を通過して所定の拡がり角で他方の透過窓（２１
ｂ）から出射したレーザ光はその一部だけがプリズム（
３０）に入射し、残りは出力として外部へ取出されるこ
とになる。

なお、上記実施例では面（３３）と（３４）とのなす角
度を１４Ｂ、５°としたが、これに限定されることなく
９０°以」二の角度であればよい。また、狭帯域化のた
めの手段としては、回折格子に限らず、エタロンと反射
ミラーとで組み合わせたものを用いててもよい。

［発明の効果］以上説明したように、レーザ光は狭帯域化された後に高
反射ミラー（２７）で反射するだけで外部（光共振器の
光路外）へ取出され、他の工学部品で反射したり、通過
するなどのことがないから、光学部品での吸収や散乱に
よる損失がほとんどないばかりか、出力されるレーザ光
に散乱光が含まれるということもない。また、狭帯域化
されたレザ光はレーザ励起部（２０）で発生したレーザ
光と同じ光路で増幅されるので、放電空間が十分に利用
され増幅のために励起部体積を増加する必要がなく、装
置の小形化を実現することができた。さらに、レーザ光
内に挿入されるプリズム（３０）の−部が尖頭状でなく
なり、体積的に増加した形状になったので、その挿入し
た部分の温度が低下し、全体的に熱分布が均一化される
。このため、熱によるスペクトル幅の拡がりを防止する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図におけるＡ部の拡大図、第３図は従来例を示す断面図
である。（２０）・・・レーザ励起部（２７）・・・高反射ミラ（３０）・・・プリズム（３２）・・・回折格子

Claims

【特許請求の範囲】

レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に設けられ
光共振器の一方をなす高反射ミラーと、上記レーザ励起
部の他端側におけるレーザ光の光路内に一部が挿入され
この挿入された部分に入射したレーザ光を上記光路の外
に屈折させるように設けられたプリズムと、上記屈折さ
れたレーザ光の一部を狭帯域化して上記高反射ミラーに
戻す手段とを備え、上記プリズムは上記光路において上
記レーザ光と交わる面とこの面に隣接する面とのなす角
度を鈍角に設定したことを特徴とする狭帯域レーザ装置
。