[发明专利]光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过从激光装置放射的激光束点亮的适用于曝光装置等的适宜的光源装置。

背景技术

公知向封入有发光气体的发光管照射来自激光装置的激光束并激发气体而发光的光源装置(参照专利文献1)。

专利文献1所公开的光源装置是如下的光源装置：来自使连续或脉冲式的激光振荡的激光振荡器的光束通过透镜等聚光用光学类部件聚光而照射到封入有发光气体(发光元素)的发光管，激发发光管内的发光气体而发光。

从专利文献1的第2页右上栏的上方起第16～18行记载了如下内容：上述激光振荡器振荡产生使封入气体激发放电所需的足够强度的连续或脉冲式的激光。

专利文献1：日本特开昭61-193358号公报

作为激发发光管中封入的发光气体的激光束，如专利文献1所记载，可考虑连续或脉冲式激光束，但已知不管使用哪一种激光束都存在以下的问题。

(1)脉冲式激光的情况下，由于“振荡产生使封入气体激发放电所需的足够强度的脉冲式的激光”，因此点亮开始，但如图18(a)所示，向封入气体间歇地射入激光，因此，高温等离子体状态在激光被切断时一起结束，难以始终维持高温等离子体状态。即，存在维持放电不稳定的问题。

(2)连续激光的情况下，若振荡产生使封入气体开始放电所需的足够强度的连续激光，则点亮开始，但若如图18(b)所示在维持高温等离子体状态时也输入与点亮开始时相同的能量，则管球被加热，可能因该热量使管球产生变形而发生破损。即存在点亮寿命短的问题。

此外，放电开始需要的激光的功率为数十～数百kW，但连续输出这种大输出的激光的激光装置大型化且成本也高，不实用。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提出，本发明的目的是提供一种光源装置，向封入有发光元素的发光管照射激光束而发光，能够不照射大功率的激光束而稳定地维持点亮开始后的高温等离子体状态，从而能够稳定地维持发光，还能够抑制因发光管的加热引起的点亮寿命降低。

由于脉冲式激光束峰值功率较大，因此能够通过较小的激光装置的输出来激发封入到发光管的气体。另一方面，连续波激光束不像脉冲式激光束那样被切断，因此能够通过向处于高温等离子体点亮状态的发光管照射连续波激光束来维持发光。

从以上情形出发，本发明人尝试了使用脉冲激光束和连续波激光束双方来点亮封入有发光元素的发光管。其结果确认了下述事项：向封入有发光元素的发光管照射脉冲激光束，使点亮开始，与此同时照射连续波激光束而维持点亮，由此能够使用较小功率的激光装置来可靠地使发光管的点亮开始，并在点亮开始后稳定地维持点亮。

此处，维持发光时，需要使由脉冲激光束形成的高能量状态的区域与由连续波激光束形成的高能量状态的区域在发光管内重合。

因此，若以脉冲激光束的光路和连续波激光束的光路在发光管内的整个区域重合的方式配置激光装置，则能够容易且可靠地使由脉冲激光束和连续波激光束形成的高能量状态的区域在发光管内重合。

此外，利用连续波激光束作为激发光，产生脉冲激光束，由此能够以比较简单的结构，产生光路与连续波激光束重合的脉冲式激光束。

基于以上说明，本发明中，如下所述解决所述课题。

(1)由封入有发光元素的发光管、朝向该发光管放射脉冲激光束的脉冲激光振荡部、朝向该发光管放射连续波激光束的连续波激光振荡部构成光源装置。

(2)在上述(1)的基础上，来自脉冲激光振荡部的光束的光路与来自所述连续波激光振荡部的光束的光路至少在发光管内的整个区域重合。

(3)在上述(1)、(2)的基础上，脉冲激光振荡部利用来自连续波激光振荡部的光束的一部分作为激发光，激发该脉冲激光振荡部内的激光晶体，放射脉冲激光束。

(4)在上述(1)、(2)、(3)的基础上，在脉冲激光束和连续波激光束的光路的中途设置聚光单元，使脉冲激光束和连续波激光束在发光管内聚光，并且在所述激光束中的至少一个激光束的光路的中途设置光学单元，以使由脉冲激光束形成的高能量状态的区域和由连续波激光束形成的高能量状态的区域在发光管内重合。

本发明可得到以下效果。

(1)由于由封入有发光元素的发光管、朝向该发光管放射脉冲激光束的脉冲激光振荡部、朝向该发光管放射连续波激光束的连续波激光振荡部构成光源装置，因此能够利用脉冲式激光束形成高温等离子体状态，利用连续波光束维持高温等离子体状态，能够抑制高温等离子体状态被切断，能够使放电状态稳定。