專利名稱：光器件及曝光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光器件及曝光裝置，特別是涉及連接光纖、透明部件 等光學(xué)部件而使激光等光傳播的光器件及曝光裝置。
背景技術(shù)：
以前，作為連接光纖、透明部件等光學(xué)部件而使激光等光傳播的
光器件，國(guó)際公開2004/68230號(hào)小冊(cè)子中披露了在光纖的輸出端熔化 連接無(wú)芯核光纖，按出射束在無(wú)芯核光纖端不被遮擋的方式設(shè)定光路 長(zhǎng)度的技術(shù)，特別是披露了把無(wú)芯核光纖長(zhǎng)度設(shè)為lmm以下時(shí)，可減 少遮擋的技術(shù)。
還有，特開平5 — 288967號(hào)公報(bào)中披露了在光纖的輸入端面上把 與光纖的芯核部相同折射率、外徑與光纖的外徑一致的導(dǎo)光棒通過(guò)加 熱熔化而形成一體的器件。
還有，特開2007 — 25431號(hào)公報(bào)中披露了豬尾線型的激光組件， 它是暴露在空氣中的光纖入射端面或出射端面上的光功率密度為 15W/mm2以下或60 800W/mm2的激光組件。
還有，特開2006—286866號(hào)公報(bào)中披露了使透明部件與光纖入射 端面接觸，從透明部件側(cè)使半導(dǎo)體激光器的光聚斂而將其引導(dǎo)到光纖 中的插座型的激光組件，它是透明部件的入射側(cè)的光密度為10W/mm2 以下的激光組件。
但是，在把國(guó)際公開2004/68230號(hào)中記載的技術(shù)用于豬尾線型的 激光組件的入射部的場(chǎng)合，若光輸出高，則無(wú)芯核光纖端有時(shí)會(huì)被污染，壽命變短，這是存在的問(wèn)題。另一方面，在用于插座型的激光組 件的場(chǎng)合，可以考慮使光纖與短截線等透明部件抵接，從而對(duì)束傳播 方向上的光纖端進(jìn)行定位的技術(shù)，但在光輸出高的場(chǎng)合，在激光器工 作過(guò)程中會(huì)在無(wú)芯核光纖和短截線之間產(chǎn)生熔化的現(xiàn)象。在該場(chǎng)合， 熔化部分會(huì)由于振動(dòng)等而簡(jiǎn)單地剝離，與光纖的結(jié)合損失會(huì)增大，這 是存在的問(wèn)題。
還有，在把特開平5—288967號(hào)公報(bào)中記載的技術(shù)，與國(guó)際公開 2004/68230號(hào)的技術(shù)同樣，用于插座型的激光組件中的場(chǎng)合，若光輸 出高，則會(huì)產(chǎn)生上述熔化的現(xiàn)象，與光纖的結(jié)合損失會(huì)增大，這是存 在的問(wèn)題。還有，在入射光的輸出高的場(chǎng)合，在光纖端面會(huì)產(chǎn)生污染， 這是存在的問(wèn)題。
還有，在特開2007—25431號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)中，在光纖入射端 面或出射端面上，假如有超過(guò)15W/mr^的光密度，則不能防止污染， 而光纖入射端的芯核直徑是決定了的，所以光輸出的上限由光纖直徑 決定了，光輸出不能過(guò)高，這是存在的問(wèn)題。
還有，在特開2006—286866號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)中，與國(guó)際公開 2004/68230號(hào)的技術(shù)同樣，會(huì)產(chǎn)生上述熔化的現(xiàn)象，與光纖的結(jié)合損 失會(huì)增大，這是存在的問(wèn)題。
在使用例如波長(zhǎng)為405nm等短波長(zhǎng)的光源的場(chǎng)合，在光纖端會(huì)發(fā) 生污染，導(dǎo)致光輸出降低，成為品質(zhì)上的問(wèn)題，這是公知的。特別是， 光輸出密度變高的話，在玻璃等透明部件和空氣相接的表面上，污染 所造成的輸出的降低會(huì)變得顯著，這是公知的。
為了抑制該污染所造成的光輸出降低，可以考慮降低光輸出密度， 不過(guò)，以前不知道在什么程度上降低光輸出密度才能抑制污染所造成 的光輸出的降低。還有，如上所述，在光纖端上連接透明部件的構(gòu)成中使高輸出的 光入射的場(chǎng)合，在兩者的端面上有可能出現(xiàn)玻璃彼此的熔化，而出現(xiàn) 熔化的話，即使對(duì)光纖加上一點(diǎn)振動(dòng)也有可能剝離，由于剝離表面的 凹凸所造成的光散射等，透過(guò)損失會(huì)增大，會(huì)對(duì)可靠性帶來(lái)影響，這 是存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述事實(shí)而提出的，提供一種能抑制光輸出降低 的光器件及曝光裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案l記載的發(fā)明是一種光器件，具備-
輸出給定波長(zhǎng)的光的光源；使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第1光學(xué)部件； 以及與上述第1光學(xué)部件抵接而使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第2光學(xué) 部件，其中，上述給定波長(zhǎng)是160 500[nm]，并且上述第1光學(xué)部件 和上述第2光學(xué)部件的抵接面上的光密度是140[W/mm"以下。
根據(jù)該發(fā)明，按使給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第1光學(xué)部件和第2光學(xué) 部件的抵接面上的光密度為140[W/mm勺以下的方式構(gòu)成光器件，因而 能防止抵接面上的熔化，抑制光輸出的降低。
另外，按技術(shù)方案2記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件中的上述光入射或出射的一側(cè)的端面并且是暴露 在空氣中的一側(cè)端面上的光密度是8[W/mn^]以下，從而能防止上述端 面的污染，抑制光輸出的降低。
還有，也可以按技術(shù)方案3記載的方式，其構(gòu)成為，上述第2光 學(xué)部件包含光纖和在該光纖和上述第1光學(xué)部件之間設(shè)置的第3光學(xué) 部件，上述光纖和上述第3光學(xué)部件被熔化連接。還有，第3光學(xué)部 件也可以是熔化連接多個(gè)光學(xué)部件而形成的。還有，優(yōu)選的是，按技術(shù)方案4'記載的方式，其構(gòu)成為，上述光 的聚斂位置是上述抵接面以外的位置。
還有，優(yōu)選的是，按技術(shù)方案5記載的方式，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件各自具有比所透過(guò)的上述光的束直徑大的直徑。
還有，優(yōu)選的是，按技術(shù)方案6記載的方式，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件中的上述光入射的一側(cè)的端面并且是暴露在空氣 中的一側(cè)的端面相對(duì)于與上述光的主軸正交的方向是傾斜的。
還有，也可以按技術(shù)方案7記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是含有石英而形成的。
還有，也可以按技術(shù)方案8記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上 述光纖的芯核的斷面積X 8[W/mm2]以上。
還有，也可以按技術(shù)方案9記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上 述光纖的斷面積X 8[W/mm2]以上。
還有，也可以按技術(shù)方案IO記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是保 持上述光纖的套圈的斷面積X8[W/mm"以上。
還有，也可以按技術(shù)方案1I記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上 述光纖的芯核的斷面積X140[W/mm勺以上。還有，也可以按技術(shù)方案12記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上 述光纖的斷面積X140[W/mm"以上。
還有，也可以按技術(shù)方案13記載的方式，其構(gòu)成為，上述第l光 學(xué)部件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是保 持上述光纖的套圈的斷面積X 140[W/mm2]以上。
還有，也可以按技術(shù)方案14記載的方式，其構(gòu)成為，上述給定波 長(zhǎng)是370 500[nm]。
技術(shù)方案15記載的發(fā)明的曝光裝置，具備光器件，上述光器件具 備輸出給定波長(zhǎng)的光的光源；使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第1光學(xué) 部件；以及與上述第1光學(xué)部件抵接而使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第2 光學(xué)部件，上述曝光裝置的特征在于，上述給定波長(zhǎng)是160 500[nm]， 并且上述第1光學(xué)部件和上述第2光學(xué)部件的抵接面上的光密度是 140[W/mm2]以下。


本發(fā)明的實(shí)施方式將參照以下附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中
圖1是第1實(shí)施方式所涉及的光器件的概略構(gòu)成圖。
圖2是表示光密度和污染所造成的光輸出的降低的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
圖3是表示光密度和突發(fā)故障率的關(guān)系的坐標(biāo)圖。 圖4是第2實(shí)施方式所涉及的光器件的概略構(gòu)成圖。 圖5是表示第2實(shí)施方式所涉及的光器件的變形例的概略構(gòu)成圖。 圖6是表示第2實(shí)施方式所涉及的光器件的變形例的概略構(gòu)成圖。
符號(hào)說(shuō)明
10、 10A 光器件12 激光光源(光源)
14 透鏡
16透明部件(第l光學(xué)部件)
16A入射端面
18 光纖
18A芯核
18B 包層
20抵接面
22透明部件(第3光學(xué)部件)
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(第1實(shí)施方式)
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的光器件10的概略構(gòu)成。如同 圖所示，光器件IO包含激光光源12、作為聚斂光學(xué)系統(tǒng)的透鏡14、 透明部件16和光纖18而構(gòu)成。
激光光源12由例如半導(dǎo)體激光器構(gòu)成，出射短波長(zhǎng)(例如160 500nm)的激光。另外，不滿160mn的波長(zhǎng)，考慮到透明部件16的光吸 收，是實(shí)用上不能使用的波長(zhǎng)；超過(guò)500nm的波長(zhǎng)，在采用例如氮化 鎵等作為激光光源12的構(gòu)成材料的場(chǎng)合，是不能振動(dòng)的波長(zhǎng)。因此， 在本實(shí)施方式中，把短波長(zhǎng)區(qū)域定義為160 500nm。
透鏡14使從激光光源12出射的激光L以給定的倍率(例如4倍) 聚斂在透明部件16和光纖18的抵接面附近。另外，激光L的聚斂位 置優(yōu)選的是與抵接面在激光L的主軸方向錯(cuò)開，處于光纖18內(nèi)或透明 部件16內(nèi)。這樣就能使抵接面的光密度降低。
透明部件16由例如石英所制成的玻璃部件構(gòu)成，與光纖18例如為光學(xué)接觸。光纖18是在芯核18A的周圍形成了包層18B的構(gòu)成。另 外，透明部件16具有比透過(guò)它的激光L的束直徑大的外徑，成為激光 L不被截開的構(gòu)成。
還有，透明部件16被切割成斜的，使得其入射端面16A相對(duì)于與 激光L的主軸方向正交的方向形成角度e 。這樣就能減少往激光光源 12—側(cè)的返回光，還能提高對(duì)光纖18的結(jié)合效率。另外，也可以不切 割成斜的，而是設(shè)為在入射端面16A上施加AR涂層的構(gòu)成。這樣就 能減少返回光。
然而，在波長(zhǎng)為370 500nm的激光透過(guò)由石英玻璃構(gòu)成的透明 部件(玻璃短截線)時(shí)，該透明部件的入出射端會(huì)對(duì)應(yīng)于光密度而污染， 附著使透射率降低的污染物，這是公知的，不過(guò)，本發(fā)明者經(jīng)過(guò)深入 研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輸出降低的程度和光密度之間存在線性相關(guān)關(guān)系。 以下對(duì)此迸行說(shuō)明。
本發(fā)明者用透鏡聚斂以50 400mW驅(qū)動(dòng)的激光器的出射光，使其 成為給定的功率密度，在其聚斂點(diǎn)配置由玻璃部件構(gòu)成的透明部件， 使該透明部件沿著激光的主軸移動(dòng)，從而一邊改變光密度一邊測(cè)量了 激光的透射率的時(shí)效變化。
圖2表示其結(jié)果。橫軸是透明部件的激光入射端面上的光密度 (W/mm"，縱軸表示污染所造成的光輸出降低的程度，即透過(guò)透明部件 的光的單位時(shí)間的透射率降低的程度。另外，縱軸是透射率的降低， 在同圖中，O符號(hào)是實(shí)際的測(cè)量點(diǎn)，同圖所示的直線是用最小二乘法 對(duì)各測(cè)量點(diǎn)求出的直線。并且，表示該直線的式子如下。
<formula>formula see original document page 11</formula>(1)
此處，R是單位時(shí)間的透射率降低的程度，P是激光的輸出值(W)，S是透明部件的入射端面上的束面積(mm2)。
例如在把激光的透射率從預(yù)定的給定透射率降低了 20%時(shí)定義為 激光光源的壽命的場(chǎng)合，在使用了壽命1萬(wàn)(10"小時(shí)的激光器的情況 下，若目標(biāo)是把污染所造成的輸出降低的量相對(duì)于到激光光源的壽命 為止的透射率的降低的量抑制在1/10以下，即2%以下，則該降低的 量為0.02/104=2.0X10—6。與該值對(duì)應(yīng)的光密度根據(jù)圖2為8[W/mm2]。
因此，在圖1的構(gòu)成中，使得透明部件16的入射端面16A上的光 密度為例如8[W/mm"以下，就能抑制污染所造成的光輸出的降低。具 體而言，按透明部件16的入射端面16A上的光密度成為8[W/mm勺以 下的方式，設(shè)定激光光源12的輸出值、透鏡14的倍率、透明部件16 在激光的主軸方向的長(zhǎng)度、透明部件16的折射率等。
還有，把波長(zhǎng)為370 500mn的激光向由石英玻璃構(gòu)成透明部件 (玻璃短截線)和由石英玻璃構(gòu)成的光纖的光學(xué)接觸的抵接面上照射的 話，抵接面有時(shí)就會(huì)熔化。該熔化部分會(huì)由于一點(diǎn)振動(dòng)等而容易地剝 離，發(fā)生剝離的話，由于該表面的凹凸所造成的光散射等，透過(guò)損失 就會(huì)急劇地增大而導(dǎo)致突發(fā)故障。
本發(fā)明者經(jīng)過(guò)深入研究，結(jié)果，測(cè)量到突發(fā)故障率與透明部件和 光纖的抵接面上的光密度的關(guān)系，獲得圖3所示的結(jié)果。
如同圖所示，可以看出，如果抵接面上的光密度為[140W/mm勺以 下，則不發(fā)生突發(fā)故障。因此，在圖l的構(gòu)成中，使得透明部件16和 光纖18的抵接面20上的光密度例如為140[W/mm勺以下，就能抑制熔 化所造成的光輸出的降低。具體而言，按透明部件16和光纖18的抵 接面20上的光密度為140[W/mm"以下的方式，設(shè)定激光光源12的輸 出值、透鏡14的倍率、透明部件16在激光的主軸方向的長(zhǎng)度、透明 部件16的折射率等。在這里，突發(fā)故障是指在時(shí)效試驗(yàn)中，監(jiān)視透過(guò)了透明部件及光
纖的激光的輸出值，進(jìn)行了 ACC(Auto Current Control)驅(qū)動(dòng)時(shí)的光輸出 急劇變化而成為通常狀態(tài)下的光輸出的0.8倍以下的情況，或者進(jìn)行了 APC(Auto Power Control)驅(qū)動(dòng)時(shí)的激光光源的驅(qū)動(dòng)電流急劇變化而成 為通常狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)電流的1.2倍以上的情況。特別是指不能根據(jù)急劇 變化之前的光輸出或驅(qū)動(dòng)電流的變化的程度來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)的情況。
根據(jù)以上所述，把透明部件16的暴露在空氣中的入射端面16A上 的束面積設(shè)為Sl[mm2]，把透明部件16和光纖18的抵接面20上的束 面積設(shè)為S2[mm"的話，使得光器件10中的光輸出P滿足下式，就能 抑制污染或熔化所造成的光輸出的降低。
P[W]《8[W/mm2]XSl[mm2]…(2) P[W]《140[W/mm2] X S2[mm2] (3)
另外，如果按滿足(2)、 (3)兩方的條件的方式設(shè)定P，就能抑制污 染及熔化所造成的光輸出的降低。
這樣，在本實(shí)施方式中，按透明部件16的入射端面16A上的光密 度為8[W/mm"以下的方式構(gòu)成了光器件10，因而能抑制污染所造成的 光輸出的降低。
還有，按透明部件16和光纖18的抵接面20上的光密度為 140[W/mm"以下的方式構(gòu)成了光器件10，因而能抑制熔化所造成的光 輸出的降低。
另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了對(duì)于來(lái)自激光光源12的激光透過(guò) 透鏡14及透明部件16而向光纖18入射的構(gòu)成的光器件10適用了本 發(fā)明的情況，不過(guò)，不限于此，對(duì)于把向光纖18入射了的激光輸出到透明部件16—側(cè)的構(gòu)成，即把透明部件16及光纖18用作激光的出射
部的情況、將其捆綁多個(gè)而成的束光纖，也可適用本發(fā)明。
還有，也可以由多個(gè)部件構(gòu)成透明部件16。在該場(chǎng)合，使得多個(gè) 部件中的有激光入射的部件的入射端面上的光密度為8[W/min"以下， 就能抑制污染所造成的光輸出的降低。還有，使得多個(gè)部件彼此的抵 接面上的光密度為140[W/mm勺以下，就能抑制熔化所造成的光輸出的 降低。
還有，光器件10可以用于將其作為曝光用的光源的曝光裝置，例 如在印刷電路板的線路形成中用于曝光的曝光裝置等。
(第2實(shí)施方式)
其次，說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。另外，對(duì)與第l實(shí)施方式相 同的部分付以相同符號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
圖4表示本實(shí)施方式所涉及的光器件IOA的概略構(gòu)成。如同圖所 示，光器件IOA在透明部件16和光纖18之間設(shè)有具有與光纖18的外 徑相同的外徑的第2透明部件22，這一點(diǎn)與圖l所示的光器件IO不同。
第2透明部件22具有比透過(guò)它的激光L的束直徑大的外徑，成為 激光L不被截開的構(gòu)成。該第2透明部件22可以是例如由石英構(gòu)成的 玻璃短截線。還有，也可以是無(wú)芯核光纖，如圖5所示，也可以是由 具有比所透過(guò)的激光L的束直徑大的芯核直徑的芯核22A及包層22B 構(gòu)成的光纖所構(gòu)成的光纖短截線。
還有，透明部件16和第2透明部件22的抵接面24為光學(xué)接觸， 第2透明部件22和光纖18的抵接面20為熔化連接。
在這種構(gòu)成的場(chǎng)合也是，按透明部件16的入射端面16A上的光密度為8[W/mm"以下的方式構(gòu)成光器件10，就能抑制污染所造成的光輸 出的降低。
還有，按透明部件16和第2透明部件22的抵接面24上的光密度 為140[W/mm勺以下的方式構(gòu)成光器件10，就能抑制熔化所造成的光輸 出的降低。
這樣，在本實(shí)施方式中，設(shè)為在透明部件16和光纖18之間設(shè)有 第2透明部件22的構(gòu)成，因而與圖1所示的光器件IO相比，能使透 明部件16的入射端面16A上的光密度及透明部件16和第2透明部件 22的抵接面24上的光密度降低，能進(jìn)一步抑制污染、熔化所造成的光 輸出的降低。
另外，也可以由多個(gè)透明部件構(gòu)成透明部件16。在該場(chǎng)合也是， 按暴露在空氣中的一側(cè)的透明部件，即離透鏡14最近的位置的透明部 件的入射端面上的光密度為8[W/mm"以下的方式構(gòu)成光器件10，就能 抑制污染所造成的光輸出的降低，按透明部件彼此的抵接面上的光密 度為140[W/mm勺以下的方式構(gòu)成光器件10，就能抑制熔化所造成的光 輸出的降低。
還有，在本實(shí)施方式中也是，與第1實(shí)施方式同樣，對(duì)于把向光 纖18入射了的激光輸出到第2透明部件22、透明部件16—側(cè)的構(gòu)成， 即把透明部件16、第2透明部件22及光纖18用作激光的出射部情況、 將其捆綁多個(gè)而成的束光纖，也可適用本發(fā)明。
還有，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了第2透明部件22與光纖18的外 徑相同的情況，不過(guò)，不限于此，也可以是具有比光纖18的外徑大的 外徑的構(gòu)成。再有，如圖6所示，也可以是第2透明部件22的外徑在 與光纖18的抵接面20上與光纖18的外徑相同，隨著往透明部件16 一側(cè)而外徑變大的錐型部件。再有，也可以把熔化連接多個(gè)直徑不同的光纖短截線、無(wú)芯核光
纖或石英短截線而成的東西作為第2透明部件22。在該場(chǎng)合，設(shè)為從 光纖18 —側(cè)起使直徑階段性地變大的構(gòu)成，就能擴(kuò)大第2透明部件22 和透明部件16的抵接面24的表面積，可以擴(kuò)大開口。
實(shí)施例
其次，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
配置作為目前可獲得的波長(zhǎng)的370nm至500nm的半導(dǎo)體激光器和 把從該半導(dǎo)體激光器出射的激光以4倍的倍率聚斂在光纖側(cè)的透鏡、 按能與光纖在聚斂點(diǎn)連接的方式而與套筒形成一體的由石英構(gòu)成的透 明部件，制成可相對(duì)于套筒插拔光纖的插座型的光器件。
在光纖的入射側(cè)熔化連接外徑與透明部件及光纖相同的無(wú)芯核光 纖以后，按接近希望的長(zhǎng)度切取無(wú)芯核光纖(相當(dāng)于第2透明部件)，通 過(guò)研磨而獲得無(wú)芯核光纖長(zhǎng)度為希望長(zhǎng)度的光纖。把該光纖插入套筒 內(nèi)，使其與透明部件抵接(光學(xué)接觸)，使光入射到光纖中，調(diào)查了污染 和熔化所造成的故障。
在上述插座型的光器件的場(chǎng)合，熔化所造成的故障因?yàn)樵跓o(wú)芯核 光纖和光纖的連接面上原本是熔化連接，所以不發(fā)生，而是在透明部 件16和無(wú)芯核光纖的抵接面上發(fā)生。該抵接面與不設(shè)置無(wú)芯核光纖的 場(chǎng)合相比，因?yàn)榘礋o(wú)芯核光纖的長(zhǎng)度的量在激光的主軸方向發(fā)生移動(dòng)， 所以能使該抵接面上的光密度降低。因此，可以制作使用更高輸出的 光源的可靠性高的插座型的光器件。
在這種構(gòu)成的光器件中，按透明部件和無(wú)芯核光纖的抵接面上的 光密度為140[W/mm2]以下，透明部件的入射端面上的光密度為 8 [ W/mm2]以下的方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。具體而言，半導(dǎo)體激光器的輸出P[W]、束面積Sl滿足上述(2)式
即可，不過(guò)，對(duì)于束面積Sl，若束的形狀為橢圓的話，則把長(zhǎng)軸半徑 設(shè)為為rl，把短軸半徑設(shè)為r2，以(rlXr2X :r)來(lái)表示。在這里，在把 從半導(dǎo)體激光器出射的激光的垂直方向的輻射半角設(shè)為NA"把水平 方向的輻射半角設(shè)為NA〃，把透明部件在激光的主軸方向的長(zhǎng)度設(shè)為 Lstab，把透明部件的折射率設(shè)為n^b，把無(wú)芯核光纖在激光的主軸方向 的長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)ef，把透鏡的倍率設(shè)為a的場(chǎng)合，長(zhǎng)軸半徑rl、短軸半徑 r2由下式表示。
rl=(Lstab+Lcf)XNA±/nstabX 1/a (4) r2-(Lstab+Lcf;)xNA〃/nstabx 1/a (5)
因此，按滿足下式的方式來(lái)設(shè)定透明部件的長(zhǎng)度Lstab、無(wú)芯核光 纖的長(zhǎng)度Lcf，就能抑制污染所造成的光輸出的降低。
P《8X(Lstab+Lcf)XNA丄/nstabXl/a X (Lstab+Lcf)LcfXNA"/iistabXl/a X兀(6)
同樣，對(duì)于束面積S2，若束的形狀為橢圓，則把長(zhǎng)軸半徑設(shè)為r3， 把短軸半徑設(shè)為r4，以(r3Xr4X Ji)來(lái)表示。長(zhǎng)軸半徑r3、短軸半徑r4 由下式表示。
r3-LcfXNA丄/nstabX 1/a (7) r4=LcfxNA〃/nstabx 1/a (8)
因此，按滿足下式的方式來(lái)設(shè)定透明部件的長(zhǎng)度Lstab、無(wú)芯核光 纖的長(zhǎng)度Lef，就能抑制熔化所造成的光輸出的降低。
P《140XLcfXNAi/nstabXl/a XLcfXNA〃/nstabXl/a X ji…(9)
再有，按全部滿足下式的方式來(lái)設(shè)定透明部件的直徑4)stab，就能 得到束不被截開的構(gòu)成。
4>stab<rlx2…(10) 0stab <r2X2…(11)
還有，按全部滿足下式的方式來(lái)設(shè)定透明部件的直徑々cl)cf，就 能得到束不被截開的構(gòu)成。
<l>cf<r3X2…(12) 々cf<r4X2…(13)
另外，制成的光器件的半導(dǎo)體激光器的端面的發(fā)光形狀的面積S 為7Xl[nm2]，垂直方向的輻射角9i為42° ，水平方向的輻射角9// 為16° ，激光的輸出P為500mW。在該構(gòu)成中，無(wú)芯核光纖的長(zhǎng)度 Lcf為0.9mm，透明部件的長(zhǎng)度Lstab為3.0mm。透明部件和無(wú)芯核光 纖的抵接面上的光密度為42W/mm2，經(jīng)確認(rèn)，不發(fā)生熔化所造成的故 障。還有，透明部件的入射端面上的光輸出密度為6.1W/mm2，是污染 所造成的光輸出的降低也可以忽視的程度。
在該構(gòu)成中，在使用了外徑為125ym的光纖的場(chǎng)合，按在無(wú)芯 核光纖的入射面上在Fast方向?yàn)?25^m的束直徑的方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 按無(wú)芯核光纖的入射面的光輸出為140[W/rm^]的方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)的情 況下，能實(shí)現(xiàn)最高輸出的光源，而此時(shí)的輸出為約630mW。
還有，把透明部件的長(zhǎng)度Lstab縮短到2.0mm，把半導(dǎo)體激光器 的輸出P設(shè)為500mW時(shí)，發(fā)生了污染所造成的光輸出的降低?？梢钥?出，這是因?yàn)橥该鞑考娜肷涠嗣娴墓饷芏葹?2[W/mm2]。然后，按滿足上述(6)式的方式，重新設(shè)定了透明部件的長(zhǎng)度Lstab。具體而言， 因?yàn)镹A丄=0.383， NA〃=0.141， nstab=1.46， P=500mW ，所以使用 Lstab-3.0mm以上，直徑520y m以上的透明部件，就能制作污染所造 成的劣化可以忽視的光源。
還有，在上述插座型的光器件中，把透明部件的外徑設(shè)為125 y m， 按透明部件的入射端面上的光密度為不發(fā)生污染的上限值8[W/mm"的 方式構(gòu)成光器件，測(cè)量了在上述入射端面上發(fā)生污染的激光的輸出， 為約100mW。因此，在該構(gòu)成的場(chǎng)合，如果把透明部件的入射端面上 的光密度設(shè)為8[W/mn^]以下，就可以使激光的輸出為lOOmW以上。
同樣，在上述插座型的光器件中，把透明部件的外徑設(shè)為125 U m， 按透明部件和無(wú)芯核光纖的抵接面上的光密度為不發(fā)生熔化的上限值 140[W/mm"的方式構(gòu)成光器件，測(cè)量了在上述抵接面上發(fā)生熔化的激 光的輸出，為約1.7W。因此，在該構(gòu)成的場(chǎng)合，如果把上述抵接面上 的光密度設(shè)為140[W/mm"以下，就可以使激光的輸出為1.7W以上。
還有，在上述插座型的光器件中，把光纖的芯核直徑設(shè)為60nm， 按透明部件和無(wú)芯核光纖的抵接面上的光密度為不發(fā)生熔化的上限值 140[W/mm"的方式構(gòu)成光器件，測(cè)量了在上述抵接面上發(fā)生熔化的激 光的輸出，為約400mW。因此，在該構(gòu)成的場(chǎng)合，如果把上述抵接面 上的光密度設(shè)為140[W/mm勺以下，就可以使激光的輸出為400mW以 上。
還有，上述結(jié)果在不是使用無(wú)芯核光纖而是使用光纖短截線的場(chǎng) 合也是同樣的結(jié)果。
另外，設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成，與現(xiàn)有光器件相比，就能使用高輸出 的光源。具體而言，在光源的輸出為上述光纖芯核的斷面積X8[W/mm2]
以上的場(chǎng)合，例如在現(xiàn)有豬尾線型激光器中，在不經(jīng)過(guò)透明部件，而是向光纖的芯核直接輸入的方式下，在與外氣相接的光纖端面的界面 上會(huì)產(chǎn)生污染物，而設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成，即使光源的輸出為上為述輸 出，也能如上所述在與外氣相接的光學(xué)部件的端面上抑制污染的發(fā)生。
還有，在光源的輸出為上述光纖的斷面積X8[W/mi^]以上的場(chǎng)合， 例如在向現(xiàn)有的把無(wú)芯核光纖在前端熔化而成的光纖直接輸入的方式 下，在與外氣相接的光纖端面的界面上會(huì)產(chǎn)生污染物，而設(shè)為本發(fā)明 的構(gòu)成，即使光源的輸出為上為述輸出，也能如上所述在與外氣相接 的光學(xué)部件的端面上抑制污染的發(fā)生。
還有，在光源的輸出為套圈的斷面積X8[W/mm勺以上的場(chǎng)合，在 向現(xiàn)有的由套圈保持周圍的光纖直接入射的方式下，在與外氣相接的 光纖端面的界面上會(huì)產(chǎn)生污染物，而設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成，即使光源的 輸出為上為述輸出，也能如上所述在與外氣相接的光學(xué)部件的端面上 抑制污染的發(fā)生。
還有，在光源的輸出為上述光纖的芯核的斷面積X140[W/mm"以 上的場(chǎng)合，在現(xiàn)有的使玻璃短截線和光纖抵接來(lái)使用的插座方式下， 會(huì)產(chǎn)生熔化問(wèn)題，而設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成，即使光源的輸出為上為述輸 出，也能如上所述抑制熔化而使用高輸出的光源。
還有，在光源的輸出為上述光纖的斷面積X140[W/mm"以上的場(chǎng) 合，在使僅由無(wú)芯核光纖、光纖短截線熔化而成的光纖與玻璃短截線 抵接來(lái)使用的插座方式下，會(huì)產(chǎn)生熔化問(wèn)題，而設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成， 即使光源的輸出為上為述輸出，也能如上所述抑制熔化而使用高輸出 的光源。
還有，在光源的輸出為套圈的斷面積140[W/mm"以上的場(chǎng)合，在 現(xiàn)有的使玻璃短截線和由套圈保持周圍的光纖抵接來(lái)使用的插座方式 下，會(huì)產(chǎn)生烙化問(wèn)題，而設(shè)為本發(fā)明的構(gòu)成，即使光源的輸出為上為述輸出，也能如上所述抑制熔化而使用高輸出的光源。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，當(dāng)然也可以適用于在權(quán)利要 求中記載的范圍內(nèi)進(jìn)行了設(shè)計(jì)上的變更的東西。
權(quán)利要求
1. 一種光器件，具備輸出給定波長(zhǎng)的光的光源；使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第1光學(xué)部件；以及與上述第1光學(xué)部件抵接而使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第2光學(xué)部件，其中，上述給定波長(zhǎng)是160～500[nm]，并且上述第1光學(xué)部件和上述第2光學(xué)部件的抵接面上的光密度是140[W/mm2]以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件及上 述第2光學(xué)部件中的上述光入射或出射的一側(cè)的端面并且是暴露在空 氣中的一側(cè)端面上的光密度是8[W/mm"以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第2光學(xué)部件 包含光纖和在該光纖和上述第1光學(xué)部件之間設(shè)置的第3光學(xué)部件， 上述光纖和上述第3光學(xué)部件是熔化連接的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述光的聚斂位置 是上述抵接面以外的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件各自具有比所透過(guò)的上述光的束直徑大的直徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件中的上述光入射的一側(cè)的端面并且是暴露在空氣 中的一側(cè)的端面相對(duì)于與上述光的主軸正交的方向是傾斜的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件 及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是含有石英而形成的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件及上 述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上述光纖的芯 核的斷面積X 8[W/mm2]以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光器件，其中，上述第l光學(xué)部件及上 述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上述光纖的斷 面積X8[W/mm2]以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光器件，其中，上述第1光學(xué)部件及 上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是保持上述光 纖的套圈的斷面積X 8 [W/mm2]以上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第1光學(xué)部 件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上述光 纖的芯核的斷面積X 140[W/mm2]以上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第1光學(xué)部 件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是上述光 纖的斷面積X 140[W/mm2]以上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述第1光學(xué)部 件及上述第2光學(xué)部件中的至少一方是光纖，上述光的輸出是保持上 述光纖的套圈的斷面積X 140[W/mm2]以上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光器件，其中，上述給定波長(zhǎng)是 370 500[nm]。
15. —種曝光裝置，具備光器件，上述光器件具備輸出給定波長(zhǎng)的光的光源；使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第l光學(xué)部件；以及與上述第I光學(xué)部件抵接而使上述給定波長(zhǎng)的光透過(guò)的第2光學(xué)部件，其中，上述給定波長(zhǎng)是160 500[nm]，并且上述第1光學(xué)部件和 上述第2光學(xué)部件的抵接面上的光密度是140[W/mm"以下。
全文摘要
一種能抑制光輸出的降低的光器件及曝光裝置。本發(fā)明的光器件包含出射短波長(zhǎng)(例如160～500nm)的激光的激光光源、透鏡、透明部件及光纖而構(gòu)成。還有，按透明部件和光纖的抵接面上的光密度為140[W/mm²]以下的方式構(gòu)成光器件。這樣就能抑制熔化所造成的光輸出的降低。
文檔編號(hào)G02B6/42GK101299088SQ20081009494
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月1日
發(fā)明者向井厚史, 園田慎一郎 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社