JPH08116122A - 連続発振紫外線レーザー光発生装置 - Google Patents
連続発振紫外線レーザー光発生装置Info
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- JPH08116122A JPH08116122A JP6252480A JP25248094A JPH08116122A JP H08116122 A JPH08116122 A JP H08116122A JP 6252480 A JP6252480 A JP 6252480A JP 25248094 A JP25248094 A JP 25248094A JP H08116122 A JPH08116122 A JP H08116122A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型に、安定した動作、駆動の回路化簡易、
消費電力の低減化連続発振紫外線レーザー光発生装置を
得る。 【構成】 可視光ないしは近赤外線光レーザーを発生す
るレーザー光源部１と、光共振器２内に波長変換素子３
が配置されレーザー光源部１からのレーザー光を波長変
換して連続発振紫外線レーザー光ＬULを取り出す波長変
換装置４と、光共振器２を所定の共振器長にロッキング
するドレバーロッキング回路５と、このドレバーロッキ
ングに用いる電気光学位相変調器６とを有し、その電気
光学位相変調器６を、ＫＴＰあるいはその誘導体による
電気光学結晶１１によって構成する。
消費電力の低減化連続発振紫外線レーザー光発生装置を
得る。 【構成】 可視光ないしは近赤外線光レーザーを発生す
るレーザー光源部１と、光共振器２内に波長変換素子３
が配置されレーザー光源部１からのレーザー光を波長変
換して連続発振紫外線レーザー光ＬULを取り出す波長変
換装置４と、光共振器２を所定の共振器長にロッキング
するドレバーロッキング回路５と、このドレバーロッキ
ングに用いる電気光学位相変調器６とを有し、その電気
光学位相変調器６を、ＫＴＰあるいはその誘導体による
電気光学結晶１１によって構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばフォトリソグラ
フィによる材料加工の光源に用いられる連続発振紫外線
レーザー光の発生装置に用いて好適な連続発振紫外線レ
ーザー光発生装置に係わる。
フィによる材料加工の光源に用いられる連続発振紫外線
レーザー光の発生装置に用いて好適な連続発振紫外線レ
ーザー光発生装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】連続発振紫外線レーザー光発生装置とし
て、図１にその概略構成図を示すように、可視光ないし
は近赤外光レーザーを発生するレーザー光源部１と、光
共振器いわゆる外部光共振器２内に波長変換素子３が配
置され、レーザー光源部１からのレーザー光を波長変換
して連続発振紫外線レーザー光ＬULを取り出す波長変換
装置４と、光共振器２を所定の共振器長にロッキングす
るドレバーロッキング回路５と、このドレバーロッキン
グに用いる電気光学位相変調器６とが設けられた構成に
よるものの提案がなされている。
て、図１にその概略構成図を示すように、可視光ないし
は近赤外光レーザーを発生するレーザー光源部１と、光
共振器いわゆる外部光共振器２内に波長変換素子３が配
置され、レーザー光源部１からのレーザー光を波長変換
して連続発振紫外線レーザー光ＬULを取り出す波長変換
装置４と、光共振器２を所定の共振器長にロッキングす
るドレバーロッキング回路５と、このドレバーロッキン
グに用いる電気光学位相変調器６とが設けられた構成に
よるものの提案がなされている。
【０００３】この場合の、レーザー光源部１は、連続発
振による例えばＮｄ：ＹＡＧレーザー（図示せず）を光
源として用い、これよりのレーザー光を第１段目の第２
高調波発生素子すなわちＳＨＧ素子（図示せず）により
波長５３２ｎｍのグリーンレーザー光として取り出すよ
うになされる。
振による例えばＮｄ：ＹＡＧレーザー（図示せず）を光
源として用い、これよりのレーザー光を第１段目の第２
高調波発生素子すなわちＳＨＧ素子（図示せず）により
波長５３２ｎｍのグリーンレーザー光として取り出すよ
うになされる。
【０００４】そして、このレーザー光源部１からの、例
えば５３２ｎｍのグリーンレーザー光を、上述の波長変
換装置４における波長変換素子３を構成する第２段目の
ＳＨＧ素子によって、上述のＹＡＧレーザーの第４高調
波としての連続発振紫外線レーザーを得るようになされ
ている。
えば５３２ｎｍのグリーンレーザー光を、上述の波長変
換装置４における波長変換素子３を構成する第２段目の
ＳＨＧ素子によって、上述のＹＡＧレーザーの第４高調
波としての連続発振紫外線レーザーを得るようになされ
ている。
【０００５】光共振器２は、１対以上例えば図示の例に
おけるように４つのミラーＭ1 〜Ｍ 4 よりなり、これに
よって構成される光路内に波長変換素子３が配置され
る。
おけるように４つのミラーＭ1 〜Ｍ 4 よりなり、これに
よって構成される光路内に波長変換素子３が配置され
る。
【０００６】この波長変換素子３は例えばＢＢＯ（β−
ＢａＢ2 Ｏ4 ）による非線形光学結晶よりなる。
ＢａＢ2 Ｏ4 ）による非線形光学結晶よりなる。
【０００７】このレーザー光発生装置においては、安定
して所定の波長の光すなわち紫外線レーザー光を効率良
く発生させるために、上述した光共振器２が設けられ、
ドレバーロッキング法によって、その共振周波数を、こ
れに導入されるレーザー光源部１からの例えばグリーン
レーザー光の周波数に一致させこのグリーンレーザ光を
効率よく光共振器２の内部に引き込ませ、目的とする例
えば波長２６６ｎｍの紫外線レーザー光ＬULを安定して
発生させる方法がとられる（例えば特開平６−５３５９
３号公報参照）。
して所定の波長の光すなわち紫外線レーザー光を効率良
く発生させるために、上述した光共振器２が設けられ、
ドレバーロッキング法によって、その共振周波数を、こ
れに導入されるレーザー光源部１からの例えばグリーン
レーザー光の周波数に一致させこのグリーンレーザ光を
効率よく光共振器２の内部に引き込ませ、目的とする例
えば波長２６６ｎｍの紫外線レーザー光ＬULを安定して
発生させる方法がとられる（例えば特開平６−５３５９
３号公報参照）。
【０００８】この場合光共振器２を構成する例えば１つ
のミラーＭ1 が電磁位置決め装置ＶＣＭ４に取着され、
このＶＣＭ７の駆動によりミラーＭ1 の位置が微小移動
して光共振器２の光路長を微小変化できるようになされ
ていて、ドレバーロッキング回路５によってＶＣＭ７の
制御すなわちミラーＭ1 の位置の制御がなされ、共振周
波数ｆr を制御することができるようになされる。この
ようにして、或る特定の周波数の光のみこの光共振器２
の内部に引き込み、それ以外の周波数の光を反射する動
作を行う。
のミラーＭ1 が電磁位置決め装置ＶＣＭ４に取着され、
このＶＣＭ７の駆動によりミラーＭ1 の位置が微小移動
して光共振器２の光路長を微小変化できるようになされ
ていて、ドレバーロッキング回路５によってＶＣＭ７の
制御すなわちミラーＭ1 の位置の制御がなされ、共振周
波数ｆr を制御することができるようになされる。この
ようにして、或る特定の周波数の光のみこの光共振器２
の内部に引き込み、それ以外の周波数の光を反射する動
作を行う。
【０００９】図５は、この光共振器２の反射率特性を示
す。横軸は入射光の周波数、縦軸は反射率である。この
ように、共振周波数ｆr の光に対しては反射率は０％
で、それ以外の光に対しては反射率はほぼ１００％であ
る。共振周波数ｆr は外部共振器の光路長によって決定
される。透過し得る周波数の幅Δｆr は、各々のミラー
の反射率によって決まる。
す。横軸は入射光の周波数、縦軸は反射率である。この
ように、共振周波数ｆr の光に対しては反射率は０％
で、それ以外の光に対しては反射率はほぼ１００％であ
る。共振周波数ｆr は外部共振器の光路長によって決定
される。透過し得る周波数の幅Δｆr は、各々のミラー
の反射率によって決まる。
【００１０】一方、レーザー光源部１からの光共振器２
に導入される入射レーザの周波数ｆ L は、図６に示すよ
うに、或る一定の広がりΔｆL をもって分布している。
しかしながら、このΔｆL はΔｆr に比べて十分小さ
い。
に導入される入射レーザの周波数ｆ L は、図６に示すよ
うに、或る一定の広がりΔｆL をもって分布している。
しかしながら、このΔｆL はΔｆr に比べて十分小さ
い。
【００１１】ドレバーロッキングでは、光共振器２から
の反射光を検出するフォトダイオード等の光検出素子８
が設けられる。この反射光強度は、図５で示す光共振器
２の反射率と、図６で示すレーザの周波数との掛け算に
よって得られる。例えば、ミラーＭ1 の位置を移動し
て、共振周波数ｆr を図７（ａ）で示すように、例えば
Ａの位置からＥの位置まで変化させたとする。このと
き、反射光強度は図７（ｃ）のように変化する。ミラー
Ｍ1 の位置を反射光強度が０となる点（図７のＣ位置）
に固定すれば、共振周波数ｆr とレーザ周波数が一致
し、入射レーザ光が光共振器２内に引き込まれる。
の反射光を検出するフォトダイオード等の光検出素子８
が設けられる。この反射光強度は、図５で示す光共振器
２の反射率と、図６で示すレーザの周波数との掛け算に
よって得られる。例えば、ミラーＭ1 の位置を移動し
て、共振周波数ｆr を図７（ａ）で示すように、例えば
Ａの位置からＥの位置まで変化させたとする。このと
き、反射光強度は図７（ｃ）のように変化する。ミラー
Ｍ1 の位置を反射光強度が０となる点（図７のＣ位置）
に固定すれば、共振周波数ｆr とレーザ周波数が一致
し、入射レーザ光が光共振器２内に引き込まれる。
【００１２】ところが、現実には入射レーザ光の周波数
は、上述したように時々刻々揺らいでいるため、実際に
はレーザの周波数ｆL と共振周波数ｆr のずれを検出し
て、絶えずミラーＭ1 の位置を追随させなければならな
い。このためには、上述した反射光強度が０となる位置
を検出するだけでは不十分である。なぜなら、反射光強
度を検出するだけでは、ｆr とｆL がずれたとき、ｆr
＜ｆL なのか（図７のＢ位置）、ｆr ＞ｆL なのか（図
７のＤ位置）を区別することができないためである（ｆ
r ＝ｆL なる点を中心として偶関数）。
は、上述したように時々刻々揺らいでいるため、実際に
はレーザの周波数ｆL と共振周波数ｆr のずれを検出し
て、絶えずミラーＭ1 の位置を追随させなければならな
い。このためには、上述した反射光強度が０となる位置
を検出するだけでは不十分である。なぜなら、反射光強
度を検出するだけでは、ｆr とｆL がずれたとき、ｆr
＜ｆL なのか（図７のＢ位置）、ｆr ＞ｆL なのか（図
７のＤ位置）を区別することができないためである（ｆ
r ＝ｆL なる点を中心として偶関数）。
【００１３】そこで、ｆr ＞ｆL とｆr ＜ｆL の場合
で、正負が反転するようなエラー信号を発生させ、その
信号を用いて共振周波数ｆr をレーザ周波数ｆL に同調
させるサーボを行う必要がある。そのために、位相変調
器７が設けられ、これによりレーザ光に位相変調を行
い、レーザ光の周波数にサイドバンドを発生させる手法
をとる。周波数ｆm で位相変調を行うと、レーザの周波
数に加え、図８で示すように、周波数ｆL ±ｆm にサイ
ドバンドが発生する。
で、正負が反転するようなエラー信号を発生させ、その
信号を用いて共振周波数ｆr をレーザ周波数ｆL に同調
させるサーボを行う必要がある。そのために、位相変調
器７が設けられ、これによりレーザ光に位相変調を行
い、レーザ光の周波数にサイドバンドを発生させる手法
をとる。周波数ｆm で位相変調を行うと、レーザの周波
数に加え、図８で示すように、周波数ｆL ±ｆm にサイ
ドバンドが発生する。
【００１４】次に、このサイドバンドが発生したレーザ
光を光共振器２に入射したときの反射光より、エラー信
号を発生させる原理を図９の反射光強度スペクトル図を
参照して以下に説明する。光共振器２からの反射光は、
周波数ｆL −ｆm ，ｆL ，ｆL ＋ｆm の３つの成分から
なる（図９の I−ｂ〜 III−ｂ）。この反射光を光検出
素子８で検出すると、以下の３つの成分の信号電流が測
定される。 １．直流の反射光強度成分ＩDC ２．周波数ｆL およびｆL −ｆm の２つの光の差周波に
よる周波数ｆm のビート信号（振幅Ａ）ＩAC1 、 ＩAC1 ＝Ａ exp〔−ｉ２πｆm ｔ〕 ３．周波数ｆL およびｆL ＋ｆm の２つの光の差周波に
よる周波数ｆm のビート信号（振幅Ｂ）ＩAC2 、 ＩAC2 ＝Ｂ exp〔ｉ２πｆm ｔ〕
光を光共振器２に入射したときの反射光より、エラー信
号を発生させる原理を図９の反射光強度スペクトル図を
参照して以下に説明する。光共振器２からの反射光は、
周波数ｆL −ｆm ，ｆL ，ｆL ＋ｆm の３つの成分から
なる（図９の I−ｂ〜 III−ｂ）。この反射光を光検出
素子８で検出すると、以下の３つの成分の信号電流が測
定される。 １．直流の反射光強度成分ＩDC ２．周波数ｆL およびｆL −ｆm の２つの光の差周波に
よる周波数ｆm のビート信号（振幅Ａ）ＩAC1 、 ＩAC1 ＝Ａ exp〔−ｉ２πｆm ｔ〕 ３．周波数ｆL およびｆL ＋ｆm の２つの光の差周波に
よる周波数ｆm のビート信号（振幅Ｂ）ＩAC2 、 ＩAC2 ＝Ｂ exp〔ｉ２πｆm ｔ〕
【００１５】いま、ミラーＭ1 を移動して図９の I−ａ
からIII −ａで示すように、光共振器２の共振周波数を
レーザ周波数前後で変化させると、反射光のスペクトル
は I−ａのときＩ−ｂのように、II−ａのときII−ｂの
ように、III −ａのときIII−ｂで示すように変化す
る。すなわち、共振周波数がレーザ周波数と一致する前
後で、周波数ｆL −ｆm の光強度と周波数ｆL ＋ｆm の
光強度の大小が反転する。このことから、２つのビート
信号ＩAC1 およびＩAC2 の強度ＡおよびＢの大小も共振
点付近で反転することが分かる。そしてこの強度Ａおよ
びＢの大小関係が反転する点を検出してその位置にミラ
ーＭ1 を合わせることにより共振周波数とレーザ周波数
を一致させる。
からIII −ａで示すように、光共振器２の共振周波数を
レーザ周波数前後で変化させると、反射光のスペクトル
は I−ａのときＩ−ｂのように、II−ａのときII−ｂの
ように、III −ａのときIII−ｂで示すように変化す
る。すなわち、共振周波数がレーザ周波数と一致する前
後で、周波数ｆL −ｆm の光強度と周波数ｆL ＋ｆm の
光強度の大小が反転する。このことから、２つのビート
信号ＩAC1 およびＩAC2 の強度ＡおよびＢの大小も共振
点付近で反転することが分かる。そしてこの強度Ａおよ
びＢの大小関係が反転する点を検出してその位置にミラ
ーＭ1 を合わせることにより共振周波数とレーザ周波数
を一致させる。
【００１６】これら強度ＡおよびＢの大小の判定には、
光検出素子８からの交流信号ＩACの位相遅延量を利用す
る。ＩACはＩAC1 とＩAC2 の線形結合となり、ＡとＢの
比に対応して位相遅延量φをもつ。
光検出素子８からの交流信号ＩACの位相遅延量を利用す
る。ＩACはＩAC1 とＩAC2 の線形結合となり、ＡとＢの
比に対応して位相遅延量φをもつ。
【００１７】
【数１】ＩAC＝Ａ exp〔−ｉ２πｆm ｔ〕＋Ｂ exp〔ｉ
２πｆm ｔ〕 ＝Ｃ expｉ（２πｆm ｔ＋φ） このφは、ｆr ＝ｆL となる点を中心とした奇関数とな
るので、エラー信号とすることができる。そこでφをロ
ックイン検出して、その信号によりミラーＭ1の位置制
御を行うＶＣＭ７にサーボをかけることにより、光共振
周器２の共振器長すなわち共振周波数を入射レーザ光の
周波数に一致させ、このレーザ光を共振器内部に効率よ
く引き込む。図１０にこのエラー信号（図１０中曲線
８）の一例を示す。
２πｆm ｔ〕 ＝Ｃ expｉ（２πｆm ｔ＋φ） このφは、ｆr ＝ｆL となる点を中心とした奇関数とな
るので、エラー信号とすることができる。そこでφをロ
ックイン検出して、その信号によりミラーＭ1の位置制
御を行うＶＣＭ７にサーボをかけることにより、光共振
周器２の共振器長すなわち共振周波数を入射レーザ光の
周波数に一致させ、このレーザ光を共振器内部に効率よ
く引き込む。図１０にこのエラー信号（図１０中曲線
８）の一例を示す。
【００１８】上述したように、連続発振紫外線レーザー
光を発生させる装置において、ドレバーロッキング法の
適用によって安定して効率良く目的とする紫外線レーザ
ー光を発生させるようにすることができるものである
が、実際にこの連続発振紫外線レーザー発生装置を作製
した場合、種々の問題が生じている。
光を発生させる装置において、ドレバーロッキング法の
適用によって安定して効率良く目的とする紫外線レーザ
ー光を発生させるようにすることができるものである
が、実際にこの連続発振紫外線レーザー発生装置を作製
した場合、種々の問題が生じている。
【００１９】すなわち、上述したように、ドレバーロッ
キングを適用する場合、図１で示すように電気光学位相
変調器６が用いられる。すなわち、この位相変調器６
は、電圧印加によって屈折率が変化する電気光学効果を
示す電気光学結晶によって構成される。いま、この電気
光学結晶に周波数Ωの交流電圧を印加し、この結晶にレ
ーザー光を入射すると、透過光の位相は正弦的に変調さ
れる。上述したドレバーロッキングを行うには入射する
グリーン光に位相変調深度β＝０．１程度の位相変調を
行う。ここで位相変調深度βとは、正弦的な位相変調を
行うときの、位相変調の振幅を表し、このときの変調さ
れたレーザー光の電場Ｅpmは次式で表される。
キングを適用する場合、図１で示すように電気光学位相
変調器６が用いられる。すなわち、この位相変調器６
は、電圧印加によって屈折率が変化する電気光学効果を
示す電気光学結晶によって構成される。いま、この電気
光学結晶に周波数Ωの交流電圧を印加し、この結晶にレ
ーザー光を入射すると、透過光の位相は正弦的に変調さ
れる。上述したドレバーロッキングを行うには入射する
グリーン光に位相変調深度β＝０．１程度の位相変調を
行う。ここで位相変調深度βとは、正弦的な位相変調を
行うときの、位相変調の振幅を表し、このときの変調さ
れたレーザー光の電場Ｅpmは次式で表される。
【００２０】
【数２】Ｅpm＝Ｅ0 exp ｊ｛ωｔ＋βｓｉｎΩｔ｝
【００２１】ここで、Ｅ0 はレーザー光の電界振幅、ω
は入射レーザー光の周波数、Ωは変調周波数である。β
の大きさは、結晶の電気光学位相変調の性能指数Ｑ、結
晶の長さｌ、電極間距離ｄ、結晶に印加する交流電圧の
振幅Ｖ0 によって与えられ、次式で表される。
は入射レーザー光の周波数、Ωは変調周波数である。β
の大きさは、結晶の電気光学位相変調の性能指数Ｑ、結
晶の長さｌ、電極間距離ｄ、結晶に印加する交流電圧の
振幅Ｖ0 によって与えられ、次式で表される。
【００２２】
【数３】β＝（πＱＶ0 ／λ）（ｌ／ｄ） ここで、λは入射光の波長を表す。
【００２３】一方、βの大きさを変調することにより、
紫外線レーザー光ＬULの強度を変調することが可能とな
る。β＝０．１のとき、紫外線レーザー光強度はほぼ最
高で、βが大きくなるにつれ、紫外線レーザー光強度は
小さくなり、β＝２．４で、紫外線レーザー光強度はほ
ぼ０になる。つまり、光位相変調器に印加する高周波信
号を振幅変調することにより、紫外線レーザー光ＬULの
デジタル変調、アナログ変調が可能である。
紫外線レーザー光ＬULの強度を変調することが可能とな
る。β＝０．１のとき、紫外線レーザー光強度はほぼ最
高で、βが大きくなるにつれ、紫外線レーザー光強度は
小さくなり、β＝２．４で、紫外線レーザー光強度はほ
ぼ０になる。つまり、光位相変調器に印加する高周波信
号を振幅変調することにより、紫外線レーザー光ＬULの
デジタル変調、アナログ変調が可能である。
【００２４】また、紫外線レーザー光強度をモニター
し、位相変調器６にフィードバックするとにより、自動
強度調整（ＡＰＣ）が可能である。図１１にβの変調に
よるデジタル変調の模式図を示す。同図（ａ）は位相変
調器に印加する信号電圧で、周波数Ωのキャリア信号を
振幅変調したものである。同図（ｂ）はこのときの紫外
線レーザー光強度を示す。
し、位相変調器６にフィードバックするとにより、自動
強度調整（ＡＰＣ）が可能である。図１１にβの変調に
よるデジタル変調の模式図を示す。同図（ａ）は位相変
調器に印加する信号電圧で、周波数Ωのキャリア信号を
振幅変調したものである。同図（ｂ）はこのときの紫外
線レーザー光強度を示す。
【００２５】そして、上述の連続発振紫外線レーザー光
発生装置においてドレバーロッキングに用いる電気光学
位相変調器を構成する電気光学結晶としては、以下の条
件を満たすものから選択される。 １．波長５３２ｎｍでの吸収が小さい。 ２．波長５３２ｎｍでの高出力レーザー光に対して光損
傷が発生しない。具体的には１０Ｗ程度の強度のレーザ
ー光に耐えることができる。 ３．電気光学位相変調の性能指数Ｑが高く、低電圧での
駆動が可能であるる。
発生装置においてドレバーロッキングに用いる電気光学
位相変調器を構成する電気光学結晶としては、以下の条
件を満たすものから選択される。 １．波長５３２ｎｍでの吸収が小さい。 ２．波長５３２ｎｍでの高出力レーザー光に対して光損
傷が発生しない。具体的には１０Ｗ程度の強度のレーザ
ー光に耐えることができる。 ３．電気光学位相変調の性能指数Ｑが高く、低電圧での
駆動が可能であるる。
【００２６】従来可視光の位相変調に用いられる結晶
は、大きく２系統があり、タンタル酸リチウム（ＬｉＴ
ａＯ3 ：ＬＴ），ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌ
Ｎ）系と、りん酸二水素カリウム（ＫＨ2 ＰＯ4 ：ＫＤ
Ｐ），りん酸二水素アンモニウム（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ：
ＡＤＰ）系とに分けられる。このうち、ＬＴ，ＬＮ系は
電気光学位相変調の性能指数は高いものの、光損傷に対
する耐久性が低いのことから高出力レーザー光を使用す
る連続発振紫外光レーザーに使用することができない。
は、大きく２系統があり、タンタル酸リチウム（ＬｉＴ
ａＯ3 ：ＬＴ），ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌ
Ｎ）系と、りん酸二水素カリウム（ＫＨ2 ＰＯ4 ：ＫＤ
Ｐ），りん酸二水素アンモニウム（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ：
ＡＤＰ）系とに分けられる。このうち、ＬＴ，ＬＮ系は
電気光学位相変調の性能指数は高いものの、光損傷に対
する耐久性が低いのことから高出力レーザー光を使用す
る連続発振紫外光レーザーに使用することができない。
【００２７】そこで、従来この種の位相変調器として
は、ＫＤＰまたはＡＤＰによる電気光学結晶が用いられ
ている。
は、ＫＤＰまたはＡＤＰによる電気光学結晶が用いられ
ている。
【００２８】ところが、これらＫＤＰまたはＡＤＰによ
る電気光学結晶による位相変調器には、次に列記する問
題点がある。 １．位相変調器として性能指数が小さく、高い駆動電圧
が必要となる。ＫＤＰやＡＤＰの各性能指数は、それぞ
れ３４ｐｍ／Ｖ，２７ｐｍ／Ｖである。例えば結晶の長
さｌ＝１２mm，電極間距離ｄ＝３mmの場合、β＝０．１
を実現するにはＫＤＰおよびＡＤＰにそれぞれ振幅Ｖ0
＝１２５Ｖ，１５７Ｖの交流電圧を印加する必要があ
る。連続発振紫外線レーザーにおいては位相変調の周波
数ΩはΩ＝１０MHz 程度である。このような高周波数か
つ大振幅の信号電圧を得るためには複雑な高周波増幅回
路が必要となり、コストや装置全体の大型化を来し、実
用上きわめて不利となる。一方、駆動電圧を低減するた
めに結晶長を長くすると、結晶のコストが高くなり、こ
の場合においても大型化を来すという問題がある。ま
た、同様の目的をもって電極間距離ｄを小さくすると、
位相変調器の入射レーザー光に対する入射アパーチャが
小さくなり、入射可能なビーム径が小さくなるという問
題が生じる。上述したことから、駆動電圧を大幅に小さ
くすることは困難であり、複雑かつ高価な高周波増幅回
路が必要となる。 ２．上述したところから、ＫＤＰやＡＤＰによる位相変
調器においては高い電圧が必要となるので、βの変調に
よる紫外線レーザー光のデジタル変調、アナログ変調、
ＡＰＣを行うことが困難となる。また、紫外線レーザー
光を消光する（β＝２．４）には、約３ｋＶの振幅の高
周波電圧が必要となる。 ３．更に、ＫＤＰやＡＤＰは、化学的にきわめて不安定
で、潮解性が高いことから大気中の水分によって化学変
化を来すことから、これらＫＤＰやＡＤＰによる光学結
晶を用いる場合、この結晶を油浸するとか、或いは窒素
ガス中に封入するなどの構成がとられ、更に外部と気密
的に遮断するためにこの結晶を完全な遮蔽体によって覆
い封止する必要がある。しかしながら、このように光学
結晶を遮蔽体によって完全に封止し、しかもこの遮蔽体
にレーザー光の入射窓および出射窓を形成することは、
製造の煩雑さ、コスト高、信頼性の問題等を来すのみな
らず、その窓材や油浸の油による入射および出射光のロ
スを来す。
る電気光学結晶による位相変調器には、次に列記する問
題点がある。 １．位相変調器として性能指数が小さく、高い駆動電圧
が必要となる。ＫＤＰやＡＤＰの各性能指数は、それぞ
れ３４ｐｍ／Ｖ，２７ｐｍ／Ｖである。例えば結晶の長
さｌ＝１２mm，電極間距離ｄ＝３mmの場合、β＝０．１
を実現するにはＫＤＰおよびＡＤＰにそれぞれ振幅Ｖ0
＝１２５Ｖ，１５７Ｖの交流電圧を印加する必要があ
る。連続発振紫外線レーザーにおいては位相変調の周波
数ΩはΩ＝１０MHz 程度である。このような高周波数か
つ大振幅の信号電圧を得るためには複雑な高周波増幅回
路が必要となり、コストや装置全体の大型化を来し、実
用上きわめて不利となる。一方、駆動電圧を低減するた
めに結晶長を長くすると、結晶のコストが高くなり、こ
の場合においても大型化を来すという問題がある。ま
た、同様の目的をもって電極間距離ｄを小さくすると、
位相変調器の入射レーザー光に対する入射アパーチャが
小さくなり、入射可能なビーム径が小さくなるという問
題が生じる。上述したことから、駆動電圧を大幅に小さ
くすることは困難であり、複雑かつ高価な高周波増幅回
路が必要となる。 ２．上述したところから、ＫＤＰやＡＤＰによる位相変
調器においては高い電圧が必要となるので、βの変調に
よる紫外線レーザー光のデジタル変調、アナログ変調、
ＡＰＣを行うことが困難となる。また、紫外線レーザー
光を消光する（β＝２．４）には、約３ｋＶの振幅の高
周波電圧が必要となる。 ３．更に、ＫＤＰやＡＤＰは、化学的にきわめて不安定
で、潮解性が高いことから大気中の水分によって化学変
化を来すことから、これらＫＤＰやＡＤＰによる光学結
晶を用いる場合、この結晶を油浸するとか、或いは窒素
ガス中に封入するなどの構成がとられ、更に外部と気密
的に遮断するためにこの結晶を完全な遮蔽体によって覆
い封止する必要がある。しかしながら、このように光学
結晶を遮蔽体によって完全に封止し、しかもこの遮蔽体
にレーザー光の入射窓および出射窓を形成することは、
製造の煩雑さ、コスト高、信頼性の問題等を来すのみな
らず、その窓材や油浸の油による入射および出射光のロ
スを来す。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した諸
問題の改善をはかった電気光学位相変調器とこれを用い
たレーザー光発生装置を提供するものである。
問題の改善をはかった電気光学位相変調器とこれを用い
たレーザー光発生装置を提供するものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、図１に
その一例の構成図を示すように、可視光ないしは近赤外
線光レーザーを発生するレーザー光源部１と、光共振器
２内に波長変換素子３が配置されレーザー光源部１から
のレーザー光を波長変換して連続発振紫外線レーザー光
ＬULを取り出す波長変換装置４と、光共振器２を所定の
共振器長にロッキングするドレバーロッキング回路５
と、このドレバーロッキングに用いる電気光学位相変調
器６とを有して成る。
その一例の構成図を示すように、可視光ないしは近赤外
線光レーザーを発生するレーザー光源部１と、光共振器
２内に波長変換素子３が配置されレーザー光源部１から
のレーザー光を波長変換して連続発振紫外線レーザー光
ＬULを取り出す波長変換装置４と、光共振器２を所定の
共振器長にロッキングするドレバーロッキング回路５
と、このドレバーロッキングに用いる電気光学位相変調
器６とを有して成る。
【００３１】そして、特に本発明においてはその電気光
学位相変調器６を、図２に示すように、ＡＴｉＯＸＯ4
の組成を有し、ＡがＫ，Ｃｓ，Ｒｂのいづれかで、Ｘが
Ｐ，Ａｓのいづれかである電気光学結晶、すなわちＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ4 ），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ4 ），
ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 ），ＲＴＰ（ＲｂＴｉＯＰ
Ｏ4 ），ＣＴＡ（ＣｓＴｉＯＡｓＯ4 ）のいづれか（以
下これらをＫＴＰあるいはその誘導体という）の電気光
学結晶１１によって構成する。
学位相変調器６を、図２に示すように、ＡＴｉＯＸＯ4
の組成を有し、ＡがＫ，Ｃｓ，Ｒｂのいづれかで、Ｘが
Ｐ，Ａｓのいづれかである電気光学結晶、すなわちＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ4 ），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ4 ），
ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 ），ＲＴＰ（ＲｂＴｉＯＰ
Ｏ4 ），ＣＴＡ（ＣｓＴｉＯＡｓＯ4 ）のいづれか（以
下これらをＫＴＰあるいはその誘導体という）の電気光
学結晶１１によって構成する。
【００３２】第２の本発明は、上述の構成において、そ
の電気光学位相変調器６の電気光学結晶１１に、図３に
示すように、光通路方向に沿う溝１３を形成し、この溝
１３の側面１３ａに一方の電極１４を形成する。
の電気光学位相変調器６の電気光学結晶１１に、図３に
示すように、光通路方向に沿う溝１３を形成し、この溝
１３の側面１３ａに一方の電極１４を形成する。
【００３３】第３の本発明は、上述の構成において、そ
の電気光学位相変調器６を、ドレバーロッキングで使用
する変調周波数において増幅作用をもつ共振器回路を構
成する。
の電気光学位相変調器６を、ドレバーロッキングで使用
する変調周波数において増幅作用をもつ共振器回路を構
成する。
【００３４】第４の本発明は、上述の構成において、そ
の電気光学位相変調器６で、変調深度の変調により紫外
線レーザー光の強度変調を行う。
の電気光学位相変調器６で、変調深度の変調により紫外
線レーザー光の強度変調を行う。
【００３５】
【作用】上述の第１の本発明構成によれば、連続発振紫
外線レーザー光発生装置におけるドレバーロッキングに
用いる電気光学変調器６をＫＴＰあるいはその誘導体の
電気光学結晶によって構成するものであるが、これらＫ
ＴＰあるいはその誘導体による電気光学結晶体は、波長
変換素子３によって波長変換して紫外線レーザー光を得
るための入射光の波長５３２ｎｍの光に対する吸収が小
さく、またこの波長の光に対する光損傷が生じにくいこ
とから長寿命の安定してすぐれた特性の電気光学変調を
行うことができる。更に、そのＫＴＰあるいはその誘導
体は、電気光学変調の性能指数Ｑが大きいことから、例
えばβ＝０．１を実現するに小型に、またこれに印加す
る変調交流電圧の振幅の低減化をはかることができ、こ
れによって複雑な高周波増幅回路の使用を回避できる。
また潮解性を示さないことから、この電気光学結晶体を
気密的に外部と遮断するための遮蔽体の配設、これに伴
う光透過窓の付設を回避でき、構造の簡潔化、小型化、
組み立ての簡易化、コストの低減化、さらにこの窓部に
おける光損失等の改善をはかることができる。
外線レーザー光発生装置におけるドレバーロッキングに
用いる電気光学変調器６をＫＴＰあるいはその誘導体の
電気光学結晶によって構成するものであるが、これらＫ
ＴＰあるいはその誘導体による電気光学結晶体は、波長
変換素子３によって波長変換して紫外線レーザー光を得
るための入射光の波長５３２ｎｍの光に対する吸収が小
さく、またこの波長の光に対する光損傷が生じにくいこ
とから長寿命の安定してすぐれた特性の電気光学変調を
行うことができる。更に、そのＫＴＰあるいはその誘導
体は、電気光学変調の性能指数Ｑが大きいことから、例
えばβ＝０．１を実現するに小型に、またこれに印加す
る変調交流電圧の振幅の低減化をはかることができ、こ
れによって複雑な高周波増幅回路の使用を回避できる。
また潮解性を示さないことから、この電気光学結晶体を
気密的に外部と遮断するための遮蔽体の配設、これに伴
う光透過窓の付設を回避でき、構造の簡潔化、小型化、
組み立ての簡易化、コストの低減化、さらにこの窓部に
おける光損失等の改善をはかることができる。
【００３６】
【実施例】本発明の実施例を説明する。本発明装置は、
図１に示すように、レーザー光源部１と、光共振器２内
に波長変換素子３が配置されレーザー光源部１からのレ
ーザー光を波長変換して連続発振紫外線レーザー光ＬUL
を取り出す波長変換装置４と、光共振器２を所定の共振
器長にロッキングするドレバーロッキング回路５と、こ
のドレバーロッキングに用いる電気光学位相変調器６と
を有する構成とする。
図１に示すように、レーザー光源部１と、光共振器２内
に波長変換素子３が配置されレーザー光源部１からのレ
ーザー光を波長変換して連続発振紫外線レーザー光ＬUL
を取り出す波長変換装置４と、光共振器２を所定の共振
器長にロッキングするドレバーロッキング回路５と、こ
のドレバーロッキングに用いる電気光学位相変調器６と
を有する構成とする。
【００３７】レーザー光源部１は、前述したように、連
続発振による例えばＮｄ：ＹＡＧレーザー（図示せず）
よりのレーザー光を第２高調波発生素子すなわちＳＨＧ
素子（図示せず）により波長５３２ｎｍのグリーンレー
ザー光として取り出すようになされる。
続発振による例えばＮｄ：ＹＡＧレーザー（図示せず）
よりのレーザー光を第２高調波発生素子すなわちＳＨＧ
素子（図示せず）により波長５３２ｎｍのグリーンレー
ザー光として取り出すようになされる。
【００３８】そして、このグリーンレーザー光を、波長
変換装置４の外部光共振器２に導入する。この光共振器
２は、１対以上例えば図示の例におけるように４つのミ
ラーＭ1 〜Ｍ4 よりなり、これによって構成される光路
内に波長変換素子３が配置される。波長変換素子３は例
えば例えばＢＢＯ（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）による非線形光
学結晶よりなる。
変換装置４の外部光共振器２に導入する。この光共振器
２は、１対以上例えば図示の例におけるように４つのミ
ラーＭ1 〜Ｍ4 よりなり、これによって構成される光路
内に波長変換素子３が配置される。波長変換素子３は例
えば例えばＢＢＯ（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）による非線形光
学結晶よりなる。
【００３９】光共振器２は、前述したように、例えばミ
ラーＭ1 が電磁位置決め装置ＶＣＭ４によってその位置
が微小移動して光共振器２の光路長を微小変化できるよ
うになされていて、冒頭に述べたように、ドレバーロッ
キング回路５によってＶＣＭ７の制御すなわちミラーＭ
1 の位置の制御がなされ、共振周波数ｆr を制御するこ
とができるようになされ、光共振器２の共振周波数を、
これに導入されるレーザー光源部１からの例えばグリー
ンレーザー光の周波数に一致させこのグリーンレーザ光
を効率よく光共振器２の内部に引き込ませ、目的とする
波長２６６ｎｍの紫外線レーザー光ＬULを安定して発生
させる。
ラーＭ1 が電磁位置決め装置ＶＣＭ４によってその位置
が微小移動して光共振器２の光路長を微小変化できるよ
うになされていて、冒頭に述べたように、ドレバーロッ
キング回路５によってＶＣＭ７の制御すなわちミラーＭ
1 の位置の制御がなされ、共振周波数ｆr を制御するこ
とができるようになされ、光共振器２の共振周波数を、
これに導入されるレーザー光源部１からの例えばグリー
ンレーザー光の周波数に一致させこのグリーンレーザ光
を効率よく光共振器２の内部に引き込ませ、目的とする
波長２６６ｎｍの紫外線レーザー光ＬULを安定して発生
させる。
【００４０】そして、このドレバーロッキングのための
電気光学位相変調器６を、特に本発明においては、ＡＴ
ｉＯＸＯ4 の組成を有し、ＡがＫ，Ｃｓ，Ｒｂのいづれ
かで、ＸがＰ，Ａｓのいづれかである電気光学結晶、す
なわちＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ 4 ），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡ
ｓＯ4 ），ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 ），ＲＴＰ（Ｒ
ｂＴｉＯＰＯ4 ），ＣＴＡ（ＣｓＴｉＯＡｓＯ4 ）のい
づれか、すなわちＫＴＰあるいはその誘導体による電気
光学結晶１１によって構成する。
電気光学位相変調器６を、特に本発明においては、ＡＴ
ｉＯＸＯ4 の組成を有し、ＡがＫ，Ｃｓ，Ｒｂのいづれ
かで、ＸがＰ，Ａｓのいづれかである電気光学結晶、す
なわちＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ 4 ），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡ
ｓＯ4 ），ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ4 ），ＲＴＰ（Ｒ
ｂＴｉＯＰＯ4 ），ＣＴＡ（ＣｓＴｉＯＡｓＯ4 ）のい
づれか、すなわちＫＴＰあるいはその誘導体による電気
光学結晶１１によって構成する。
【００４１】この電気光学結晶１１は、そのａ軸、ｂ軸
およびｃ軸の各方向の長さが、それぞれ例えば３mm、１
２mmおよび３mmに切り出されてなり、例えば図２に示す
ように、その光路方向をｂ軸方向とし、その相対向する
ｃ面による側面に電極１４および１５を被着形成する。
この電気光学結晶１１は、真鍮等によって構成された基
板１０上に、導電性接着剤によって一方の接地側（陰極
側）電極１５を電気的に連結させて機械的にマウントす
る。また、基板１０には、これと電気的に絶縁され機械
的に取着された他方の陽極側電極端子１６が配置され、
これが電極１４とリードワイヤ等によって電気的に接続
される。
およびｃ軸の各方向の長さが、それぞれ例えば３mm、１
２mmおよび３mmに切り出されてなり、例えば図２に示す
ように、その光路方向をｂ軸方向とし、その相対向する
ｃ面による側面に電極１４および１５を被着形成する。
この電気光学結晶１１は、真鍮等によって構成された基
板１０上に、導電性接着剤によって一方の接地側（陰極
側）電極１５を電気的に連結させて機械的にマウントす
る。また、基板１０には、これと電気的に絶縁され機械
的に取着された他方の陽極側電極端子１６が配置され、
これが電極１４とリードワイヤ等によって電気的に接続
される。
【００４２】この電気光学結晶１１へのグリーンレーザ
ー光の導入は、結晶１１のｂ面による一方の端面１１ｂ
1 に対し垂直方向に行われ、これに対向する他方の端面
１１ｂ2 を出射端面とする。
ー光の導入は、結晶１１のｂ面による一方の端面１１ｂ
1 に対し垂直方向に行われ、これに対向する他方の端面
１１ｂ2 を出射端面とする。
【００４３】これら端面１１ｂ1 および１１ｂ2 は、そ
れぞれ光学研磨され、グリーンレーザー光に対するロス
が最小となる無反射コートがなされる。
れぞれ光学研磨され、グリーンレーザー光に対するロス
が最小となる無反射コートがなされる。
【００４４】図２に示した例では、電極１４および１５
を電気光学結晶１１の相対向する外側面に形成した場合
であるが、例えば図３にその一例の斜視図を示すよう
に、電気光学結晶のｃ面に沿って溝１３を切り込みこの
溝１３の側面１３ａに一方の電極例えば陽極側電極１４
を被着するように、例えば溝１３に金属を蒸着、スパッ
タリング、無電解メッキ等によって被着ないしは充填す
ることもできる。このような構成にするときは、電気光
学結晶１１の機械的強度を保持しつつ、電極１４および
１５の間隔を充分小にすることができ、その変調効果を
高めることができるために、より駆動電圧の低減化をは
かることができる。
を電気光学結晶１１の相対向する外側面に形成した場合
であるが、例えば図３にその一例の斜視図を示すよう
に、電気光学結晶のｃ面に沿って溝１３を切り込みこの
溝１３の側面１３ａに一方の電極例えば陽極側電極１４
を被着するように、例えば溝１３に金属を蒸着、スパッ
タリング、無電解メッキ等によって被着ないしは充填す
ることもできる。このような構成にするときは、電気光
学結晶１１の機械的強度を保持しつつ、電極１４および
１５の間隔を充分小にすることができ、その変調効果を
高めることができるために、より駆動電圧の低減化をは
かることができる。
【００４５】基板１０上には、電気光学結晶１１を覆っ
て蓋体（図示せず）を配置することもできるが、この場
合の蓋体は、防塵、感電防止を目的とするものであり、
従来におけるように、外気との気密的遮断を必要とする
ことがない。したがって、この場合の蓋体には、気密性
を保持するめの窓材の配置は、省略できるものであり、
電気光学結晶１１の性能指数が高いことによるこれ自体
の小型化と蓋体の簡易化とによって、電気光学位相変調
器６の全体のサイズは、幅１３mm、長さ２０mm、高さ１
５mmとすることができる。因みに、この電気光学変調器
６の大きさは、前述した市販のＫＤＰによる小型タイプ
の変調器の３０％に相当する。
て蓋体（図示せず）を配置することもできるが、この場
合の蓋体は、防塵、感電防止を目的とするものであり、
従来におけるように、外気との気密的遮断を必要とする
ことがない。したがって、この場合の蓋体には、気密性
を保持するめの窓材の配置は、省略できるものであり、
電気光学結晶１１の性能指数が高いことによるこれ自体
の小型化と蓋体の簡易化とによって、電気光学位相変調
器６の全体のサイズは、幅１３mm、長さ２０mm、高さ１
５mmとすることができる。因みに、この電気光学変調器
６の大きさは、前述した市販のＫＤＰによる小型タイプ
の変調器の３０％に相当する。
【００４６】上述の本発明構成による連続発振紫外線レ
ーザー光発生装置は、レーザー光源部１から例えば最高
１０Ｗのグリーンレーザー光（波長５３２ｎｍ）を出射
させ、電気光学位相変調器６に、その電気光学結晶１１
の端面１１ｂ1 から図２および図３において、矢印ｅに
示すように入射させる。この位相変調器６の内部のビー
ム径は約２mmで、光密度は最高３００Ｗ／cm2 程度であ
る。このＫＴＰあるいはその誘導体による電気光学結晶
１１、特にＫＴＰは、光損傷の耐久性が高く、１００ｋ
Ｗ／cm2 以上の光密度に対しても光損傷が生じないの
で、このような高出力レーザー光の変調も可能である。
ーザー光発生装置は、レーザー光源部１から例えば最高
１０Ｗのグリーンレーザー光（波長５３２ｎｍ）を出射
させ、電気光学位相変調器６に、その電気光学結晶１１
の端面１１ｂ1 から図２および図３において、矢印ｅに
示すように入射させる。この位相変調器６の内部のビー
ム径は約２mmで、光密度は最高３００Ｗ／cm2 程度であ
る。このＫＴＰあるいはその誘導体による電気光学結晶
１１、特にＫＴＰは、光損傷の耐久性が高く、１００ｋ
Ｗ／cm2 以上の光密度に対しても光損傷が生じないの
で、このような高出力レーザー光の変調も可能である。
【００４７】そして、この電気光学位相変調器６におけ
るドレバーロッキングのための位相変調の振幅βは、β
＝０．１程度である。この電気光学位相変調器６をＫＴ
Ｐによる電気光学結晶１１によって構成する場合は、そ
の位相変調の性能指数は２３５ｐｍ／Ｖであるので、こ
の結晶１１を上述したように、３×１３×３〔mm3]の結
晶サイズとするときは、結晶１１の電極１４および１５
間に印加する電圧の振幅Ｖ0 は、Ｖ0 ＝１８Ｖである。
因みにこれは従来の前述したＫＤＰ結晶を用いた場合の
１／７程度の駆動電圧であり、駆動電圧の大幅な改善が
なされる。
るドレバーロッキングのための位相変調の振幅βは、β
＝０．１程度である。この電気光学位相変調器６をＫＴ
Ｐによる電気光学結晶１１によって構成する場合は、そ
の位相変調の性能指数は２３５ｐｍ／Ｖであるので、こ
の結晶１１を上述したように、３×１３×３〔mm3]の結
晶サイズとするときは、結晶１１の電極１４および１５
間に印加する電圧の振幅Ｖ0 は、Ｖ0 ＝１８Ｖである。
因みにこれは従来の前述したＫＤＰ結晶を用いた場合の
１／７程度の駆動電圧であり、駆動電圧の大幅な改善が
なされる。
【００４８】また、本発明の１においては、電気光学位
相変調器６によって、紫外線レーザー光の強度変調を行
うようにする。これは、前述したように、電気光学変調
器６の駆動電圧の低減化がなされるので、位相変調深度
のβの変調による紫外線レーザー光ＬULの強度変調が可
能となる。この場合、紫外線高度を０とするために必要
な駆動電圧振幅は、Ｖ0 ＝４３０Ｖであり、これは通常
の高周波増幅器によって容易に得ることができる。
相変調器６によって、紫外線レーザー光の強度変調を行
うようにする。これは、前述したように、電気光学変調
器６の駆動電圧の低減化がなされるので、位相変調深度
のβの変調による紫外線レーザー光ＬULの強度変調が可
能となる。この場合、紫外線高度を０とするために必要
な駆動電圧振幅は、Ｖ0 ＝４３０Ｖであり、これは通常
の高周波増幅器によって容易に得ることができる。
【００４９】また、本発明の１においては、図５に示す
ように、電気光学変調器６にインダクタ３１およびコン
デンサ３２を付加することによって共振回路３３を構成
する。このようにすれば、電気光学変調器６に入力する
交流電圧を増幅して、より低い電圧での変調を行うこと
ができる。すなわち、連続発振紫外線レーザー光発生装
置においては、単一周波数Ωでの位相変調を行うので、
予めΩ＝１０MHz で共振する共振回路を設計することに
より、更に低電圧でのドレバーロッキングおよび紫外線
レーザー光の変調を行うことができる。この共振回路３
３の定数を決定するにあたっては、電気光学結晶１１を
構成するＫＴＰあるいはその誘導体がｃ軸方向に高い電
気伝導性すなわちイオン伝導を示すので、この結晶の等
価回路が、図５で示すようにコンデンサ６１と抵抗６２
との並列回路であるとして設計する。更に、この場合反
射ロスを低減化するために、変調器のインピーダンスが
５０Ωとなるように設計する。
ように、電気光学変調器６にインダクタ３１およびコン
デンサ３２を付加することによって共振回路３３を構成
する。このようにすれば、電気光学変調器６に入力する
交流電圧を増幅して、より低い電圧での変調を行うこと
ができる。すなわち、連続発振紫外線レーザー光発生装
置においては、単一周波数Ωでの位相変調を行うので、
予めΩ＝１０MHz で共振する共振回路を設計することに
より、更に低電圧でのドレバーロッキングおよび紫外線
レーザー光の変調を行うことができる。この共振回路３
３の定数を決定するにあたっては、電気光学結晶１１を
構成するＫＴＰあるいはその誘導体がｃ軸方向に高い電
気伝導性すなわちイオン伝導を示すので、この結晶の等
価回路が、図５で示すようにコンデンサ６１と抵抗６２
との並列回路であるとして設計する。更に、この場合反
射ロスを低減化するために、変調器のインピーダンスが
５０Ωとなるように設計する。
【００５０】上述したように、本発明によれば、電気光
学変調器６をＫＴＰあるいはその誘導体による電気光学
結晶１１によって構成したことにより、位相変調器６に
印加する電圧を低くすることができる。例えば同じサイ
ズの結晶を用いるときは、従来のＫＤＰによるときの１
４％、ＡＤＰによるときの１１％の振幅電圧で作動す
る。
学変調器６をＫＴＰあるいはその誘導体による電気光学
結晶１１によって構成したことにより、位相変調器６に
印加する電圧を低くすることができる。例えば同じサイ
ズの結晶を用いるときは、従来のＫＤＰによるときの１
４％、ＡＤＰによるときの１１％の振幅電圧で作動す
る。
【００５１】また、その結果、上述したように紫外線レ
ーザー光の強度変調も容易に行うことができる。
ーザー光の強度変調も容易に行うことができる。
【００５２】尚、上述した例では、レーザー光源部１が
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波の可視光のグリーン
レーザー光を導出する構成を採り、これの第２高調波に
よって連続発振紫外線レーザー光を得るようにした場合
であるが、レーザー光源部として上述の例に限られず、
高出力の可視光から近赤外レーザー、例えばチタン：サ
ファイアレーザー、レーザーダイオード等を用いること
ができ、本発明構成によってその第２高調波発生または
レーザー発振波長安定化に適用でき、上述と同様の効果
を得ることができる。
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波の可視光のグリーン
レーザー光を導出する構成を採り、これの第２高調波に
よって連続発振紫外線レーザー光を得るようにした場合
であるが、レーザー光源部として上述の例に限られず、
高出力の可視光から近赤外レーザー、例えばチタン：サ
ファイアレーザー、レーザーダイオード等を用いること
ができ、本発明構成によってその第２高調波発生または
レーザー発振波長安定化に適用でき、上述と同様の効果
を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】上述したように本発明構成によれば、連
続紫外線レーザー光発生装置において、そのドレバーロ
ッキングに用いる電気光学変調器６を電気光学性能指数
の高く、潮解性のないＫＴＰあるいはその誘導体による
電気光学結晶１１によって構成したことから、従来に比
し、次の効果を得ることができた。 (1) 低い駆動電圧で変調を行うことが可能となり、駆動
回路が簡単化され、消費電力が減少する。 (2) 性能指数が高いことによる電気光学結晶１１の小型
化と、変調器６の小型化をはかることができ、連続発振
紫外線レーザー光発生装置全体の小型化がはかられる。 (3) 変調信号電圧の振幅変調による紫外線レーザーの強
度変調、すなわちデジタル変調、アナログ変調、ＡＰＣ
が容易に実現できる。 (4) 電気光学結晶１１が潮解性を示さないことから、結
晶１１を大気中の水分から隔離するための遮蔽体を設け
るとか、油浸や窒素封入の必要性を回避できる。これに
より、電気光学変調器ひいては連続発振紫外線レーザー
光発生装置の構成の簡易化、いわゆるＡ４サイズ的小型
化、コストの低減化、光の損失の低減化がはかられる。
続紫外線レーザー光発生装置において、そのドレバーロ
ッキングに用いる電気光学変調器６を電気光学性能指数
の高く、潮解性のないＫＴＰあるいはその誘導体による
電気光学結晶１１によって構成したことから、従来に比
し、次の効果を得ることができた。 (1) 低い駆動電圧で変調を行うことが可能となり、駆動
回路が簡単化され、消費電力が減少する。 (2) 性能指数が高いことによる電気光学結晶１１の小型
化と、変調器６の小型化をはかることができ、連続発振
紫外線レーザー光発生装置全体の小型化がはかられる。 (3) 変調信号電圧の振幅変調による紫外線レーザーの強
度変調、すなわちデジタル変調、アナログ変調、ＡＰＣ
が容易に実現できる。 (4) 電気光学結晶１１が潮解性を示さないことから、結
晶１１を大気中の水分から隔離するための遮蔽体を設け
るとか、油浸や窒素封入の必要性を回避できる。これに
より、電気光学変調器ひいては連続発振紫外線レーザー
光発生装置の構成の簡易化、いわゆるＡ４サイズ的小型
化、コストの低減化、光の損失の低減化がはかられる。
【図１】本発明による連続発振紫外線レーザー光発生装
置の一実施例の構成図である。
置の一実施例の構成図である。
【図２】本発明装置の電気光学位相変調器の一実施例の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】本発明装置の電気光学位相変調器の他の実施例
の斜視図である。
の斜視図である。
【図４】電気光学位相変調器における共振器回路図であ
る。
る。
【図５】光共振器の反射率特性曲線図である。
【図６】レーザーの周波数スペクトル図である。
【図７】ａ）は光共振器のミラー移動と光共振器の反射
率との関係を示す図である。ｂ）は光共振器のミラー移
動とレーザー強度との関係を示す図である。ｃ）は光共
振器のミラー移動と反射光強度との関係を示す図であ
る。
率との関係を示す図である。ｂ）は光共振器のミラー移
動とレーザー強度との関係を示す図である。ｃ）は光共
振器のミラー移動と反射光強度との関係を示す図であ
る。
【図８】位相変調されたレーザー光の周波数スペクトル
図である。
図である。
【図９】位相変調時の反射光強度のスペクトル図であ
る。
る。
【図１０】エラー信号を示す図である。
【図１１】紫外線レーザー光出力変調の説明図である。
ａ）は電気光学位相変調器に印加する電圧図である。
ｂ）は紫外線レーザー光出力図である。
ａ）は電気光学位相変調器に印加する電圧図である。
ｂ）は紫外線レーザー光出力図である。
１ レーザー光源部 ２ 光共振器 ３ 波長変換素子 ４ 波長変換装置 ５ ドレバーロッキング回路 ６ 光学位相変調器 ７ 電磁位置決め装置 ８ 光検出素子
Claims (4)
- 【請求項１】 可視光ないしは近赤外光レーザーを発生
するレーザー光源部と、光共振器内に波長変換素子が配
置され上記レーザー光源部からのレーザー光を波長変換
して連続発振紫外線レーザー光を取り出す波長変換装置
と、上記光共振器を所定の共振器長にロッキングするド
レバーロッキング回路と、該ドレバーロッキングに用い
る電気光学位相変調器とを有して成り、 該電気光学位相変調器が、ＡＴｉＯＸＯ4 の組成を有
し、ＡがＫ，Ｃｓ，Ｒｂのいづれかで、ＸがＰ，Ａｓの
いづれかである電気光学結晶よりなることを特徴とする
連続発振紫外線レーザー光発生装置。 - 【請求項２】 上記電気光学位相変調器の電気光学結晶
には、光通路方向に沿う溝が形成され、該溝の側面に電
極が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の
連続発振紫外線レーザー光発生装置。 - 【請求項３】 上記電気光学位相変調器は、ドレバーロ
ッキングで使用する変調周波数において増幅作用をもつ
共振器回路が形成されることを特徴とする請求項１また
は２に記載の連続発振紫外線レーザー光発生装置。 - 【請求項４】 上記電気光学位相変調器は、変調深度の
変調により紫外線レーザー光の強度変調を行うことを特
徴とする請求項１、２または３に記載の連続発振紫外線
レーザー光発生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6252480A JPH08116122A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 連続発振紫外線レーザー光発生装置 |
| US08/544,195 US5621744A (en) | 1994-10-18 | 1995-10-17 | Continuous-wave ultraviolet laser light generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6252480A JPH08116122A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 連続発振紫外線レーザー光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08116122A true JPH08116122A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17237971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6252480A Pending JPH08116122A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 連続発振紫外線レーザー光発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5621744A (ja) |
| JP (1) | JPH08116122A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000347233A (ja) * | 1999-06-08 | 2000-12-15 | Sony Corp | 紫外線光学装置 |
| JP2008242098A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Omron Corp | 偏光回転素子 |
| JP2008270873A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Nec Corp | 量子鍵配布システム及びその送信装置並びに受信装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US5832009A (en) * | 1995-08-18 | 1998-11-03 | Sony Corporation | Laser light emitting device, laser beacon device and laser imager display device |
| JP3594384B2 (ja) * | 1995-12-08 | 2004-11-24 | ソニー株式会社 | 半導体露光装置、投影露光装置及び回路パターン製造方法 |
| US6404786B1 (en) * | 1997-08-25 | 2002-06-11 | Sony Corporation | Laser beam generating apparatus |
| US5982788A (en) * | 1997-11-05 | 1999-11-09 | California Institute Of Technology | Semi-monolithic cavity for external resonant frequency doubling and method of performing the same |
| CN100578876C (zh) * | 1998-03-11 | 2010-01-06 | 株式会社尼康 | 紫外激光装置以及使用该紫外激光装置的曝光装置和曝光方法 |
| DE19937565B4 (de) * | 1999-08-09 | 2006-02-09 | Wallenstein, Richard, Prof. Dr. | Verfahren zum Regeln der Ausgangsleistung eines Laserstrahls sowie eine dazugehörige Vorrichtung |
| US6633596B1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-10-14 | University Corporation For Atmospheric Research | Frequency stable pulsed laser |
| US6528791B1 (en) | 2000-10-13 | 2003-03-04 | Andros Incorporated | Infrared spectrophotometer employing sweep diffraction grating |
| WO2004066460A1 (de) * | 2003-01-23 | 2004-08-05 | Nlg - New Laser Generation Gmbh | Laserresonator und frequenzkonvertierter laser |
| US7280568B2 (en) * | 2003-08-29 | 2007-10-09 | New Focus, Inc. | Laser coherence control using homogeneous linewidth broadening |
| JP4420051B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2010-02-24 | ソニー株式会社 | レーザ光発生装置 |
| US8665442B2 (en) | 2011-08-18 | 2014-03-04 | Li-Cor, Inc. | Cavity enhanced laser based isotopic gas analyzer |
| DE102012208912B4 (de) * | 2012-05-25 | 2013-12-12 | Crylas Crystal Laser Systems Gmbh | Laseranordnung zur Erzeugung einerzweifach frequenzkonvertierten Laserstrahlung |
| US9116047B2 (en) * | 2013-10-11 | 2015-08-25 | Li-Cor, Inc. | Systems and methods for controlling the optical path length between a laser and an optical cavity |
| JP6266813B2 (ja) * | 2015-10-16 | 2018-01-24 | Ｊｘ金属株式会社 | 光変調素子および電界センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2805402B2 (ja) * | 1991-07-30 | 1998-09-30 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換装置 |
| US5463647A (en) * | 1993-02-25 | 1995-10-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Broadband multi-wavelength narrow linewidth laser source using an electro-optic modulator |
| US5552926A (en) * | 1994-10-07 | 1996-09-03 | International Business Machines Corporation | Device and method for wavelength conversion and BBO crystal for wavelength conversion |
-
1994
- 1994-10-18 JP JP6252480A patent/JPH08116122A/ja active Pending
-
1995
- 1995-10-17 US US08/544,195 patent/US5621744A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2000347233A (ja) * | 1999-06-08 | 2000-12-15 | Sony Corp | 紫外線光学装置 |
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| JP4506772B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2010-07-21 | オムロン株式会社 | 偏光回転素子 |
| JP2008270873A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Nec Corp | 量子鍵配布システム及びその送信装置並びに受信装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5621744A (en) | 1997-04-15 |
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