JPH0461181A - エタロン - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ用ファブリ・ベロー・エタロンに関
するものである。

〔従来の技術〕

ファブリ・ベロー・エタロン（以下エタロン）は、レー
ザ用狭帯域化素子として広く利用されており、レーザ発
振器のキャビリティ内に挿入する事により、レーザの発
振スペクトル幅を狭くすることができる。エタロンに関
する著述は多数あるが、第１２図は例えば大竹祐吉著［
レーザの使い方と留意点」　（オブトロニクス社）　Ｐ
２Ｏ７〜２２７に記載されたエアーギャップ型エタロン
を示す側面図、第１３図は第１２図の罵−■線ρおける
断面図である。

図において、１は円板状の合成石英からなる１対の基板
であり、合成石英のスペーサ２によって所定の閏隔をあ
けて対向するように配置されている。

３は上記一対の基板１の互いに対向した面に形成された
高反ＩＪ１４ＩＩｇであり、誘電体多層膜からなる。

４は上記両基板１のそれぞれ他面側に形成された反射防
止膜である。

上記構成においては、ギャップ面には高反射膜３のみが
形成されていた。この対向しまた高反射膜３の間で、光
が多重反射し十−渉することによって波長選択性が得ら
れる。

次に、エタロンをレーザ発振器に適用する場合の例につ
いて示す。

第１４図は、例えば特開昭６２−１９８１８２号公報に
示された従来の工Ａシマレーザ装置を示す側面図である
１図において、全反射ミラー１１と出射ミラー１２とか
らなる共振器を備えなエキシマレーザの握ヤビティ内に
、波長選択素子としてエアギャップエタロン１４が１個
配置されている。そして、１３は一対のウィンドウ１５
ａ、１５ｂによって密閉されたチャンバであり、このチ
ャンバ１３にはレーザ媒質として例えばアルゴンとふ−
）素の混合ガス、クリプトンとふつ素の混合ガスなどが
充填されている。

次に上記装置の動作について説明する。レーザ媒質の充
填されたチャンバ１３内で放電を（〕うと、全反射ミラ
ー１１と出射ミラー１２の間でレーザ発振する。この時
、全反射ミラー１１と出射ミ′７−１２の間（ごエアギ
ャップエタロン１４が挿入されているので波長が選択さ
ｔｌ、スペクトル幅の狭いレーザ光が出射する。

〔発明が解決しようとする課題〕

エタロンにおいて狭帯域素子としての動作が要求される
部分は、レーザビームが通過する部分とほぼ等し、い。

すなわち、一般にエタロンは、光がエタロンの入射面に
対してわずかな角度をも・）で入射するように使用され
るため、原理上入射した光のうちの一部は共振せず、光
軸から外れて損失となる、 すなわち、第１５図に基づいて詳細に説明すると、図中
Ａ、Ｂ面はそれぞれエタロンのギャップ面、もしくは高
反射面であり、Ｃ，Ｄはエタロンの入射光と出射光であ
る。Ａ面から入射した光Ｃは、Ａ及びＢ面のギヤツブ閏
で多重反射を繰返しな後８面から出射する。この時、図
中ａの領域の部分からは有効な光として取り出されるが
、ｂの領域の部分は充分に干渉しないため有効な光とし
て取り出せずに損失となる。この損失は、エタロンに対
する光の入射角が大きいほど増加する。またエタロンの
高反射膜面、反射防止膜面ともに、理想的な反射面、透
過面を持ってはいないため、これらの面で光が散乱する
ことになよっても、光が光軸から外れて損失となる。

このように、エタロンに入射した光のうち、レーザ光の
光軸からはずれた光は不要な光となる。

しかしながら、従来のエタロンにおいては、エタロンの
外径がレーザビームの断面よりも十分に大きく、かつ高
反射膜が基板のギャップ面のほぼ全面に形成されでいた
ため、これら光軸を外れた不要な光がエタロンの内部で
反射を繰返して光がこもってしまう、この不要な光の一
部は、反射を繰り返すうちに熱に変換されるので、エタ
ロンの温度は上昇し、熱膨張による歪等が発生して、エ
タロンとしての機能が低下するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、不要な光の繰返し反射による温度Ｆ昇を防ぎ
、熱歪を低減するレーザ用のエタロンを提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この出願に係るエアギャップ型のレーザ用エタロンの発
明は、ギャップ面側の高反射膜をエタロンの中心有効径
のほぼ１．２〜２倍の直径となるように形成し、該高反
射膜のスペーサ接合部を除く外周部に、反射防止膜を形
成したことを特徴とするものである。

この出願に係る平行平板型のレーザ用エタロンの発明は
、高反射膜をエタロンの中心有効径のほぼ１．２〜２倍
の直径となるように形成し、該高反射膜の外周部に反射
膜を形成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

この出願のエアギャップ型及び平行平板型のレーザ用エ
タロンの発明によれば、エタロンの高反射膜の面積を小
さくし、かつ高反射膜の周囲に反射防止膜を形成したの
で、不要な光のとじ込めによる発熱が低減でき、エタロ
ン自身の機能低下を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図〜第４区において、１は基板、２はスペーサ、４
は反射防止膜であり従来と同様の構成部材である。５は
誘電体多層膜からなる高反射膜であり、エタロンの中心
有効径の１．２〜２倍の直径となるように形成されてい
る。６は上記高反射膜５の外周部に形成された反射防止
膜であり、第１図、第２図の実施例においてはスペーサ
２のオプティカルコンタクトの部分のみ除いて形成され
、第３ｒｙ！ｉ、第４区の実施例ではスペーサ２のオプ
ティカルコンタクト部分より内周に形成されている。

次に、上記の様に構成する理由について説明する０例え
ば、１０Ｘ１５■のビーム断面を持つレーザ装置にこの
実施例によるエタロンを適用すると考えると、エタロン
は中心部最低φ２０ｍが有効径として必要となる。従っ
て、高反射！１！５の膜面もこれ以上でなければならな
い、ところが、真空蒸着、スパッタ法により形成される
誘電体多層膜からなるこれらの高反射膜５は、一般に外
周部は光′￥−特性が狂いやすいため、余裕を考慮し２
て必要最低限の約１．２倍以上の径にする必要がある。

一方、高反射ＪＩＩ５の外周部に反射膜Ｍ・膜６を形成
することにより、レーザ光の光軸から外れた不要な光は
、この反射防止膜６の部分でエタロンの系外へ放出され
、従来問題となっていた不要光のこちりを低減すること
ができる０反射防ＩＬ膜６は、その外径が高反射膜５の
外径士エタロンの中心有効径以上であれば、はとんどの
不要光を余分な反射をさせることなく系外へ放出するこ
とが可能となる。

レーザ装置、特にエキシマレーザの様な短波長レーザ用
のエタロンにおいては、ｐｍのオーダで光の波長制御を
行うため、基板のギャップ間の距離およびギャップ面の
面精度には非常に高い精度が要求される０本実施例によ
れば、以上の様に精度低下の因子となる熱歪を低減し、
エタロンの正常向上、ひいてはレーザ装置の性能向丘が
可能となる。

上記実施例における実験結果を表１に示す。

（表１） 表１はそれぞれのエタロンを、ＫｒＦエキシマレーザ（
波長２４Ｓｎｉｍ、２００Ｈｚ、　ＩＱｉｍＪ／ｃｍ／
　）で３０分間動作させたときの温度上昇と、温度上昇
による熱歪から発生する波長のシフトについて示したも
のである６表１により、従来のエタロンに較べて、本実
施例によるエタロンの性能が向上しているのがわかる。

以上、エアギャップ型エタロンにおける適用例を示した
が、平行平板型エタロンにおいてもエアギャップ型同様
に、本発明によって性能向上が達成される。

第５図〜第８図は、両面に高反射膜を形成しな］枚の基
板からなる平行平板型エタロン（またはソリッドエタロ
ン）に本発明を適用した実施例であり、１は基板、５は
高反射膜、６は反射防止膜である。

次に、上記エタロンの高反射膜および反射防止膜の有効
な形成方法について説明する。すなわち、第９図はこの
発明の一実施例によるエタロンの断面図であるが、図に
示すように、まず基板１の反射防止膜形成領域Ｅ、高反
射膜形成領域ドの双方に反射防止膜となるような誘電体
多層膜を形成し、次に高反射膜形成領域Ｆに、上記誘電
体多層膜の上からさらに誘電体多層膜を形成することに
より高反射膜を形成する０以上の成膜方法および膜構成
を、２４８ｎｍ用エタロンに適用する場合を例にとって
、さらに詳細に説明をする。

■基板上の反射防止膜形成領域Ｅと、高反射膜形成領域
Ｆの全面に、以下の構成の誘電体多層膜を蒸着する。

Ｎ、／Ｌ□／Ｈ／Ｎ。

ただしＬｌ、Ｈの光字膜厚＝・λ／４：λ−２４８１１
１１Ｎ　ｏ　：　Ａ　ｉ　ｒ　　　　　　屈折率＝ｉ、
ｏｏ。

Ｌ　１　：　Ｍ　ｇ　Ｆ　２　　　　　　屈折率−１，
３８０１４：Ａ１１０ｉ　　　　　屈折率＝１．７２Ｏ
Ｎ、：基板（Ｓｉｎ、）　　　屈折率＝１．５０８■高
反射膜形成領域Ｆに、■で形成した誘電体多層膜を含め
て全体として以下の構成となるように、誘電体多層膜を
蒸着する。

Ｎｏ／（Ｈ／ｌ、、２）＊／Ｈ／Ｌ、１／Ｈ／Ｎ。

ただしＬｌ、Ｈの光学膜厚−７λ／４　：λ＝２４８ｎ
ｍＬ、：　Ｓ　ｉ　Ｏ，屈折率−１，５１０また、第１
Ｏ図は上記の膜構成、成膜方法により形成した２４８ｎ
＋ｓ用のエタロンの反射防止膜６の分光透過率を示す図
であり、第１１図は同じく高反射膜の分光透過率である
。これらの図より、反射防止膜６は２４８　Ｉｌ、ｌに
おける透過率が９９．５％、高反射膜５は反射率が７５
％であることがわかる。これは２４Ｂｔｉｍ用エタロン
として満足するものである。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、エタロンの高反射膜を
必要最小限の大きさにし、かつ高反射膜の外周部に反射
防止膜を形成したので、不要な光が内部にこもらなくな
り、発熱が低減できて、エタロン自身の性能が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願に係るエアギャップ型エタロンの発明
の一実施例を示す側面図、第２図は第１図の■−１１線
の断面図、第３図〜第４図はエアギャップ型エタロンの
発明の他の実施例を示す側面図及びＩＶ−１ｔ／線断面
図、第５図〜第６図はこの出願に係る平行平板型エタロ
ンの発明の一実施例を示す側面図及び平面図、第７図〜
第８図は平行平板型エタロンの発明の他の実施例を示す
側面図及び平面図、第９図はこの発明に係るエタロンの
有効な形成方法を説明するための断面図、第１０図。 第１１図はこの発明によるエタロンの反射防止膜と高反
射膜の分光特性を示す測定図、第１２図〜第１３図は従
来のエタロンの側面図及び断面図、第１４図はエタロン
をレーザ装置に適用した場合の側面図、第１５図はエタ
ロンの動作を示す模式図である。 図において、１は基板、２はスペーサ、４．６は反射防
止膜、５は高反射膜である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の合成石英からなる基板を、オプティカルコ
   ンタクトされたスペーサを介して所定の間隙で対向する
   ように接合し、上記基板の互いに対向したギャップ面に
   はそれぞれ高反射膜が形成され、他面にそれぞれ反射防
   止膜が形成されたレーザ用のエアギャップ型エタロンに
   おいて、 上記ギャップ面側の高反射膜をエタロンの中心有効径の
   ほぼ１．２〜２倍の直径となるように形成し、該高反射
   膜のスペーサ接合部を除く外周部に、反射防止膜を形成
   したことを特徴とするレーザ用のエタロン。
2. （２）一枚の合成石英からなる基板の両面に、高反射膜
   が形成されたレーザ用の平行平板型エタロンにおいて、 上記高反射膜をエタロンの中心有効径のほぼ１．２〜２
   倍の直径となるように形成し、該高反射膜の外周部に反
   射膜を形成したことを特徴とするレーザ用のエタロン。