JPH0461181A - Etalon - Google Patents
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a Fabry-Bello etalon for lasers.
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。Fabry-Bello etalons (hereinafter referred to as etalons) are widely used as band narrowing elements for lasers, and by inserting them into the cavity of a laser oscillator, the oscillation spectrum width of the laser can be narrowed. There are many writings about etalons, but Figure 12 is an example of this by Yukichi Otake [
How to use lasers and points to keep in mind” (Obtronix) P
2O7 to 227, and FIG. 13 is a sectional view taken along the line ρ in FIG. 12.
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。In the figure, reference numeral 1 denotes a pair of disk-shaped substrates made of synthetic quartz, which are arranged to face each other with a predetermined gap between them by spacers 2 made of synthetic quartz.
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。Reference numeral 3 denotes a high-resolution IJ14IIg formed on mutually opposing surfaces of the pair of substrates 1, and is made of a dielectric multilayer film.
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。Reference numeral 4 denotes an antireflection film formed on the other side of both substrates 1, respectively.
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。In the above configuration, only the high reflection film 3 was formed on the gap surface. Wavelength selectivity is obtained by multiple reflection of light and multiple crossing between these opposing high reflection films 3.
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。Next, an example of applying the etalon to a laser oscillator will be described.
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。FIG. 14 is a side view showing a conventional Shimmer laser device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-198182. One air gap etalon 14 is disposed within the grip of the excimer laser as a wavelength selection element. And 13 is a pair of windows 15
a and 15b, and this chamber 13 contains, for example, argon gas as a laser medium.
) It is filled with a mixed gas of elemental gas, a mixed gas of krypton and fluorine, etc.
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。Next, the operation of the above device will be explained. When a discharge occurs in the chamber 13 filled with a laser medium, laser oscillation occurs between the total reflection mirror 11 and the output mirror 12. Since the gap etalon 14 is inserted, a laser beam with a selected wavelength tl and a narrow spectrum width is emitted.
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。The portion of the etalon required to operate as a narrowband element is approximately equal to the portion through which the laser beam passes.
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。In other words, etalons are generally used so that the light enters at a slight angle to the plane of incidence of the etalon, so in principle, some of the incident light does not resonate and is separated from the optical axis. In other words, to explain in detail based on FIG. 15, surfaces A and B in the figure are the gap surfaces or high reflection surfaces of the etalon, and C and D represent the incident light and output light of the etalon. It is. Light C entering from surface A undergoes multiple reflections at the gears of surfaces A and B, and then exits from eight surfaces. At this time, effective light is extracted from the region a in the figure, but since the light does not interfere sufficiently with the region b, it cannot be extracted as effective light, resulting in a loss. This loss increases as the angle of incidence of light on the etalon increases. In addition, both the high-reflection film surface and the anti-reflection film surface of the etalon do not have ideal reflection or transmission surfaces, so even if light is scattered by these surfaces, the light may deviate from the optical axis. It will be a loss.
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。In this way, of the light incident on the etalon, the light that deviates from the optical axis of the laser beam becomes unnecessary light.
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。However, in conventional etalons, the outer diameter of the etalon is sufficiently larger than the cross section of the laser beam, and the highly reflective film is formed almost entirely on the gap surface of the substrate. Light is repeatedly reflected inside the etalon and becomes trapped. Some of this unnecessary light is converted into heat as it is repeatedly reflected, so the temperature of the etalon increases and distortion due to thermal expansion occurs. There is a problem in that the etalon's function is deteriorated.
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。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a laser etalon that prevents temperature F from increasing due to unnecessary repeated reflections of light and reduces thermal distortion.
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。The invention of the air gap type laser etalon according to this application is to form a high reflection film on the gap surface side to have a diameter approximately 1.2 to 2 times the center effective diameter of the etalon. It is characterized in that an anti-reflection film is formed on the outer periphery excluding the spacer joint.
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。In the invention of a parallel plate type laser etalon according to this application, a high reflection film is formed to have a diameter approximately 1.2 to 2 times the central effective diameter of the etalon, and the outer periphery of the high reflection film reflects light. It is characterized by forming a film.
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。According to the invention of the air gap type and parallel plate type laser etalon of this application, the area of the high reflection film of the etalon is reduced and an antireflection film is formed around the high reflection film, thereby preventing unnecessary light. It is possible to reduce heat generation due to binding and prevent functional deterioration of the etalon itself.
以下、この発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。In Figures 1 to 4 sections, 1 is the substrate, 2 is the spacer, 4
is an anti-reflection film and is a component similar to the conventional one. Reference numeral 5 denotes a high reflection film made of a dielectric multilayer film, and is formed to have a diameter that is 1.2 to 2 times the central effective diameter of the etalon. Reference numeral 6 denotes an anti-reflection film formed on the outer periphery of the high reflection film 5, and in the embodiments shown in FIGS. i. In the embodiment of Section 4, it is formed on the inner periphery of the optical contact portion of the spacer 2.
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。Next, we will explain the reason for the above configuration. For example, if we consider that the etalon according to this embodiment is applied to a laser device with a beam cross section of 10 x 15 cm, the effective diameter of the etalon is required to be at least φ20 m at the center. . Therefore, high reflection! The surface of the films 1 and 5 must also be higher than this.However, these high reflection films 5, which are made of dielectric multilayer films formed by vacuum evaporation or sputtering, generally have distorted optical characteristics at the outer periphery. Since it is easy, please consider the margin and set 2.
It is necessary to make the diameter approximately 1.2 times or more the minimum necessary.
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。On the other hand, by forming a reflective film M/film 6 on the outer periphery of the high-reflection JII 5, unnecessary light that deviates from the optical axis of the laser beam is emitted outside the etalon system at the anti-reflection film 6. The zero-reflection anti-IL film 6, which can reduce the dust of unnecessary light that has been a problem in the past, can be used as long as its outer diameter is equal to or larger than the central effective diameter of the outer diameter etalon of the high-reflection film 5. It becomes possible to emit any unnecessary light out of the system without causing unnecessary reflection.
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。Laser devices, especially etalons for short wavelength lasers such as excimer lasers, control the wavelength of light on the order of pm, so very high precision is required for the distance between the substrate gaps and the surface accuracy of the gap surfaces. According to this embodiment, thermal distortion, which is a factor in reducing accuracy, is reduced as described above,
It is possible to improve the normality of the etalon and, in turn, improve the performance of the laser device.
上記実施例における実験結果を表1に示す。Table 1 shows the experimental results in the above examples.
(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。(Table 1) Table 1 shows each etalon with KrF excimer laser (
Wavelength 24Snim, 200Hz, IQimJ/cm/
), which shows the temperature rise when operated for 30 minutes and the wavelength shift caused by thermal distortion caused by the temperature rise. Table 1 shows that the performance of the etalon according to this example is better than that of the conventional etalon. I can see that it is improving.
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。Although an example of application to an air gap type etalon has been shown above, performance improvement can be achieved by the present invention in a parallel plate type etalon as well as in the air gap type.
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。5 to 8 show examples in which the present invention is applied to a parallel plate type etalon (or solid etalon) consisting of two substrates with high reflection films formed on both sides, 1 is a substrate, and 5 is a solid etalon. The high reflection film 6 is an antireflection film.
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。Next, an effective method for forming the high reflection film and antireflection film of the etalon will be described. That is, FIG. 9 is a cross-sectional view of an etalon according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an antireflection film is first applied to both the antireflection film formation area E and the high reflection film formation area D of the substrate 1. A dielectric multilayer film is formed, and then a dielectric multilayer film is further formed on top of the dielectric multilayer film in the high reflection film formation region F, thereby forming a high reflection film of 0 or more. The film method and film configuration will be explained in more detail by taking as an example a case where the film method and film structure are applied to a 248 nm etalon.
■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。(2) A dielectric multilayer film having the following structure is deposited on the entire surface of the anti-reflection film formation region E and the high reflection film formation region F on the substrate.
N、/L□/H/N。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。However, the optical film thickness of Ll and H = λ/4: λ-24811
11N o: A i r refractive index=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。L 1 : M g F 2 refractive index -1,
38014: A110i refractive index = 1.72O
N: Substrate (Sin,) Refractive index = 1.508 ■ A dielectric multilayer film is vapor-deposited in the high reflection film formation area F so that the overall structure including the dielectric multilayer film formed in step (■) is as follows. do.
No/(H/l、、2)*/H/L、1/H/N。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。However, the optical thickness of Ll and H is -7λ/4: λ=248n
mL,: S i O, refractive index -1,510 Also, the first
Figure O shows 248n formed using the above film structure and film formation method.
This is a diagram showing the spectral transmittance of the antireflection film 6 of the etalon for +s, and FIG. 11 similarly shows the spectral transmittance of the high reflection film. From these figures, the antireflection film 6 has a transmittance of 99.5% at 248 Il, and the high reflection film 5 has a reflectance of 75%.
%It can be seen that it is. This is satisfactory as an etalon for 24Btim.
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
。As described above, according to the present invention, the high-reflection film of the etalon is made to the minimum necessary size and an anti-reflection film is formed on the outer periphery of the high-reflection film, so unnecessary light is not trapped inside and heat generation is achieved. can be reduced, improving the performance of the etalon itself.
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。Fig. 1 is a side view showing one embodiment of the invention of the air gap type etalon according to this application, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-11 in Fig. 1, and Figs. 3 to 4 are the air gap type etalon. A side view and a sectional view taken along line IV-1t showing another embodiment of the invention of the etalon, and FIGS. 5 and 6 are a side view and a plan view showing an embodiment of the invention of the parallel plate type etalon according to this application. , Figure 7~
FIG. 8 is a side view and a plan view showing another embodiment of the invention of a parallel plate type etalon, FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining an effective method of forming an etalon according to the invention, and FIG. 10. Fig. 11 is a measurement diagram showing the spectral characteristics of the anti-reflection film and high reflection film of the etalon according to the present invention, Figs. 12 and 13 are side views and cross-sectional views of the conventional etalon, and Fig. 14 shows the etalon used in a laser device. FIG. 15 is a schematic diagram showing the operation of the etalon. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a spacer, 4.6 is an antireflection film, and 5 is a high reflection film. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (2)
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。(1) A pair of substrates made of synthetic quartz are joined so as to face each other with a predetermined gap through an optically contacted spacer, and a high reflection film is formed on each of the opposing gap surfaces of the substrates. In an air-gap etalon for laser use in which an anti-reflection film is formed on each surface, the high reflection film on the gap surface side is formed to have a diameter approximately 1.2 to 2 times the center effective diameter of the etalon, A laser etalon characterized in that an antireflection film is formed on the outer periphery of the high reflection film except for the spacer joint.
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。(2) In a parallel plate type etalon for a laser in which a high reflection film is formed on both sides of a single synthetic quartz substrate, the high reflection film is coated approximately 1.2 to 2 times the central effective diameter of the etalon.
1. A laser etalon characterized in that the etalon is formed to have twice the diameter and a reflective film is formed on the outer periphery of the high reflective film.
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JP16530790A JPH0461181A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Etalon |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16530790A JPH0461181A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Etalon |
Publications (1)
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JPH0461181A true JPH0461181A (en) | 1992-02-27 |
Family
ID=15809851
Family Applications (1)
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JP16530790A Pending JPH0461181A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Etalon |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0461181A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006019514A (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Asahi Glass Co Ltd | Tunable wavelength mirror and tunable laser |
WO2013171929A1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Etalon and method for producing etalon |
US9579858B2 (en) | 2013-03-23 | 2017-02-28 | Kyocera Crystal Device Corporation | Method of manufacturing optical device |
JP2018120081A (en) * | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 日本電気株式会社 | Optical waveguide device and method for producing the same |
JP2021120727A (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-19 | レーザーテック株式会社 | filter |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16530790A patent/JPH0461181A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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