專利名稱：光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)從激光裝置放射的激光束點(diǎn)亮的適用于曝光裝置等的適宜的光源裝置。
背景技術(shù)：
公知向封入有發(fā)光氣體的發(fā)光管照射來(lái)自激光裝置的激光束并激發(fā)氣體而發(fā)光 的光源裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的光源裝置是如下的光源裝置來(lái)自使連續(xù)或脈沖式的激光振 蕩的激光振蕩器的光束通過(guò)透鏡等聚光用光學(xué)類部件聚光而照射到封入有發(fā)光氣體(發(fā) 光元素)的發(fā)光管，激發(fā)發(fā)光管內(nèi)的發(fā)光氣體而發(fā)光。從專利文獻(xiàn)1的第2頁(yè)右上欄的上方起第16 18行記載了如下內(nèi)容上述激光 振蕩器振蕩產(chǎn)生使封入氣體激發(fā)放電所需的足夠強(qiáng)度的連續(xù)或脈沖式的激光。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)昭61-193358號(hào)公報(bào)作為激發(fā)發(fā)光管中封入的發(fā)光氣體的激光束，如專利文獻(xiàn)1所記載，可考慮連續(xù) 或脈沖式激光束，但已知不管使用哪一種激光束都存在以下的問(wèn)題。(1)脈沖式激光的情況下，由于“振蕩產(chǎn)生使封入氣體激發(fā)放電所需的足夠強(qiáng)度的 脈沖式的激光”，因此點(diǎn)亮開(kāi)始，但如圖18(a)所示，向封入氣體間歇地射入激光，因此，高溫 等離子體狀態(tài)在激光被切斷時(shí)一起結(jié)束，難以始終維持高溫等離子體狀態(tài)。即，存在維持放 電不穩(wěn)定的問(wèn)題。(2)連續(xù)激光的情況下，若振蕩產(chǎn)生使封入氣體開(kāi)始放電所需的足夠強(qiáng)度的連續(xù) 激光，則點(diǎn)亮開(kāi)始，但若如圖18(b)所示在維持高溫等離子體狀態(tài)時(shí)也輸入與點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí) 相同的能量，則管球被加熱，可能因該熱量使管球產(chǎn)生變形而發(fā)生破損。即存在點(diǎn)亮壽命短 的問(wèn)題。此外，放電開(kāi)始需要的激光的功率為數(shù)十 數(shù)百kW，但連續(xù)輸出這種大輸出的激 光的激光裝置大型化且成本也高，不實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而提出，本發(fā)明的目的是提供一種光源裝置，向封入有 發(fā)光元素的發(fā)光管照射激光束而發(fā)光，能夠不照射大功率的激光束而穩(wěn)定地維持點(diǎn)亮開(kāi)始 后的高溫等離子體狀態(tài)，從而能夠穩(wěn)定地維持發(fā)光，還能夠抑制因發(fā)光管的加熱引起的點(diǎn) 亮壽命降低。由于脈沖式激光束峰值功率較大，因此能夠通過(guò)較小的激光裝置的輸出來(lái)激發(fā)封 入到發(fā)光管的氣體。另一方面，連續(xù)波激光束不像脈沖式激光束那樣被切斷，因此能夠通過(guò) 向處于高溫等離子體點(diǎn)亮狀態(tài)的發(fā)光管照射連續(xù)波激光束來(lái)維持發(fā)光。從以上情形出發(fā)，本發(fā)明人嘗試了使用脈沖激光束和連續(xù)波激光束雙方來(lái)點(diǎn)亮封 入有發(fā)光元素的發(fā)光管。其結(jié)果確認(rèn)了下述事項(xiàng)向封入有發(fā)光元素的發(fā)光管照射脈沖激光束，使點(diǎn)亮開(kāi)始，與此同時(shí)照射連續(xù)波激光束而維持點(diǎn)亮，由此能夠使用較小功率的激光 裝置來(lái)可靠地使發(fā)光管的點(diǎn)亮開(kāi)始，并在點(diǎn)亮開(kāi)始后穩(wěn)定地維持點(diǎn)亮。此處，維持發(fā)光時(shí)，需要使由脈沖激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域與由連續(xù)波激 光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域在發(fā)光管內(nèi)重合。因此，若以脈沖激光束的光路和連續(xù)波激光束的光路在發(fā)光管內(nèi)的整個(gè)區(qū)域重合 的方式配置激光裝置，則能夠容易且可靠地使由脈沖激光束和連續(xù)波激光束形成的高能量 狀態(tài)的區(qū)域在發(fā)光管內(nèi)重合。此外，利用連續(xù)波激光束作為激發(fā)光，產(chǎn)生脈沖激光束，由此能夠以比較簡(jiǎn)單的結(jié) 構(gòu)，產(chǎn)生光路與連續(xù)波激光束重合的脈沖式激光束?；谝陨险f(shuō)明，本發(fā)明中，如下所述解決所述課題。(1)由封入有發(fā)光元素的發(fā)光管、朝向該發(fā)光管放射脈沖激光束的脈沖激光振蕩 部、朝向該發(fā)光管放射連續(xù)波激光束的連續(xù)波激光振蕩部構(gòu)成光源裝置。(2)在上述(1)的基礎(chǔ)上，來(lái)自脈沖激光振蕩部的光束的光路與來(lái)自所述連續(xù)波 激光振蕩部的光束的光路至少在發(fā)光管內(nèi)的整個(gè)區(qū)域重合。(3)在上述(1)、(2)的基礎(chǔ)上，脈沖激光振蕩部利用來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的光 束的一部分作為激發(fā)光，激發(fā)該脈沖激光振蕩部?jī)?nèi)的激光晶體，放射脈沖激光束。(4)在上述(1)、(2)、(3)的基礎(chǔ)上，在脈沖激光束和連續(xù)波激光束的光路的中途 設(shè)置聚光單元，使脈沖激光束和連續(xù)波激光束在發(fā)光管內(nèi)聚光，并且在所述激光束中的至 少一個(gè)激光束的光路的中途設(shè)置光學(xué)單元，以使由脈沖激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域和 由連續(xù)波激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域在發(fā)光管內(nèi)重合。本發(fā)明可得到以下效果。(1)由于由封入有發(fā)光元素的發(fā)光管、朝向該發(fā)光管放射脈沖激光束的脈沖激光 振蕩部、朝向該發(fā)光管放射連續(xù)波激光束的連續(xù)波激光振蕩部構(gòu)成光源裝置，因此能夠利 用脈沖式激光束形成高溫等離子體狀態(tài)，利用連續(xù)波光束維持高溫等離子體狀態(tài)，能夠抑 制高溫等離子體狀態(tài)被切斷，能夠使放電狀態(tài)穩(wěn)定。此外，連續(xù)波激光束的亮度是維持高溫等離子體狀態(tài)所需的強(qiáng)度即可，能夠使用 功率較小的激光振蕩部，因此能夠使發(fā)光管不被加熱而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。此外，由于脈沖式激光束峰值功率較大，因此能夠通過(guò)平均輸出較小的激光裝置 形成高溫等離子體狀態(tài)，此外，連續(xù)波激光振蕩部也能夠使用輸出較小的振蕩部，因此裝置 不會(huì)大型化。(2)來(lái)自脈沖激光振蕩部的光束的光路與來(lái)自所述連續(xù)波激光振蕩部的光束的光 路至少在發(fā)光管內(nèi)的整個(gè)區(qū)域重合，由此能夠在發(fā)光管的內(nèi)部使脈沖式激光束和連續(xù)波激 光束的高能量狀態(tài)區(qū)域可靠地重合。因此，能夠可靠地進(jìn)行高溫等離子體狀態(tài)的生成和高 溫等離子體狀態(tài)的維持，抑制高溫等離子體狀態(tài)被切斷，能夠穩(wěn)定地放電。(3)脈沖激光振蕩部利用來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的光束的一部分作為激發(fā)光來(lái)激 發(fā)該脈沖激光振蕩部?jī)?nèi)的激光晶體，放射脈沖激光束，由此能夠使裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。此外，能夠可靠地使脈沖式激光束和連續(xù)波激光束的光路重合，能夠可靠地進(jìn)行 高溫等離子體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持。(4)在脈沖激光束和連續(xù)波激光束的光路的中途設(shè)置聚光單元，使脈沖激光束和連續(xù)波激光束在發(fā)光管內(nèi)聚光，并且在所述激光束中的至少一個(gè)激光束的光路的中途設(shè)置 光學(xué)單元，由此能夠可靠地使由脈沖激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域和由連續(xù)波激光束形 成的高能量狀態(tài)的區(qū)域重合。 此外，通過(guò)如上所述設(shè)置光學(xué)單元，即使脈沖激光束和連續(xù)波激光束的波長(zhǎng)不同， 也能夠校正該差異產(chǎn)生的色差，能夠可靠地使由脈沖激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域與由 連續(xù)波激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域重合。


圖1是表示將本發(fā)明的光源裝置適用于曝光裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示本發(fā)明的光源裝置的第1實(shí)施例的圖。
圖3是發(fā)光管內(nèi)部的脈沖式光束和連續(xù)波光束的示意圖。
圖4是說(shuō)明發(fā)光管內(nèi)部的連續(xù)波光束和脈沖式光束的狀態(tài)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的光源裝置的第2實(shí)施例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的光源裝置的第3實(shí)施例的圖。
圖7是表示本發(fā)明的光源裝置的第4實(shí)施例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的光源裝置的第5實(shí)施例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的光源裝置的第6實(shí)施例的圖。
圖10是表示本發(fā)明的光源裝置的第7實(shí)施例的圖。
圖11是表示本發(fā)明的光源裝置的第8實(shí)施例的圖。
圖12是表示本發(fā)明的光源裝置的第9實(shí)施例的圖。
圖13是說(shuō)明色差的圖。
圖14是表示本發(fā)明的光源裝置的第10實(shí)施例的圖。
圖15是表示用于抑制色差的光學(xué)單元的配置例的圖。
圖16是表示本發(fā)明的光源裝置的第11實(shí)施例的圖。
圖17是說(shuō)明通過(guò)脈沖式光束在聚光點(diǎn)的前側(cè)形成高溫等離子體狀態(tài)時(shí)的圖
圖18是脈沖式激光束、連續(xù)波激光束的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是表示將本發(fā)明的光源裝置適用于其用途的1例的曝光裝置時(shí)的結(jié)構(gòu)例的 圖，圖2是表示本發(fā)明的光源裝置的第1實(shí)施例的圖。首先，通過(guò)圖1對(duì)具備本發(fā)明的光源裝置的曝光裝置進(jìn)行說(shuō)明。曝光裝置具備射出光的光源裝置10。該光源裝置10使用圖2詳細(xì)說(shuō)明，因此在此 處簡(jiǎn)單地說(shuō)明。光源裝置10具備激光振蕩部2、使來(lái)自該激光振蕩部2的光聚光的聚光單元3、由 該聚光單元3聚光的光所入射的發(fā)光管1。圖1中只表示了一個(gè)激光振蕩部2，但如后所述 激光振蕩部2由輸出脈沖式激光束的脈沖激光振蕩部、輸出連續(xù)波激光束的連續(xù)波激光振 蕩部構(gòu)成。從激光振蕩部2到聚光單元3的光束的光路上設(shè)有機(jī)械式擋板(Mechanical Shutter) 7和反射鏡8，通過(guò)使擋板7開(kāi)閉來(lái)控制光束的射出/不射出。
發(fā)光管1大致由具有旋轉(zhuǎn)橢圓的反射面的反射鏡Ila包圍。反射鏡Ila上具有使 來(lái)自激光振蕩部2的光入射的一個(gè)的貫通孔111和使通過(guò)發(fā)光管1的光射出的另一個(gè)貫通 孔 112。反射鏡Ila和發(fā)光管1收容在燈罩11中。燈罩11上設(shè)有構(gòu)成光源裝置10的聚光單元3。此外，燈罩11上還設(shè)有將從聚光 反射鏡Ila的另一個(gè)貫通孔112射出的光聚光的聚光單元lib。在燈罩11的外部配置有光束收集器(Beam Dump) 12a，入射來(lái)自聚光單元lib的光 并使入射光衰減，使入射光不返回?zé)粽謨?nèi)。發(fā)光管1中，入射來(lái)自激光振蕩部2的光束，發(fā)光管內(nèi)部的發(fā)光氣體被激發(fā)，產(chǎn)生 激發(fā)光。該激發(fā)光利用反射鏡Ila聚光，在圖1中朝向紙面下方射出，到達(dá)分色鏡13。分色 鏡13將曝光所需的波長(zhǎng)的光反射，使其以外的光透過(guò)。在分色鏡13的背面配置有光束收 集器12b，透過(guò)分色鏡13的光在此聚光而形成末端。由分色鏡13反射的光通過(guò)聚光鏡Ila的聚光而匯聚于焦點(diǎn)，通過(guò)配置在該焦點(diǎn)位 置的濾色鏡14的孔(Aperture)部14a。此時(shí)，光形成孔部14a的形狀。通過(guò)孔部14a的光擴(kuò)展并被配置在前進(jìn)中途的聚光單元15a聚光，形成大致平行 的光。該光向積分透鏡(Integrator Lens) 16入射，由在射出側(cè)配置的聚光單元15b進(jìn) 行聚光。從積分透鏡16的各單元透鏡射出的光由聚光單元15b進(jìn)行聚光，由此以較短的距 離重疊，實(shí)現(xiàn)照度的均勻化。從聚光單元15b射出的光重疊并由反射鏡17反射，向準(zhǔn)直透鏡18入射。從準(zhǔn)直 透鏡18射出的光成為平行光，通過(guò)掩模19，照射硅片等被照射物W。這樣，來(lái)自光源裝置的 光照射被照射物W而進(jìn)行處理。接著，使用圖2對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施例的光源裝置進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下說(shuō)明的第1 4實(shí)施例中展示了如下情況來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部25 的光束的光路和來(lái)自脈沖激光振蕩部21的光束的光路不同，最終在發(fā)光管1的內(nèi)部重合而聚光。作為本發(fā)明的第1實(shí)施例的圖2所示的光源裝置包括在內(nèi)部封入有發(fā)光氣體的 發(fā)光管1、在該發(fā)光管1的內(nèi)部形成焦點(diǎn)的衍射光學(xué)元件31 (DOE =Diffractive Optical Element)、向該衍射光學(xué)元件31入射脈沖式光束的脈沖激光振蕩部21、向該衍射光學(xué)元件 31入射連續(xù)波光束的連續(xù)波激光振蕩部25。來(lái)自各激光振蕩部21、25的激光束的波長(zhǎng)在 該實(shí)施例中相同。另外，以下將連續(xù)波光束稱為CW光束，將連續(xù)波激光振蕩部稱為CW激光 震蕩部。此外，將脈沖式光束稱為脈沖光束。發(fā)光管1由透過(guò)來(lái)自各激光振蕩部21、25的光束且透過(guò)發(fā)光元素的激發(fā)光的部件 (例如石英玻璃)構(gòu)成。發(fā)光管1的形狀能夠封入發(fā)光元素的形狀即可。但是，在以高壓(比大氣壓高的 氣壓)將發(fā)光元素封入時(shí)，若其內(nèi)表面形狀為旋轉(zhuǎn)橢圓面、球面，則在發(fā)光管1的內(nèi)表面上 壓力大致均勻地施加，因此在耐久性方面較好。在發(fā)光管1的內(nèi)部封入有發(fā)光元素，但根據(jù)其用途使用各種發(fā)光元素。例如作為 曝光用的光源，使用水銀作為發(fā)光元素。此外，例如作為放映機(jī)用的光源，使用氙氣作為發(fā)光元素。各激光振蕩部21、25由未圖示的電源裝置供電。從脈沖激光振蕩部21輸出脈沖式光束，從連續(xù)波激光振蕩部25輸出連續(xù)波光束。該兩者相對(duì)于衍射光學(xué)元件31 (DOE)以相同角度(該圖的情況下為平行)入射，因此通過(guò) 后在發(fā)光管1的內(nèi)部重合而匯聚于焦點(diǎn)。此時(shí)，在發(fā)光管1的內(nèi)部，如圖3(a)所示，脈沖式 光束和連續(xù)波光束重合。封入發(fā)光管1的內(nèi)部的發(fā)光元素為了形成高溫等離子體狀態(tài)，需要較大的能量。 脈沖式光束是間歇的，但能夠形成高能量，因此可推測(cè)通過(guò)該光束發(fā)光元素能夠形成高溫 等離子體狀態(tài)。形成高溫等離子體狀態(tài)后，維持該狀態(tài)所需的能量可以比形成高溫等離子體狀態(tài) 時(shí)小，需要連續(xù)地供給。連續(xù)的光束在發(fā)光管1的內(nèi)部在脈沖式光束入射的位置上重合，而且，比脈沖式 光束為較小的能量(圖3(a)的縱軸表示能量的相對(duì)值)并且連續(xù)，因此能夠維持高溫等離 子體狀態(tài)。這樣，脈沖激光振蕩部21作為使高溫等離子體狀態(tài)開(kāi)始的點(diǎn)火源起作用，連續(xù)波 激光振蕩部25作為對(duì)高溫等離子體狀態(tài)加熱的加熱源起作用。如上所述，本發(fā)明的光源裝置具有以下的(1)及(2)的特征。(1)在發(fā)光管1的內(nèi)部使脈沖式激光束和連續(xù)波激光束重合。(2)連續(xù)波激光束的強(qiáng)度(能量)小于比脈沖式激光束。由此，在點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)，通過(guò)脈沖式光束，能夠形成高溫等離子體狀態(tài)。而且，在形成 該高溫等離子體狀態(tài)的位置重合比脈沖式光束強(qiáng)度小的連續(xù)波光束，由此抑制高溫等離子 體狀態(tài)結(jié)束，能夠穩(wěn)定地維持高溫等離子體狀態(tài)。而且，連續(xù)波光束比脈沖式光束強(qiáng)度小，因此向發(fā)光管的內(nèi)部輸入的能量不大，能 夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，由此能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，連續(xù)波激光振蕩部不需要以能夠形成高溫等離子體狀態(tài)的程度輸出大能 量，因此能夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，高溫等離子體狀態(tài)易于通過(guò)形成高密度的能量的區(qū)域而形成。因此，優(yōu)選以 在發(fā)光管的內(nèi)部具有焦點(diǎn)的方式聚光。為了確認(rèn)連續(xù)波激光束可以比脈沖式光束的能量小，準(zhǔn)備封入有10氣壓的氙的 發(fā)光管(石英玻璃)，利用光學(xué)單元(凸透鏡)使脈沖式激光束(527nm)和連續(xù)波激光束 (1070nm)聚光而在發(fā)光管的內(nèi)部重合，調(diào)查發(fā)光管的發(fā)光。其結(jié)果是，例如在以下的輸入條 件下，確認(rèn)了發(fā)光管連續(xù)發(fā)光?！っ}沖式激光束的輸入條件例重復(fù)頻率1000Hz能量5mJ/發(fā)射脈沖寬度80ns平均功率5W峰值功率62·5kW·連續(xù)波激光束的輸入條件例
功率200W在上述例中，連續(xù)波激光束的功率為脈沖式激光束的功率的0.03%左右。這樣，連 續(xù)波激光束的功率即使比脈沖式激光束的功率非常小，也能夠使發(fā)光管點(diǎn)亮。連續(xù)波激光束的功率可以比脈沖激光的激光束的功率小的原因如下。發(fā)光管內(nèi)，在點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)，通過(guò)高能量被輸入到發(fā)光管內(nèi)，形成高溫等離子體狀 態(tài)。對(duì)暫時(shí)形成的高溫等離子體從外部輸入能量，由此高溫等離子體被激發(fā)而放射光。但是，從外部輸入高能量且脈沖式光束時(shí)，形成的高溫等離子體狀態(tài)被通過(guò)脈沖 激光產(chǎn)生等離子體時(shí)的沖擊波吹散，結(jié)果不能向高溫等離子體狀態(tài)輸入能量而進(jìn)行激發(fā)。這樣，所謂點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)所需的能量，是指用于形成高溫等離子體狀態(tài)的能量，所謂 點(diǎn)亮開(kāi)始后所需的能量，是指激發(fā)高溫等離子體狀態(tài)的能量，比較兩者至少所需的能量時(shí)， 激發(fā)高溫等離子體狀態(tài)的能量明顯較低也沒(méi)有關(guān)系。因此，激發(fā)高溫等離子體狀態(tài)的連續(xù)波光束的功率與脈沖式光束的功率相比，是 0. 03%的極低的能量就足夠。此外，輸入所需以上的功率時(shí)，會(huì)出現(xiàn)發(fā)光管的壁被加熱而破 損的現(xiàn)有的問(wèn)題，因此需要使連續(xù)波光束的功率為0. 03%這樣較低的能量。如上所述，脈沖式光束在點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)是一定需要的，但對(duì)于維持點(diǎn)亮，在連續(xù)的光 束的能量就足夠的情況下，若持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間脈沖，則有時(shí)反而使好不容易連續(xù)點(diǎn)亮的高溫等 離子體被脈沖式光束的沖擊波切斷。因此，點(diǎn)亮開(kāi)始后，可認(rèn)為如圖3(b)所示，消除脈沖式光束的輸入是優(yōu)選的。如上所述，本發(fā)明的光源裝置能夠維持高溫等離子體狀態(tài)，點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命，因 此，具備該光源裝置的例如圖1所示的曝光裝置中，能夠持續(xù)地且長(zhǎng)期照射被照射物。另外，本發(fā)明的光源裝置也能夠用作圖1所示的曝光裝置的光源，若變更發(fā)光管 內(nèi)的發(fā)光元素，則能夠?qū)?lái)自發(fā)光管的射出光變更為各種波長(zhǎng)的光，例如也能夠用作作為 可視光光源的放映機(jī)(Projector)用的光源。以往已知的在發(fā)光管的內(nèi)部相對(duì)配置一對(duì)電 極的被稱為所謂的“燈”的光源用于各種用途，但本發(fā)明的光源裝置能夠用作該燈的替代單 元，能夠用于與燈相同的各種用途。以下表示上述第1實(shí)施例的數(shù)值例及部件例。 發(fā)光管的部件石英玻璃·發(fā)光管的外徑30mm 發(fā)光管的內(nèi)徑26mm·發(fā)光管內(nèi)封入的發(fā)光元素氙·氙氣的封入壓或封入量10氣壓·脈沖激光振蕩部的激光晶體YAG晶體·連續(xù)波激光振蕩部的激光晶體YAG晶體·向脈沖激光振蕩部輸入的電力的條件 來(lái)自脈沖激光振蕩部的光束的波長(zhǎng)1064nm 來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的光束的波長(zhǎng)1064nm 來(lái)自脈沖激光振蕩部的光束的輸出1 IOOmJ脈沖的重復(fù)頻率0. 01 IOkHz 來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的光束的輸出20 IOkW
另外，本發(fā)明中，使脈沖式光束和連續(xù)的光束在發(fā)光管的內(nèi)部重合。通過(guò)使光束的 能量密度在使發(fā)光元素電離的閾值以上且電離的發(fā)光元素為高密度，產(chǎn)生利用脈沖式光束 在發(fā)光管的內(nèi)部產(chǎn)生的高溫等離子體狀態(tài)。因此，利用聚光用光學(xué)類部件對(duì)光束進(jìn)行聚光，由此提高光束的能量密度，達(dá)到使 發(fā)光元素電離的閾值以上。此時(shí)，對(duì)于脈沖式光束，其能量密度比連續(xù)的光束的能量密度大，因此使發(fā)光元素 電離的閾值以上的區(qū)域(高能量狀態(tài)的區(qū)域)比連續(xù)的光束長(zhǎng)而變大。因此，如圖4所示， 連續(xù)波激光束(CW光束)優(yōu)選向因脈沖式光束而變長(zhǎng)的閾值以上的區(qū)域的中心附近照射， 由此，能夠良好地維持高溫等離子體狀態(tài)，使點(diǎn)亮性良好。接著，對(duì)于本發(fā)明的第2實(shí)施例，利用圖5說(shuō)明。圖5所示的光源裝置，是替換所述圖2所示的D0E31而使用凸透鏡的光源裝置，由 在內(nèi)部封入有發(fā)光氣體的發(fā)光管1、及被配置為在該發(fā)光管1的內(nèi)部使脈沖式光束和連續(xù) 波光束形成焦點(diǎn)的凸透鏡32構(gòu)成。另外，圖5中，表示為“CW或脈沖”、“脈沖或CW”的光束 意味著連續(xù)波激光束或脈沖式激光束中的任意一種，在一個(gè)光束為連續(xù)波激光束時(shí)，另一 個(gè)為脈沖式激光束(以下的實(shí)施例中也相同)。只要是能夠在發(fā)光管的內(nèi)部形成焦點(diǎn)的光學(xué)單元，也可如上所述使用凸透鏡32， 該情況下，各光束相對(duì)于凸透鏡32以同一角度入射。本實(shí)施例中也與第1實(shí)施例的光源裝置一樣，能夠穩(wěn)定地維持高溫等離子體狀 態(tài)，此外，連續(xù)波光束比脈沖式光束強(qiáng)度小，因此能夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，由此， 能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。而且，作為連續(xù)波激光振蕩部，能夠使用目前已實(shí)用化的激光裝 置來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的第3實(shí)施例，使用圖6進(jìn)行說(shuō)明。如圖6所示的光源裝置，是替換圖2、圖5所示的D0E31、凸透鏡32而在包圍發(fā)光 管1且在發(fā)光管1的內(nèi)部形成焦點(diǎn)的位置上配置拋物面反射鏡33的光源裝置。該情況下，來(lái)自脈沖激光振蕩部的脈沖式光束的光路(光軸)和來(lái)自連續(xù)波激光 振蕩部的連續(xù)波光束的光路(光軸)相互平行，向拋物面反射鏡33的反射面入射。此時(shí)， 被反射面反射的光束朝向發(fā)光管的內(nèi)部匯聚于焦點(diǎn)。本實(shí)施例中也與上述實(shí)施例的光源裝置一樣，能夠穩(wěn)定地維持高溫等離子體狀 態(tài)，此外，連續(xù)波光束比脈沖式光束強(qiáng)度小，因此能夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，由此， 能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。而且，作為連續(xù)波激光振蕩部，能夠使用目前已實(shí)用化的激光裝 置來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本發(fā)明的第4實(shí)施例，使用圖7進(jìn)行說(shuō)明。圖7所示的光源裝置，是取代圖6所示的拋物面反射鏡33而以包圍發(fā)光管1的方 式配置橢圓反射鏡34的光源裝置。該橢圓反射鏡34以其第一焦點(diǎn)位于發(fā)光管1的內(nèi)部而第二焦點(diǎn)位于發(fā)光管1的 外部的方式配置。各激光振蕩部配置成各光束通過(guò)第二焦點(diǎn)。在各光束的光路上，配置有在第二焦 點(diǎn)進(jìn)行聚光的聚光單元3 (凸透鏡或DOE)。各光束在橢圓反射鏡34的第二焦點(diǎn)被聚光而被橢圓反射鏡34的反射面反射。在第二焦點(diǎn)被聚光的光在第一焦點(diǎn)也被聚光，因此在發(fā)光管1的內(nèi)部各光束以匯聚于焦點(diǎn)的 方式被聚光。本實(shí)施例中也與上述實(shí)施例的光源裝置一樣，能夠穩(wěn)定地維持高溫等離子體狀 態(tài)，此外，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。而且，作為連續(xù)波激光振蕩部，能夠使用目前已實(shí)用化 的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述的第1 4實(shí)施例中，各光束沿不同的光路前進(jìn)，最終在發(fā)光管的內(nèi)部重合。 像這樣沿不同的光路前進(jìn)而在所期望的位置上重合，在技術(shù)上較難。例如即使以在發(fā)光管 內(nèi)的相同位置聚光的方式設(shè)定光束的光路并配置光學(xué)單元，若例如溫度上升等環(huán)境改變， 則折射率等發(fā)生變化，存在聚光位置偏移的可能性。以下所說(shuō)明的第5 9實(shí)施例至少在發(fā)光管內(nèi)的整個(gè)區(qū)域上各光束的光路重合。 通過(guò)這樣構(gòu)成，即使例如溫度上升而折射率等發(fā)生變化，脈沖式光束和連續(xù)波光束的聚光 位置也不會(huì)較大地偏移。對(duì)于第5實(shí)施例，使用圖8進(jìn)行說(shuō)明。圖8所示的例子使用分色鏡4而使脈沖式光束和連續(xù)波光束的光路重合并通過(guò)聚 光單元3(凸透鏡或DOE)聚光，其他的結(jié)構(gòu)與圖2所示的光源裝置相同。圖8中，脈沖式光束和連續(xù)波光束的波長(zhǎng)不同，因此向分色鏡4入射的光束中的一 個(gè)被反射，而另一個(gè)透過(guò)。利用這一點(diǎn)，本實(shí)施例中在從分色鏡4到發(fā)光管1之間使各光束的光路重合。例如，設(shè)定一個(gè)光束(由粗線表示)為波長(zhǎng)1064nm，另一個(gè)光束(由實(shí)線表示)為 波長(zhǎng)532nm。分色鏡4使532nm的光反射，而使1064nm的光透過(guò)，由此能夠在被分色鏡4反射 的532nm的光束的光路上與透過(guò)的1064nm的光束重合。即，能夠使光路位于同軸上。另外，通過(guò)形成高密度的能量，易于形成高溫等離子體狀態(tài)。因此，優(yōu)選如圖8所 示，利用聚光單元3 (凸透鏡或DOE)進(jìn)行聚光以在發(fā)光管1的內(nèi)部具有焦點(diǎn)。這樣，通過(guò)在到達(dá)發(fā)光管1的路徑上使各光束的光路重合，在發(fā)光管的內(nèi)部也能 夠使兩者重合，由此能夠在發(fā)光管的內(nèi)部使各光束的高能量狀態(tài)的區(qū)域可靠地重合。因此， 能夠可靠地進(jìn)行高溫等離子體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持，能夠穩(wěn)定地放電。此外，與上述實(shí)施例的光源裝置一樣，連續(xù)波激光束的功率較小即可，因此能夠抑 制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，作為連續(xù)波激光振蕩部，能 夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于第6實(shí)施例，使用圖9進(jìn)行說(shuō)明。圖9中替換圖8所示的分色鏡而配置偏光鏡5，其他結(jié)構(gòu)與圖8相同。偏光鏡5通過(guò)同一波長(zhǎng)的偏振光(P偏振和S偏振)進(jìn)行反射/透過(guò)，利用其能夠 在從偏光鏡5到發(fā)光管1之間使各光束的光路重合。例如，設(shè)定一個(gè)光束(由粗線表示)為波長(zhǎng)1064nm的P偏振光，另一個(gè)光束(由 實(shí)線表示)同為波長(zhǎng)1064nm的S偏振光，偏光鏡5對(duì)于1064nm的光使P偏振透過(guò)而使S 偏振反射。由此，能夠在被偏光鏡5反射的S偏振的光束的光路上與透過(guò)的P偏振的光束重 合。即，能夠使光路位于同軸上。
這樣，通過(guò)在到達(dá)發(fā)光管1的路徑上使各光束的光路重合，與第5實(shí)施例一樣，能夠在發(fā)光管的內(nèi)部使各光束的高能量狀態(tài)的區(qū)域可靠地重合，能夠可靠地進(jìn)行高溫等離子 體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持。此外，與上述實(shí)施例的光源裝置一樣，連續(xù)波激光束的功率較小即可，因此能夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，作為連續(xù)波激光振蕩部，能 夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，對(duì)于利用來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的光束的一部分作為脈沖激光振蕩部的振蕩源的本發(fā)明的第7 9實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖10是表示本發(fā)明的第7實(shí)施例的圖。圖10中將脈沖激光振蕩部22配置在來(lái)自連續(xù)波激光振蕩器(未圖示)的光束的光路上，其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同。本實(shí)施例中，脈沖激光振蕩部22利用來(lái)自連續(xù)波激光振蕩部的連續(xù)波光束(CW光 束)的一部分作為激發(fā)光，激發(fā)脈沖激光振蕩部22內(nèi)的激光晶體。S卩，如圖10所示，在從未圖示的連續(xù)波激光振蕩部射出的CW光束的路徑中配置脈 沖激光振蕩部22。脈沖激光振蕩部22將CW光束作為激發(fā)光工作，輸出脈沖式光束。該脈 沖式光束與上述CW光束的光路重合，經(jīng)由聚光單元3(凸透鏡、DOE等)在發(fā)光管1內(nèi)聚光。通過(guò)這樣構(gòu)成，來(lái)自脈沖激光振蕩部22的光束的光路與連續(xù)波激光的光束的光 路重合，在發(fā)光管1的內(nèi)部也重合。本實(shí)施例中，在到達(dá)發(fā)光管1的路徑上使各光束的光路重合，因此，與上述實(shí)施例 一樣，能夠在發(fā)光管的內(nèi)部使各光束的高能量狀態(tài)的區(qū)域可靠地重合，能夠可靠地進(jìn)行高 溫等離子體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持。此外，與上述實(shí)施例的光源裝置一樣，連續(xù)波激光束的功率較小即可，因此能夠抑 制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，作為連續(xù)波激光振蕩部，能 夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，脈沖激光振蕩部22將來(lái)自連續(xù)波激光的光束利用于激發(fā)光，因此，能夠省 略第1 6實(shí)施例所示的用于脈沖激光振蕩部的激光振蕩部分的一部分，使裝置整體為簡(jiǎn) 便的結(jié)構(gòu)，能夠使光源裝置整體小型化。圖11是表示本發(fā)明的第8實(shí)施例的圖，與上述第7實(shí)施例一樣，表示將CW激光作 為激發(fā)光而使脈沖激光振蕩部振蕩的結(jié)構(gòu)例。如圖11所示，從未圖示的連續(xù)波激光振蕩部射出的CW光束的一部分被部分反射 鏡23a反射而入射到脈沖激光振蕩部23。脈沖激光振蕩部23將CW光束作為激發(fā)光工作， 輸出脈沖式光束。該脈沖式光束向分色鏡4入射，與上述CW光束的光路重合，經(jīng)由聚光單 元3(凸透鏡、DOE等)在發(fā)光管1內(nèi)聚光。此處，設(shè)定連續(xù)波激光束的波長(zhǎng)為808nm，設(shè)定脈沖激光束的波長(zhǎng)為1064nm，對(duì)上 述脈沖激光振蕩部23的工作進(jìn)行說(shuō)明。部分反射鏡23a使波長(zhǎng)808nm的光束的一部分反射，使其余透過(guò)。該被部分反射的光束由聚光透鏡23b聚光，向全反射鏡23c入射。全反射鏡23c使從背面入射的光束透過(guò)，將從正面入射的光束反射。因此，由聚光透鏡23b聚光的光束從全反射鏡23c的背面?zhèn)热肷涠高^(guò)，向激光晶體23d照射。激光晶體23d例如使用YAG晶體、Nd玻璃，激光晶體23d中透過(guò)波長(zhǎng)808nm的光，由此進(jìn)行激發(fā)。在Q開(kāi)關(guān)23e被關(guān)閉的狀態(tài)下，激光晶體23d被連續(xù)地照射光束而被激發(fā)，積蓄能量。達(dá)到所期望的能量時(shí)，打開(kāi)Q開(kāi)關(guān)23e，來(lái)自激光晶體23d的激發(fā)光被射出鏡23f 反射，在全反射鏡23c和射出鏡23f之間引起共振。由此，波長(zhǎng)1064nm的脈沖式激光束透 過(guò)射出鏡23f，經(jīng)由反射鏡23g、23h向分色鏡4入射。分色鏡4將波長(zhǎng)1064nm的光束反射，使波長(zhǎng)808nm的光束透過(guò)，因此，上述1064nm 的脈沖式光束與808nm的連續(xù)波光束重合。該光束由聚光單元3聚光，朝向發(fā)光管1的內(nèi) 部。上述脈沖式激光束的脈沖幅、周期由上述Q開(kāi)關(guān)23e的開(kāi)口時(shí)間決定。另外，圖11中由虛線表示的光學(xué)單元6用于抑制因脈沖式光束和CW光束的波長(zhǎng) 不同而產(chǎn)生的色差，對(duì)于色差的抑制在后文進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中也能夠取得與上述第7實(shí)施例相同的效果，能夠可靠地進(jìn)行高溫等離 子體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持，此外，連續(xù)波激光束的功率較小即可，因此能 夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，作為連續(xù)波激光振蕩 部，能夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，脈沖激光振蕩部23將來(lái)自連續(xù)波激光的光束利用于激發(fā)光，因此能夠省略 第1 6實(shí)施例所示的脈沖激光振蕩部的用于振蕩源的激光振蕩部分，能夠使裝置整體為 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使光源裝置整體小型化。圖12是表示本發(fā)明的第9實(shí)施例的圖，與上述第7實(shí)施例一樣，表示將CW激光作 為激發(fā)光而使脈沖激光振蕩部振蕩的結(jié)構(gòu)例。如圖12所示，使從未圖示的連續(xù)波激光振蕩部射出的CW光束的一部分被部分反 射鏡兼分色鏡24d反射而向脈沖激光振蕩部24入射。脈沖激光振蕩部24將CW光束作為 激發(fā)光而工作，輸出脈沖式光束。該脈沖式光束與上述CW光束的光路重合，經(jīng)由聚光單元 3 (凸透鏡、DOE等)在發(fā)光管1內(nèi)聚光。此處，設(shè)定連續(xù)波激光束的波長(zhǎng)為808nm，設(shè)定脈沖激光束的波長(zhǎng)為1064nm，對(duì)脈 沖激光振蕩部24的工作進(jìn)行說(shuō)明。分色鏡4如上所述，將一個(gè)波長(zhǎng)的光束反射，而使另一波長(zhǎng)的光束透過(guò)。此處，將 波長(zhǎng)1064nm的光束反射，使波長(zhǎng)808nm的光束透過(guò)。此外，在脈沖激光振蕩部24的輸出側(cè)設(shè)置的部分反射鏡兼分色鏡24d將一個(gè)波長(zhǎng) 的光束的一部分反射，使另一波長(zhǎng)的光束透過(guò)。此處，設(shè)定將1064nm的光束的一部分反射， 使808nm的光透過(guò)。激光晶體24c例如使用YAG晶體、Nd玻璃，使波長(zhǎng)1064nm的光束透過(guò)來(lái)吸收其一 部分進(jìn)行激發(fā)、振蕩。在作為Q開(kāi)關(guān)起作用的EO開(kāi)關(guān)24a被關(guān)閉的狀態(tài)下，激光晶體24c被連續(xù)地照射 光束而被激發(fā)，積蓄能量。達(dá)到所期望的能量時(shí)，打開(kāi)EO開(kāi)關(guān)24a，利用全反射鏡24b將來(lái)自激光晶體24c的 激發(fā)光反射，在與部分反射鏡兼分色鏡24d之間引起共振。由此，波長(zhǎng)1064nm的脈沖式激 光束的一部分透過(guò)部分反射鏡兼分色鏡24d，與連續(xù)波光束重合。該脈沖式光束和連續(xù)波光 束經(jīng)由聚光單元3朝向發(fā)光管1的內(nèi)部。上述脈沖式激光束的脈沖寬度、周期由上述EO開(kāi)關(guān)24a的開(kāi)口時(shí)間決定。另外，圖12中由虛線表示的光學(xué)單元6用于抑制因脈沖式光束和CW光束的波長(zhǎng) 不同而產(chǎn)生的色差，對(duì)于色差的抑制在后文進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中也能夠取得與上述第8實(shí)施例相同的效果，能夠可靠地進(jìn)行高溫等離 子體狀態(tài)的生成和高溫等離子體狀態(tài)的維持，此外，連續(xù)波激光束的功率較小即可，因此能 夠抑制發(fā)光管被加熱而產(chǎn)生變形，能夠使點(diǎn)亮壽命為長(zhǎng)壽命。此外，作為連續(xù)波激光振蕩 部，能夠使用目前已實(shí)用化的激光裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且，脈沖激光振蕩部22將來(lái)自連續(xù)波激光的光束利用于激發(fā)光，因此能夠省略 第1 6實(shí)施例所示的脈沖激光振蕩部的用于振蕩源的激光振蕩部分，能夠使裝置整體為 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。如上所述，在發(fā)光管1的內(nèi)部形成高溫等離子體狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選形成高密度的能量， 因此，可考慮通過(guò)聚光單元3進(jìn)行聚光以在發(fā)光管1的內(nèi)部具有焦點(diǎn)。作為聚光單元3，使用凸透鏡等的情況下，各光束的波長(zhǎng)為同一波長(zhǎng)時(shí)在同一位置 匯聚于焦點(diǎn)，但各光束的波長(zhǎng)為不同的波長(zhǎng)時(shí)，如圖13的實(shí)線和虛線所示產(chǎn)生在不同的位 置匯聚于焦點(diǎn)的色差。產(chǎn)生該色差時(shí)，出現(xiàn)連續(xù)波光束的焦點(diǎn)不能進(jìn)入到由脈沖式光束形成的高溫等離 子體狀態(tài)的區(qū)域的情況，有時(shí)不能通過(guò)連續(xù)的光束維持高溫等離子體狀態(tài)。對(duì)于抑制該色差的單元，以下通過(guò)第10及第11實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于第10實(shí)施例，利用圖14進(jìn)行說(shuō)明。圖14是在所述圖5所示的第2實(shí)施例中脈沖式光束和連續(xù)波光束的波長(zhǎng)不同的 情況下，分別配置用于抑制色差的光學(xué)單元6a、6b的光源裝置，其他結(jié)構(gòu)與圖5所示的光源 裝置相同。圖14中，在兩光束重合之前的光路上，分別設(shè)置光學(xué)單元6a、6b，該光學(xué)單元的功 能及其位置，可設(shè)定為以下(1) (3)中的任一種。(1)如圖15(a)所示，在脈沖式激光束的光路中途設(shè)置一個(gè)光學(xué)單元6a，在連續(xù)波 激光振蕩部的光路中途設(shè)置與該一個(gè)光學(xué)單元具有不同的焦點(diǎn)距離的另一個(gè)光學(xué)單元6b， 使從一個(gè)光學(xué)單元6a到各光束的重合位置的距離與使從該另一個(gè)光學(xué)單元6b到各光束的 重合位置的距離相同。(2)如圖15(b)所示，在脈沖激光振蕩部的光路中途設(shè)置一個(gè)光學(xué)單元6a，在連續(xù) 波激光振蕩部的光路中途設(shè)置與該一個(gè)光學(xué)單元6a具有不同的焦點(diǎn)距離的另一個(gè)光學(xué)單 元6b，使從該一個(gè)光學(xué)單元6a到各光束的重合位置的距離與使從該另一個(gè)光學(xué)單元6b到 各光束的重合位置的距離不同。(3)如圖15(c)所示，在脈沖激光振蕩部的光路中途設(shè)置一個(gè)光學(xué)單元6a，在連續(xù) 波激光振蕩部的光路中途設(shè)置與該一個(gè)光學(xué)單元6a具有相同焦點(diǎn)距離的另一個(gè)光學(xué)單元 6b，使從該一個(gè)光學(xué)單元6a到各光束的重合位置的距離與使從該另一個(gè)光學(xué)單元6b到各 光束的重合位置的距離不同。在各光束的光路上，分別設(shè)置消除各光束的色差的光學(xué)單元，通過(guò)如上述(1) (3)那樣構(gòu)成，能夠抑制各光束的波長(zhǎng)的不同引起的色差，能夠良好地維持高溫等離子體狀 態(tài)。
(1)的情況下，通過(guò)光學(xué)單元的焦點(diǎn)距離fl和f2的不同來(lái)抑制色差。(2)的情況下，通過(guò)光學(xué)單元的焦點(diǎn)距離f 1和f2的不同以及各光學(xué)單元與重合位 置的距離來(lái)抑制色差。(3)的情況下，通過(guò)各光學(xué)單元與重合位置的距離來(lái)抑制色差。另外，圖15是示意圖，實(shí)際上通過(guò)光學(xué)單元6a和6b的各光束在向凸透鏡32等聚 光單元入射前光軸一致。對(duì)于第11實(shí)施例，使用圖16進(jìn)行說(shuō)明。圖16是在所述圖8所示的第5實(shí)施例中脈沖式光束和連續(xù)波光束的波長(zhǎng)不同的 情況下，為了抑制色差在至少一個(gè)光路上設(shè)置消除各光束的色差的光學(xué)單元6的光源裝 置，其他結(jié)構(gòu)與圖8所示的光源裝置相同。圖16所示的光源裝置，使用分色鏡4而使脈沖式光束和連續(xù)波光束的光路重合， 并利用聚光單元3進(jìn)行聚光，但在分色鏡4的入射側(cè)配置光學(xué)單元6，用于抑制因脈沖式光 束和連續(xù)波光束的波長(zhǎng)不同而產(chǎn)生的色差。本實(shí)施例中，也能夠通過(guò)適宜選擇光學(xué)單元6的焦點(diǎn)距離、位置來(lái)抑制色差。另外，色差的問(wèn)題在不同波長(zhǎng)的各光束由作為共同的聚光單元的凸透鏡等進(jìn)行聚 光的情況下產(chǎn)生，因此，可能在前述的圖5、圖8 圖12中產(chǎn)生。因此，第10及11實(shí)施例中 說(shuō)明的技術(shù)能夠用于圖5、圖8 圖12。圖8 圖10中在各光束的光路重合之前設(shè)置上述的光學(xué)單元，由此能夠抑制色 差。此外，圖11中在由該圖中的虛線表示的位置上配置光學(xué)單元6a、及/或光學(xué)單元6b， 此外圖12中在由該圖中的虛線表示的位置上配置光學(xué)單元6，由此能夠抑制色差。另外，此處作為抑制色差的光學(xué)單元表示了凸透鏡，但如果是改變焦點(diǎn)距離的光 學(xué)單元，則也能夠使用其他的光部件，例如也能夠使用凹透鏡、DOE。上述色差在脈沖式激光束和連續(xù)波激光束的波長(zhǎng)不同的情況下產(chǎn)生，但在波長(zhǎng)之 差較小的情況下，并不需要設(shè)置抑制色差的單元，如以下所說(shuō)明，在波長(zhǎng)大致相差2倍以上 的情況下，優(yōu)選設(shè)置校正色差的單元。例如，焦點(diǎn)距離f = IOOmm時(shí)的熔融石英的焦點(diǎn)位置之差根據(jù)波長(zhǎng)如下所述。連續(xù)波激光束的波長(zhǎng)為1064nm時(shí)，聚光點(diǎn)的位置為114. 5mm,脈沖式激光束的波 長(zhǎng)為532nm時(shí)的聚光點(diǎn)的位置為111. 8mm，該情況下，兩者的焦點(diǎn)位置之差為2. 7mm。高溫等離子體的區(qū)域極小、例如為直徑0. 5mm的區(qū)域，焦點(diǎn)位置如上所述相差 2. 7mm時(shí)，不能供給激發(fā)高溫等離子體的能量，不能進(jìn)行正常點(diǎn)亮。特別是脈沖激光產(chǎn)生的高溫等離子體，由于脈沖能量較大而容易相比焦點(diǎn)靠前 側(cè)，進(jìn)而在前側(cè)位置偏移。因此，在如上所述波長(zhǎng)相差2倍的情況下，需要校正色差的聚光 單元。另外，根據(jù)光學(xué)單元的材質(zhì)焦點(diǎn)位置之差改變，進(jìn)而高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域也 存在根據(jù)輸入的能量而其范圍變?yōu)?. 5mm以外的情況，上述情況表示一例，但不限于此。如上所述在發(fā)光管1的內(nèi)部形成高溫等離子體狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選形成高密度的能量狀 態(tài)的區(qū)域，因此，可考慮通過(guò)聚光單元3進(jìn)行聚光以在發(fā)光管1的內(nèi)部具有焦點(diǎn)。但是，激光束的能量密度為使發(fā)光元素電離的閾值以上時(shí)，形成高溫等離子體狀 態(tài)，因此，形成高溫等離子體狀態(tài)的位置不限于為激光束的聚光點(diǎn)。即，激光束的能量較大時(shí)，在達(dá)到聚光點(diǎn)前能量密度超過(guò)閾值，該情況下，在聚光點(diǎn)的前側(cè)形成等離子體狀態(tài)。根據(jù)圖17說(shuō)明如下情況，脈沖式光束的功率比連續(xù)波光束的功率大，由脈沖式光 束在聚光點(diǎn)的前側(cè)形成高溫等離子體狀態(tài)。如圖17(a)所示，在使用凸透鏡等作為聚光單元3的情況下，各光束的波長(zhǎng)為同一 波長(zhǎng)時(shí)在同一位置匯聚于焦點(diǎn)。此處，脈沖式光束的功率較大時(shí)，如圖17(a)所示在被聚光單元3聚光的中途，能 量密度變高而開(kāi)始形成高溫等離子體狀態(tài)。但是，隨著靠近焦點(diǎn)，脈沖式光束的功率用于形 成高溫等離子體，達(dá)到焦點(diǎn)時(shí)，上述功率基本消失。即，通過(guò)脈沖式光束形成高溫等離子體 狀態(tài)A的位置如該圖所示變?yōu)榫酃恻c(diǎn)的前側(cè)。另一方面，由于連續(xù)波光束功率較小，因此通過(guò)由聚光單元3聚光，在焦點(diǎn)位置 (該圖的B)形成維持高溫等離子體狀態(tài)的能量密度。于是，如圖17(a)所示，脈沖式光束形成高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域A (高能量狀態(tài) 的區(qū)域)和連續(xù)波光束維持高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域B (高能量狀態(tài)的區(qū)域)不同，存在不 能由連續(xù)波光束維持高溫等離子體狀態(tài)的情況。作為調(diào)整該兩區(qū)域的位置的位置調(diào)整單元，可以使用以抑制色差的單元說(shuō)明的光 學(xué)單元6。例如如上述圖16所示，在至少一個(gè)光路上設(shè)置光學(xué)單元6。像這樣配置光學(xué)單元 6時(shí)，向發(fā)光管1入射的光束如圖17(b)所示，連續(xù)波光束被光學(xué)單元6進(jìn)行聚光，向聚光單 元3入射，進(jìn)而被聚光。由此，在由脈沖式光束形成高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域A’，在由連續(xù) 波光束維持高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域B’進(jìn)行聚光，兩者重合，能夠維持高溫等離子體狀態(tài)。即，如圖17(c)所示，脈沖式光束的能量密度(該圖的實(shí)線)超過(guò)形成高溫等離子 體狀態(tài)的閾值(該圖的點(diǎn)劃線)的區(qū)域與連續(xù)波光束的能量密度(該圖的虛線)超過(guò)形成 高溫等離子體狀態(tài)的閾值(該圖的雙點(diǎn)劃線)的區(qū)域重合，可靠地維持高溫等離子體狀態(tài)。另外，以上對(duì)利用相同聚光單元使波長(zhǎng)相同的光束聚光的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但即 使在波長(zhǎng)不同的情況下，色差的問(wèn)題、和形成高溫等離子體狀態(tài)的區(qū)域與維持高溫等離子 體狀態(tài)的區(qū)域不同的問(wèn)題互相結(jié)合，有時(shí)產(chǎn)生不能維持高溫等離子體狀態(tài)的問(wèn)題。因此，在利用相同的光學(xué)單元使波長(zhǎng)不同的光束聚光的情況下，上述的解決措施 也能夠有效地發(fā)揮作用。
權(quán)利要求
一種光源裝置，其特征在于，包括封入有發(fā)光元素的發(fā)光管；朝向該發(fā)光管放射脈沖激光束的脈沖激光振蕩部；以及朝向該發(fā)光管放射連續(xù)波激光束的連續(xù)波激光振蕩部。
2.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于，來(lái)自所述脈沖激光振蕩部的光束的光路與來(lái)自所述連續(xù)波激光振蕩部的光束的光路 在所述發(fā)光管內(nèi)的整個(gè)區(qū)域重合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于，所述脈沖激光振蕩部利用來(lái)自所述連續(xù)波激光振蕩部的光束的一部分作為激發(fā)光，激 發(fā)該脈沖激光振蕩部?jī)?nèi)的激光晶體，放射脈沖激光束。
4.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光源裝置，其特征在于，在脈沖激光束和連續(xù)波激光束的光路的中途設(shè)置聚光單元，使脈沖激光束和連續(xù)波激 光束在發(fā)光管內(nèi)聚光，在所述激光束中的至少一個(gè)激光束的光路的中途設(shè)置光學(xué)單元，以使由脈沖激光束形 成的高能量狀態(tài)的區(qū)域和由連續(xù)波激光束形成的高能量狀態(tài)的區(qū)域在發(fā)光管內(nèi)重合。
全文摘要
一種光源裝置，能夠穩(wěn)定地維持點(diǎn)亮開(kāi)始后的高溫等離子體狀態(tài)從而穩(wěn)定地維持發(fā)光，并抑制因發(fā)光管的加熱引起的點(diǎn)亮壽命降低。向內(nèi)部封入有發(fā)光氣體的發(fā)光管(1)，從脈沖激光振蕩部(21)入射脈沖式激光束，并從連續(xù)波激光振蕩部(25)入射連續(xù)波激光束，以在發(fā)光管內(nèi)兩光束重合的方式進(jìn)行聚光。在點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)，由脈沖式光束形成高溫等離子體狀態(tài)，在形成高溫等離子體狀態(tài)的位置，使比脈沖式光束強(qiáng)度小的連續(xù)波光束重合，由此能夠穩(wěn)定地維持高溫等離子體狀態(tài)。此外，由于連續(xù)波光束強(qiáng)度較小，因此能夠使發(fā)光管不被加熱而達(dá)到長(zhǎng)壽命。作為使光束在發(fā)光管內(nèi)聚光的光學(xué)單元，可使用例如衍射光學(xué)元件(31)、凸透鏡、拋物面反射鏡等。
文檔編號(hào)F21K99/00GK101989048SQ20101023731
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者橫田利夫 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社