高強度レーザーによる量子干渉効果を利用した非反転分布希ガス真空紫外レーザー

利用高强度激光量子干涉效应的非倒布居稀有气体真空紫外激光器

• 批准号: 11750045
• 负责人: 窪寺 昌一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750045/
• 关键词: 希ガスエキシマ; 真空紫外レーザー; 放電励起; 真空紫外光; 無声放電

本研究では、小型放電励起装置を用いて希ガス原子(Kr)を励起し、レーザー発振を実現することに世界で初めて成功した。放電プラズマの制御と光共振器の品質向上が小型の放電励起装置ではこれまで報告がなかった真空紫外レーザーを実現した大きな要因であると考えている。量子干渉効果を利用するための希ガスに放電エネルギーを加えて希ガスの励起状態を生成した。昨年までの研究ではパルス無声放電励起方式を用いていたが、電流密度、入力パワー密度を桁違いに増加させるためにはこの方法では限界があることがわかった。そこで従来放電レーザーに用いられている紫外光予備電離を用いる容量移行型放電方式に変更した。この放電励起方式では無声放電の場合と大きく異なり、高気圧(10気圧程度)の希ガスで安定なグロー放電を実現することは非常に困難であった。しかしながら、放電励起回路の最適化、放電電極形状の最適化、さらにはガス中の不純物を抑制するための真空排気技術の向上により、クリプトン10気圧まで安定なグロー放電を達成することに成功した。このときの入力電力は20MW/cc程度であり、レーザー発振がすでに実現している電子ビーム励起方式のそれと比べて同程度の値を達成することができた。ここまでの研究結果をもとに放電励起装置に光共振器を構成した。予想される発振波長148nm付近で反射率が85%という国内で得られる最も品質の高い共振器鏡を用いて、真空紫外光の発光スペクトルを測定したところ、自然放出光のスペクトル幅が13nm程度あったものが、レーザー発振に伴いスペクトル幅は測定器の検出限界の0.4nmまで狭帯域化された。このことで世界で初めての放電励起希ガスエキシマレーザーの実現が裏付けられた。また出力エネルギーは0.15mJであり、小信号利得係数は1.1%/cmと見積もられた。

This study で は, small discharge excitation device を use い て bush ガ ス atoms (Kr) を excitation し, レ ー ザ ー 発 vibration を be presently す る こ と に め the early で て successful し た. Discharge プ ラ ズ マ の suppression と optical resonator device が small の discharge excitation up の quality で は こ れ ま で report が な か っ た vacuum ultraviolet レ ー ザ ー を be presently し た big き な by で あ る と exam え て い る. Quantum dry involved working fruit を using す る た め の bush ガ ス に discharge エ ネ ル ギ ー を plus え て bush ガ ス の excitation state を generated し た. Yesterday in ま で の research で は パ ル ス silent discharge excitation way を use い て い た が, current density, the force パ ワ ー density を girder violations い に raised plus さ せ る た め に は こ の way で は limit が あ る こ と が わ か っ た. そ こ で 従 to discharge レ ー ザ ー に with い ら れ て い る ultraviolet light to stand by ionization を い る に capacity transitional type discharge way - more し た. こ の discharge excitation up way で は silent discharge の big occasions と き く different な り, high 気 圧 (10 気 圧 degree) の bush ガ ス で settle な グ ロ ー discharge を be presently す る こ と は very difficult に で あ っ た. し か し な が ら, discharge excitation circuit の の optimization, discharge electrode shape optimization, さ ら に は ガ ス の in impurity content を inhibit す る た め の vacuum exhaust 気 technology の upward に よ り, ク リ プ ト ン 10 気 圧 ま で settle な グ ロ ー discharge を reached す る こ と に successful し た. こ の と き の power into force は 20 mw/cc degree で あ り, レ ー ザ ー 発 vibration が す で に be presently し て い る electronic ビ ー ム wound up way の そ れ と than べ て with degree の numerical を reached す る こ と が で き た. The research results of を を とに とに, the discharge excitation device に, and the optical resonator を constitute た た. To think さ れ る 発 resonance wavelength of 148 nm pay nearly 85% で reflectance が と い う で to domestic ら れ る も most high quality の い を resonator mirror with い て, vacuum ultraviolet の 発 light ス ペ ク ト ル を determination し た と こ ろ, natural emit light の ス ペ ク ト ル が picture 13 nm level あ っ た も の が, レ ー ザ ー 発 vibration に with い ス ペ ク ト ル picture は tester の 検 out The boundary is 0.04nm まで narrowband domainization された. <s:1> とで とで the world で initial めて めて <s:1> discharge excitation ガスエキシ レ レ ザ ザ が けられた the actual が is けられた. Youdaoplaceholder0 output force エネ エネ ギ ギ <s:1> また 0.15mJであ また, small signal gain coefficient また 1.1%/cmと product られた られた.

项目成果

S.Kubodera,J.Kawanaka,W.Sasaki: "Vacuum ultraviolet Ar excimer emission initiated by high intensity laser produced electrons"Optics Communications. 182. 407-412 (2000)

S.Kubodera，J.Kawanaka，W.Sasaki：“由高强度激光产生的电子引发的真空紫外Ar准分子发射”光学通讯。

Shoichi Kubodera: "Ar excimer emission prodeuces from Ar dimers"Broceednys of JAERI Sympostum. (印刷中).

Shoichi Kubodera：“Ar 准分子发射由 Ar 二聚体产生”Broceednys of JAERI Sympostum（正在出版）。

中島耕作,横谷篤至,窪寺昌一,黒澤宏,佐々木亘: "放電励起希ガスエキシマレーザーに関する研究"宮崎大学工学部紀要. 29. 85-90 (2000)

中岛耕作、横谷敦、久保寺庄一、黑泽宏、佐佐木渡：“放电泵浦稀有气体准分子激光器的研究”宫崎大学工学部通报29. 85-90 (2000)。

南畑亮,河仲準二,窪寺昌一,佐々木亘: "電子ビーム励起希ガスエキシマレーザー"宮崎大学工学部紀要. 28. 175-180 (1999)

Ryo Minamihata、Junji Kawanaka、Shoichi Kubodera、Wataru Sasaki：“电子束激发稀有气体准分子激光器”宫崎大学工学部通报 28. 175-180 (1999)。

吉原 真哉: "真空紫外光によるSiウェハーの低温プロセス"宮崎大学工学部起要. 28. 181-188 (1999)

Shinya Yoshihara：“使用真空紫外光的硅晶片的低温处理”，宫崎大学工学部，28. 181-188 (1999)。