ホーム > 特許ランキング > ギガフォトン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許7431248波長変換装置、固体レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-05
(45)【発行日】2024-02-14
(54)【発明の名称】波長変換装置、固体レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
G02F 1/37 20060101AFI20240206BHJP
H01S 3/108 20060101ALI20240206BHJP
【ＦＩ】
G02F1/37
H01S3/108
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2021545084
(86)(22)【出願日】2019-09-13
(86)【国際出願番号】 JP2019036172
(87)【国際公開番号】W WO2021049022
(87)【国際公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-08-01
(73)【特許権者】
【識別番号】300073919
【氏名又は名称】ギガフォトン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(72)【発明者】
【氏名】田中 洋平
(72)【発明者】
【氏名】曲 晨
(72)【発明者】
【氏名】淵向 篤
【審査官】山本 貴一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－１２０７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０５１３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１５６７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０３３０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２１９８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０６６６５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１０５０８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６００２６９７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／３５，１／３７
Ｈ０１Ｓ ３／１０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池の蓄電量に応じて電力供給量を変更する波長変換装置。
【請求項2】
請求項１に記載の波長変換装置であって、前記第１のコントローラは、前記電池の蓄電量が第１の閾値を下回るとアラート信号を出力させる波長変換装置。
【請求項3】
光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池を交換する際に前記第１の非線形結晶の温度が徐々に低下するように前記第１のヒータへの電力の供給を制御する波長変換装置。
【請求項4】
請求項１又は３に記載の波長変換装置であって、前記第１のコントローラは、前記電池と外部電源とのいずれを用いて電力を供給するかを選択する波長変換装置。
【請求項5】
請求項４に記載の波長変換装置であって、前記電池は前記外部電源から充電される波長変換装置。
【請求項6】
請求項４に記載の波長変換装置であって、前記第１のコントローラは、前記外部電源を用いて前記第１のヒータに電力を供給する波長変換装置。
【請求項7】
請求項４に記載の波長変換装置であって、前記第１のコントローラは、前記波長変換装置の外部からの信号に基づいて前記第１の非線形結晶の加熱を開始する波長変換装置。
【請求項8】
請求項４に記載の波長変換装置であって、前記第１のコントローラは、前記電池から前記外部電源への切り替え、及び前記外部電源から前記電池への切り替えにおいて、前記第１のヒータへの前記電力の供給を継続する波長変換装置。
【請求項9】
請求項１又は３に記載の波長変換装置であって、前記第１の非線形結晶と前記第２のウィンドウとの間に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光が入力される第２の非線形結晶と、
前記第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、
を備える波長変換装置。
【請求項10】
請求項９に記載の波長変換装置であって、前記第２のヒータへの電力の供給を制御する第２のコントローラを備え、
前記第２のコントローラは、前記電池と外部電源とのいずれを用いて電力を供給するかを選択する波長変換装置。
【請求項11】
請求項１又は３に記載の波長変換装置であって、前記容器の内部にガスを供給する供給管と、
前記容器の外部に前記ガスを排出するための排出管と、
前記供給管に設けられ、前記ガスが供給される際に自動的に開動作し、前記ガスの供給が中止される際に自動的に閉動作する供給バルブと、
前記排出管に設けられ、前記ガスが排出される際に自動的に開動作し、前記ガスの排出が中止される際に自動的に閉動作する排出バルブと、
を備える波長変換装置。
【請求項12】
請求項１１に記載の波長変換装置であって、前記ガスは不活性ガスである波長変換装置。
【請求項13】
請求項１又は３に記載の波長変換装置であって、前記第１の非線形結晶は、ＢＢＯ結晶、ＬＢＯ結晶、及びＣＬＢＯ結晶のうちのいずれかである波長変換装置。
【請求項14】
光を出力する固体レーザ装置と、前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池の蓄電量に応じて電力供給量を変更する第１の波長変換装置と、
を備える固体レーザシステム。
【請求項15】
光を出力する固体レーザ装置と、前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池を交換する際に前記第１の非線形結晶の温度が徐々に低下するように前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１の波長変換装置と、
を備える固体レーザシステム。
【請求項16】
請求項１４又は１５に記載の固体レーザシステムであって、前記第１の波長変換装置とは異なる第２の波長変換装置と、
前記第１の波長変換装置と前記第２の波長変換装置とを固定する載置台を前記光の光軸に対して平行移動させるステージと、
を備える固体レーザシステム。
【請求項17】
請求項１６に記載の固体レーザシステムであって、前記第１の波長変換装置に設けられたカートリッジ接続部と、
前記載置台に設けられた位置決め接続部と、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１の波長変換装置が前記載置台に固定される固体レーザシステム。
【請求項18】
請求項１７に記載の固体レーザシステムであって、前記カートリッジ接続部に設けられた第１の電源端子と、
前記位置決め接続部に設けられた第２の電源端子と、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１の電源端子と前記第２の電源端子とが接続される固体レーザシステム。
【請求項19】
請求項１７に記載の固体レーザシステムであって、前記カートリッジ接続部に設けられた第１のガスラインと、
前記位置決め接続部に設けられた第２のガスラインと、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１のガスラインと前記第２のガスラインとが接続される固体レーザシステム。
【請求項20】
光を出力する固体レーザ装置と、
前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備える第１の波長変換装置と、
前記第１の波長変換装置とは異なる第２の波長変換装置と、
前記第１の波長変換装置と前記第２の波長変換装置とを固定する載置台を前記光の光軸に対して平行移動させるステージと、
前記第１の波長変換装置に設けられたカートリッジ接続部と、
前記載置台に設けられた位置決め接続部と、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１の波長変換装置が前記載置台に固定される固体レーザシステム。
【請求項21】
請求項２０に記載の固体レーザシステムであって、前記カートリッジ接続部に設けられた第１の電源端子と、
前記位置決め接続部に設けられた第２の電源端子と、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１の電源端子と前記第２の電源端子とが接続される固体レーザシステム。
【請求項22】
請求項２０に記載の固体レーザシステムであって、前記カートリッジ接続部に設けられた第１のガスラインと、
前記位置決め接続部に設けられた第２のガスラインと、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１のガスラインと前記第２のガスラインとが接続される固体レーザシステム。
【請求項23】
電子デバイスの製造方法であって、光を出力する固体レーザ装置と、
前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池の蓄電量に応じて電力供給量を変更する波長変換装置と、
を備える固体レーザシステムと、
前記第２のウィンドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、
前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法。
【請求項24】
電子デバイスの製造方法であって、光を出力する固体レーザ装置と、
前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは、前記電池を交換する際に前記第１の非線形結晶の温度が徐々に低下するように前記第１のヒータへの電力の供給を制御する波長変換装置と、
を備える固体レーザシステムと、
前記第２のウィンドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、
前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法。
【請求項25】
電子デバイスの製造方法であって、光を出力する固体レーザ装置と、
前記光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、
第１の非線形結晶と、
前記第１の非線形結晶を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、
前記容器に設けられ、前記容器の外部から前記第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、
前記容器に設けられ、前記第１の非線形結晶からの出力光を前記容器の外部に導く第２のウィンドウと、
前記容器の内部に設けられ、前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータに電力を供給する電池と、
前記第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、
を備える第１の波長変換装置と、
前記第１の波長変換装置とは異なる第２の波長変換装置と、
前記第１の波長変換装置と前記第２の波長変換装置とを固定する載置台を前記光の光軸に対して平行移動させるステージと、
前記第１の波長変換装置に設けられたカートリッジ接続部と、
前記載置台に設けられた位置決め接続部と、
を備え、
前記カートリッジ接続部と前記位置決め接続部とが互いに係合することで前記第１の波長変換装置が前記載置台に固定される固体レーザシステムと、
前記第２のウィンドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、
前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、波長変換装置、固体レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
【0003】
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには等価における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィとも呼ばれる。
【0004】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０～４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化部（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化部によりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許出願公開第２００８／０２９１５２８号明細書
【文献】特開２００２－１９９６００号公報
【概要】
【0006】
本開示の１つの観点に係る波長変換装置は、光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、第１の非線形結晶と、第１の非線形結晶を収容する容器と、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、容器に設けられ、容器の外部から第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、容器に設けられ、第１の非線形結晶からの出力光を容器の外部に導く第２のウィンドウと、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、第１のヒータに電力を供給する電池と、第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、を備える。
【0007】
本開示の１つの観点に係る固体レーザシステムは、光を出力する固体レーザ装置と、光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、第１の非線形結晶と、第１の非線形結晶を収容する容器と、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、容器に設けられ、容器の外部から第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、容器に設けられ、第１の非線形結晶からの出力光を容器の外部に導く第２のウィンドウと、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、第１のヒータに電力を供給する電池と、第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、を備える第１の波長変換装置と、を備える。
【0008】
本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、光を出力する固体レーザ装置と、光を非線形結晶に通して波長変換する波長変換装置であって、第１の非線形結晶と、第１の非線形結晶を収容する容器と、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を固定する結晶保持部材と、容器に設けられ、容器の外部から第１の非線形結晶に光を導く第１のウィンドウと、容器に設けられ、第１の非線形結晶からの出力光を容器の外部に導く第２のウィンドウと、容器の内部に設けられ、第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、第１のヒータに電力を供給する電池と、第１のヒータへの電力の供給を制御する第１のコントローラと、を備える波長変換装置と、を備える固体レーザシステムと、第２のウィンドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にエキシマレーザ光を露光する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【実施形態】
【0010】
－目次－
１．用語の説明
２．固体レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ 固体レーザシステムの構成
２．１．２ ＣＬＢＯ結晶セルの内部構成
２．２ 動作
２．３ ＣＬＢＯ結晶セルの交換
３．課題
４．実施形態１
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 駆動セルと予備セルとの交換処理
４．２．２ 駆動セルの結晶交換準備時期の判断
４．３ 作用・効果
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
６．実施形態３
６．１ 構成
６．２ 動作
６．３ 作用・効果
６．４ 変形例
７．実施形態４
７．１ 構成
７．２ 動作
７．２．１ 自動パージ動作とパージガスの切り替え動作
７．３ 作用・効果
８．実施形態５
８．１ 構成
８．２ 動作
８．２．１ 温度制御モード切り替え
８．３ 作用・効果
９．実施形態６
９．１ 構成
９．２ 動作
９．３ 作用・効果
１０．実施形態７
１０．１ 構成
１０．２ 動作
１０．３ 作用・効果
１１．実施形態８
１１．１ 構成
１１．２ 動作
１１．３ 作用・効果
１２．実施形態９
１２．１ 構成
１２．２ 動作
１２．３ 作用・効果
１３．電子デバイスの製造方法
１４．その他
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．用語の説明
２．固体レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ 固体レーザシステムの構成
２．１．２ ＣＬＢＯ結晶セルの内部構成
２．２ 動作
２．３ ＣＬＢＯ結晶セルの交換
３．課題
４．実施形態１
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 駆動セルと予備セルとの交換処理
４．２．２ 駆動セルの結晶交換準備時期の判断
４．３ 作用・効果
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
６．実施形態３
６．１ 構成
６．２ 動作
６．３ 作用・効果
６．４ 変形例
７．実施形態４
７．１ 構成
７．２ 動作
７．２．１ 自動パージ動作とパージガスの切り替え動作
７．３ 作用・効果
８．実施形態５
８．１ 構成
８．２ 動作
８．２．１ 温度制御モード切り替え
８．３ 作用・効果
９．実施形態６
９．１ 構成
９．２ 動作
９．３ 作用・効果
１０．実施形態７
１０．１ 構成
１０．２ 動作
１０．３ 作用・効果
１１．実施形態８
１１．１ 構成
１１．２ 動作
１１．３ 作用・効果
１２．実施形態９
１２．１ 構成
１２．２ 動作
１２．３ 作用・効果
１３．電子デバイスの製造方法
１４．その他
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【0011】
１．用語の説明
本明細書において使用される用語を以下のように定義する。
本明細書において使用される用語を以下のように定義する。
【0012】
「ハイブリッドレーザ装置」とは、発振段（マスタオシレータ）と増幅段（増幅装置）とを備えた２ステージレーザ装置において、発振段に固体レーザ装置、増幅段にエキシマレーザ装置を備えた装置をいう。「エキシマ増幅器」とは、増幅段に用いられるエキシマレーザ装置をいう。
【0013】
本明細書における「平行」という用語には、技術的意義において実質的に平行と同等の範囲と見做しうる略平行の概念が含まれてよい。また、本明細書における「垂直」又は「直交」という用語には、技術的意義において実質的に垂直又は実質的に直交と同等の範囲と見做しうる略垂直又は略直交の概念が含まれてよい。
【0014】
２．固体レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ 固体レーザシステムの構成
図１は、固体レーザシステム１の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、固体レーザシステム１は、第１の固体レーザ装置１０と、第２の固体レーザ装置１２と、第３の集光レンズ１４と、第４の集光レンズ１６と、第１の高反射ミラー１８と、第１のダイクロイックミラー２０と、波長変換部２２と、を備える。
２．１ 構成
２．１．１ 固体レーザシステムの構成
図１は、固体レーザシステム１の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、固体レーザシステム１は、第１の固体レーザ装置１０と、第２の固体レーザ装置１２と、第３の集光レンズ１４と、第４の集光レンズ１６と、第１の高反射ミラー１８と、第１のダイクロイックミラー２０と、波長変換部２２と、を備える。
【0015】
第１の固体レーザ装置１０は、波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光を出力するレーザ装置２４と、第１の集光レンズ２６と、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶２８と、第２の集光レンズ３０と、第１のＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶３２と、を含む。
【0016】
ＬＢＯ結晶２８は、非線形結晶である。第１のＣＬＢＯ結晶３２は、タイプ１の位相整合条件をもつ波長変換結晶である。第１のＣＬＢＯ結晶３２は、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４に配置される。
【0017】
第２の固体レーザ装置１２は、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を出力するレーザ装置である。
【0018】
第１の高反射ミラー１８と第１のダイクロイックミラー２０とは、第２の固体レーザ装置１２から出力される波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が波長変換部２２に入力されるように配置される。第３の集光レンズ１４は、第１の固体レーザ装置１０の第１のＣＬＢＯ結晶３２と、第１のダイクロイックミラー２０との間の光路上に配置される。第４の集光レンズ１６は、第１の高反射ミラー１８と第１のダイクロイックミラー２０との間の光路上に配置される。
【0019】
第１のダイクロイックミラー２０は、第１の固体レーザ装置１０から出力される波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、第２の固体レーザ装置１２から出力される波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされる。第１のダイクロイックミラー２０は、第１の固体レーザ装置１０と第２の固体レーザ装置１２とからそれぞれ出力されるパルスレーザ光の光軸が一致し、波長変換部２２に入射するように配置される。
【0020】
波長変換部２２は、波長変換素子として、第２のＣＬＢＯ結晶３６と、第３のＣＬＢＯ結晶４０とを含む。また、波長変換部２２は、第５の集光レンズ４４と、第６の集光レンズ４６と、第１のコリメータレンズ４８と、第２のコリメータレンズ５０と、第２のダイクロイックミラー５２と、第３のダイクロイックミラー５４と、１／２波長板５６と、第２の高反射ミラー５８と、第３の高反射ミラー６０と、を含む。
【0021】
第２のＣＬＢＯ結晶３６と第３のＣＬＢＯ結晶４０とは、それぞれタイプ１の位相整合条件をもつ波長変換結晶である。第２のＣＬＢＯ結晶３６は、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８に配置される。また、第３のＣＬＢＯ結晶４０は、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２に配置される。
【0022】
第２のＣＬＢＯ結晶３６から出力された波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光の光路上に、第２のダイクロイックミラー５２、第２のコリメータレンズ５０、第２の高反射ミラー５８、１／２波長板５６、第５の集光レンズ４４、第３のダイクロイックミラー５４がこの順番に配置される。また、第２のＣＬＢＯ結晶３６から出力された波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光の光路上に、第２のダイクロイックミラー５２、第１のコリメータレンズ４８、第３の高反射ミラー６０、第６の集光レンズ４６、第３のダイクロイックミラー５４が、この順番で配置される。
【0023】
第２のダイクロイックミラー５２は、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とを高透過し、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされる。
【0024】
第３のダイクロイックミラー５４は、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされる。
【0025】
１／２波長板５６は、透過するパルスレーザ光の偏光方向を９０°回転させる。
【0026】
第１の高反射ミラー１８、第２の高反射ミラー５８、第３の高反射ミラー６０は、それぞれ反射すべき各波長に対応した高反射膜がコートされる。
【0027】
２．１．２ ＣＬＢＯ結晶セルの内部構成
図２は、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の内部構造を示す図である。図２に示すように、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４は、前述の第１のＣＬＢＯ結晶３２の他、第１の容器７０と、第１の入射ウィンドウ７２と、第１の出射ウィンドウ７４と、結晶ホルダ７６と、第１のヒータ７８と、Ａｒガス供給管８０と、Ａｒガス排出管８２と、を含む。
図２は、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の内部構造を示す図である。図２に示すように、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４は、前述の第１のＣＬＢＯ結晶３２の他、第１の容器７０と、第１の入射ウィンドウ７２と、第１の出射ウィンドウ７４と、結晶ホルダ７６と、第１のヒータ７８と、Ａｒガス供給管８０と、Ａｒガス排出管８２と、を含む。
【0028】
第１の容器７０の内部の光軸上に第１の入射ウィンドウ７２、第１のＣＬＢＯ結晶３２、第１の出射ウィンドウ７４が配置される。第１の入射ウィンドウ７２は、本開示の「第１のウィンドウ」の一例である。第１の出射ウィンドウ７４は、本開示の「第２のウィンドウ」の一例である。
【0029】
結晶ホルダ７６は、第１のＣＬＢＯ結晶３２を固定する結晶保持部材である。第１のヒータ７８は、結晶ホルダ７６に敷設して配置される。第１のヒータ７８は、固体レーザシステム１の電源であるレーザ用電源８４と接続される。
【0030】
Ａｒガス供給管８０は、Ａｒガス供給装置８６と第１の容器７０の内部とを接続する。Ａｒガス排出管８２は、Ａｒガス排出装置８８と第１の容器７０の内部とを接続する。
【0031】
なお、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２の内部構成は共通であるため、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８と第３のＣＬＢＯ結晶セル４２との内部構成の説明は省略する。Ａｒガス供給装置８６とＡｒガス排出装置８８とは、共通に使用してもよい。
【0032】
２．２ 動作
固体レーザシステム１の動作について説明する。なお、図１において、光路中に付した中心に点を有する丸印は紙面に対して垂直な偏光方向を示し、両矢印は紙面に対して平行な偏光方向を示している。
固体レーザシステム１の動作について説明する。なお、図１において、光路中に付した中心に点を有する丸印は紙面に対して垂直な偏光方向を示し、両矢印は紙面に対して平行な偏光方向を示している。
【0033】
予め、第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２の各第１の容器７０の内部には、Ａｒガス供給管８０によりＡｒガスが供給され、かつＡｒガス排出管８２によりＡｒガスが排出される。また、予め第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２の各第１のヒータ７８には電力が供給され、各第１のヒータ７８により第１のＣＬＢＯ結晶３２、第２のＣＬＢＯ結晶３６、第３のＣＬＢＯ結晶４０の温度が１２０℃に維持される。
【0034】
レーザ装置２４から出力された波長１０３０ｎｍのパルスレーザ光は、ＬＢＯ結晶２８において波長５１５ｎｍのパルスレーザ光に変換される。ＬＢＯ結晶２８からは、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光が出力され、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光は第１のＣＬＢＯ結晶３２に入射する。
【0035】
第１のＣＬＢＯ結晶３２は、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光が位相整合条件を満たすように、入射角が調整される。その結果、第１のＣＬＢＯ結晶３２において、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光の第２高調波である波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光が生成される。
【0036】
第１の固体レーザ装置１０から出力される波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と、第２の固体レーザ装置１２から出力される波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とは、第１のダイクロイックミラー２０によって、略同時に、かつ略同光軸で第２のＣＬＢＯ結晶３６に入射する。
【0037】
第２のＣＬＢＯ結晶３６に入射する波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とは、偏光方向が互いに平行である。また、第２のＣＬＢＯ結晶３６はタイプ１であり、偏光方向が互いに平行であるパルスレーザ光に対して位相整合条件をもつ。したがって、第２のＣＬＢＯ結晶３６は、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように入射角が調整されることにより、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を生成する。その結果、第２のＣＬＢＯ結晶３６からは、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が出力される。
【0038】
第２のダイクロイックミラー５２は、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光を反射し、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光とを透過する。
【0039】
波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光は、１／２波長板５６を透過することで偏光方向が９０°回転する。この結果、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光の偏光方向とは、互いに平行になる。
【0040】
第３のダイクロイックミラー５４は、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を反射し、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光とを透過する。さらに、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光の光軸が、偏光方向の回転された波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光の光軸と略一致させられ、第３のＣＬＢＯ結晶４０に入射する。
【0041】
第３のＣＬＢＯ結晶４０に入射する波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とは、偏光方向が互いに平行である。また、第３のＣＬＢＯ結晶４０はタイプ１であり、偏光方向が互いに平行であるパルスレーザ光に対して位相整合条件をもつ。したがって、第３のＣＬＢＯ結晶４０は、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように入射角が調整されることにより、波長２２０．９ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長１９３．４ｎｍのパルスレーザ光を生成する。
【0042】
２．３ ＣＬＢＯ結晶セルの交換
ＣＬＢＯ結晶セルの交換について説明する。ここでは、一例として第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の交換について説明する。
ＣＬＢＯ結晶セルの交換について説明する。ここでは、一例として第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の交換について説明する。
【0043】
最初に、固体レーザシステム１は動作を停止し、交換時期に到達した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の、第１の容器７０のＡｒガスの供給、排出と第１のヒータ７８への電力供給とを停止させる。
【0044】
続いて、ユーザは、交換時期に到達した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４を、新しい第１のＣＬＢＯ結晶セル３４に交換する。その直後、固体レーザシステム１は、新しい第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の第１の容器７０のＡｒガスの供給、排出と第１のヒータ７８への電力供給を再開させる。第１のヒータ７８は、第１のＣＬＢＯ結晶３２を１２０℃まで加熱する。固体レーザシステム１は、新しい第１のＣＬＢＯ結晶セル３４内へのＡｒガスの流通を維持したまま、かつ、第１のＣＬＢＯ結晶３２の温度を１２０℃に維持したまま１～２日間放置する。これにより、新しい第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の第１のＣＬＢＯ結晶３２が脱水される。
【0045】
第１のＣＬＢＯ結晶３２の脱水が完了すると、新しい第１のＣＬＢＯ結晶セル３４の第１の容器７０のＡｒガスの供給、排出と第１のヒータ７８への電力供給を維持したまま、固体レーザシステム１は動作を再開する。
【0046】
３．課題
ＣＬＢＯ結晶は吸湿性があるため、ＣＬＢＯ結晶は前述のようにＣＬＢＯ結晶セルの容器の内部で１２０℃程度に加熱され、温度を維持した状態で使用される。また、ＣＬＢＯ結晶の寿命が到達した場合には、ＣＬＢＯ結晶セルを開放して内部のＣＬＢＯ結晶を交換していたが、交換後のＣＬＢＯ結晶の加熱、昇温、脱水時間には１～２日必要となり、メンテナンスに時間がかかっていた。
ＣＬＢＯ結晶は吸湿性があるため、ＣＬＢＯ結晶は前述のようにＣＬＢＯ結晶セルの容器の内部で１２０℃程度に加熱され、温度を維持した状態で使用される。また、ＣＬＢＯ結晶の寿命が到達した場合には、ＣＬＢＯ結晶セルを開放して内部のＣＬＢＯ結晶を交換していたが、交換後のＣＬＢＯ結晶の加熱、昇温、脱水時間には１～２日必要となり、メンテナンスに時間がかかっていた。
【0047】
４．実施形態１
４．１ 構成
図３は、実施形態１に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの構成を概略的に示す図である。第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれ本開示の「波長変換装置」の一例である。図２に示した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４との相違点を説明する。
４．１ 構成
図３は、実施形態１に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの構成を概略的に示す図である。第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれ本開示の「波長変換装置」の一例である。図２に示した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４との相違点を説明する。
【0048】
第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれ同じ構成を有するＣＬＢＯ結晶セルである。第１の駆動セル１００Ａは、固体レーザシステム１において波長変換動作中のＣＬＢＯ結晶セルである。第１の駆動セル１００Ａは、図１に示した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２のいずれであってもよい。また、第１の予備セル１００Ｂは、交換待機中のＣＬＢＯ結晶セルである。
【0049】
第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１０２を備える。第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２と第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２とは、同じ位相整合条件をもつ非線形結晶である。ここでは、ＣＬＢＯ結晶を例に説明しているが、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、同じ位相整合条件をもつＢＢＯ（β－ＢａＢ２Ｏ４）結晶やＬＢＯ結晶を備えてもよい。
【0050】
また、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれバッテリ１０４と、温度制御部１０６とを備える。バッテリ１０４は、本開示の「電池」の一例である。バッテリ１０４は、第１のヒータ７８と温度制御部１０６とに電力を供給する一次電池、二次電池、又はキャパシタである。二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池、鉛蓄電池であってもよい。バッテリ１０４が二次電池又はキャパシタである場合は、バッテリ１０４はレーザ用電源８４又は外部電源１０８に接続されて充電される。
【0051】
温度制御部１０６は、第１のヒータ７８への電力の供給を制御するコントローラである。温度制御部１０６は、第１のヒータ７８への電力供給について、レーザ用電源８４や外部電源１０８から供給するか、又はバッテリ１０４から供給するかを選択して切り替える。バッテリ１０４と温度制御部１０６とは、それぞれ第１の容器７０と一体に構成される。レーザ用電源８４、外部電源１０８は、それぞれ本開示の「外部電源」の一例である。外部電源１０８は、大容量バッテリであってもよい。
【0052】
４．２ 動作
第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの動作について説明する。
第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの動作について説明する。
【0053】
第１の駆動セル１００Ａは、固体レーザシステム１に搭載された状態で、レーザ用電源８４から電力供給されて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が制御される。第１の駆動セル１００Ａの第１の入射ウィンドウ７２は、第１の容器７０の外部から第４のＣＬＢＯ結晶１０２にパルスレーザ光を導く。第４のＣＬＢＯ結晶１０２は、入射したパルスレーザ光の波長を変換する。第１の出射ウィンドウ７４は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２からの出力光である波長変換後のパルスレーザ光を第１の容器７０の外部に導く。
【0054】
また、第１の予備セル１００Ｂは、固体レーザシステム１に搭載されていない状態で、バッテリ１０４から電力供給されて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が制御される。固体レーザシステム１に搭載されていない状態では、第１の予備セル１００Ｂは外部電源１０８から電力供給されてもよい。
【0055】
第１の駆動セル１００Ａが交換時期に到達した場合、ユーザは固体レーザシステム１から第１の駆動セル１００Ａを取り外し、代わりに第１の予備セル１００Ｂを固体レーザシステム１に取り付ける。
【0056】
４．２．１ 駆動セルと予備セルとの交換処理
図４は、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの交換処理を示すフローチャートである。ここでは、固体レーザシステム１に搭載されている第１の駆動セル１００Ａから第１の予備セル１００Ｂへ交換するものとする。また、以下の説明における「ユーザ」は、必ずしも単一の人物を指すものではなく、適宜異なる人物であってもよい。
図４は、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの交換処理を示すフローチャートである。ここでは、固体レーザシステム１に搭載されている第１の駆動セル１００Ａから第１の予備セル１００Ｂへ交換するものとする。また、以下の説明における「ユーザ」は、必ずしも単一の人物を指すものではなく、適宜異なる人物であってもよい。
【0057】
ステップＳ１では、固体レーザシステム１が始動する。
【0058】
ステップＳ２では、固体レーザシステム１は、第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達したか否かを判定する。寿命の判定は、例えば第１の駆動セル１００Ａの駆動期間と予め定義した寿命駆動期間とを比較して行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達していない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ３の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達した場合は、固体レーザシステム１はステップＳ６の処理を行う。
【0059】
ステップＳ３では、固体レーザシステム１は、第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であるか否かを判定する。交換準備時期の判定は、例えば第１の駆動セル１００Ａの駆動期間と予め定義した駆動期間の閾値とを比較して行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期でない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ２の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期である場合は、固体レーザシステム１はステップＳ４の処理を行う。
【0060】
ステップＳ４では、固体レーザシステム１は、第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２を加熱し、脱水を開始させる。第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の加熱は、第１の予備セル１００Ｂの第１のヒータ７８により行う。第１のヒータ７８の温度は、温度制御部１０６により管理される。温度制御部１０６は、固体レーザシステム１からの信号に基づいて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の加熱を開始する。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が所定の温度に達すると脱水が開始する。固体レーザシステム１からの信号は、本開示の「外部からの信号」の一例である。第１の予備セル１００Ｂは、バッテリ１０４から電力供給される。
【0061】
ステップＳ５では、固体レーザシステム１は、第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了したか否かを判定する。脱水完了の判定は、例えば第１の予備セル１００Ｂの加熱開始からの経過時間と予め定義しておいた脱水に要する時間の閾値とを比較して行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了していない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ２の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了した場合は、固体レーザシステム１はステップＳ６の処理を行う。
【0062】
ステップＳ６では、固体レーザシステム１は動作を停止する。続いて、ステップＳ７では、ユーザは固体レーザシステム１から第１の駆動セル１００Ａを取り外し、固体レーザシステム１に第１の予備セル１００Ｂを取り付けることで、第１の駆動セル１００Ａから第１の予備セル１００Ｂへ交換する。
【0063】
ステップＳ８では、ステップＳ７の第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの交換に伴って、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの電源がそれぞれ切り替わる。即ち、第１の駆動セル１００Ａの電力供給は、レーザ用電源８４から第１の駆動セル１００Ａのバッテリ１０４に切り替わる。一方、第１の予備セル１００Ｂの電力供給は、第１の予備セル１００Ｂのバッテリ１０４からレーザ用電源８４に切り替わる。
【0064】
以上により、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとの交換が終了する。
【0065】
４．２．２ 駆動セルの結晶交換準備時期の判断
ステップＳ３の第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であるか否かの判定の詳細について説明する。固体レーザシステム１は、以下の（１）～（６）のうち少なくとも１つに基づいて判定する。
ステップＳ３の第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であるか否かの判定の詳細について説明する。固体レーザシステム１は、以下の（１）～（６）のうち少なくとも１つに基づいて判定する。
【0066】
（１）レーザ照射時間に基づいて検出
第１の駆動セル１００Ａの使用開始から第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光を照射する総レーザ照射時間を計測し、規定時間に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総レーザ照射時間の限界は４０００時間であり、規定時間は４０００時間の８０％である３２００時間である。
第１の駆動セル１００Ａの使用開始から第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光を照射する総レーザ照射時間を計測し、規定時間に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総レーザ照射時間の限界は４０００時間であり、規定時間は４０００時間の８０％である３２００時間である。
【0067】
（２）パルス数に基づいて検出
第１の駆動セル１００Ａの使用開始から第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光を照射するパルス数をカウントし、規定回数に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総パルス数の限界は２０ビリオン（２０×１０９）であり、規定回数は２０ビリオンの８０％である１６ビリオンである。
第１の駆動セル１００Ａの使用開始から第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光を照射するパルス数をカウントし、規定回数に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総パルス数の限界は２０ビリオン（２０×１０９）であり、規定回数は２０ビリオンの８０％である１６ビリオンである。
【0068】
（３）波長変換後のレーザ出力に基づいて検出
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサを備え、波長変換光のパルスエネルギが閾値以下になったタイミングを検出する。閾値は、例えば８０ｎＷである。
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサを備え、波長変換光のパルスエネルギが閾値以下になったタイミングを検出する。閾値は、例えば８０ｎＷである。
【0069】
（４）波長変換時の変換効率に基づいて検出
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。第１のエネルギセンサの出力をＥｏｕｔ、第２のエネルギセンサの出力をＥｉｎとすると、波長変換時の変換効率Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎが閾値以下になったタイミングを検出する。例えば、第３のＣＬＢＯ結晶４０の出力をＥｏｕｔ、第２のＣＬＢＯ結晶３６の入力をＥｉｎとすると、閾値は１％である。
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。第１のエネルギセンサの出力をＥｏｕｔ、第２のエネルギセンサの出力をＥｉｎとすると、波長変換時の変換効率Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎが閾値以下になったタイミングを検出する。例えば、第３のＣＬＢＯ結晶４０の出力をＥｏｕｔ、第２のＣＬＢＯ結晶３６の入力をＥｉｎとすると、閾値は１％である。
【0070】
（５）入射点移動回数に基づいて検出
ＣＬＢＯ結晶は、レーザ光が入射する入射面のうちレーザ光の入射点が部分的に汚染する。そのため、汚染がある程度進んだ場合に２軸ステージにより結晶を移動させて入射点を移動させる。
ＣＬＢＯ結晶は、レーザ光が入射する入射面のうちレーザ光の入射点が部分的に汚染する。そのため、汚染がある程度進んだ場合に２軸ステージにより結晶を移動させて入射点を移動させる。
【0071】
図５は、第２のＣＬＢＯ結晶３６のレーザ光の入射面を示す図である。図５では、レーザ光の進行方向をＺ方向、Ｚ方向と垂直な一方向をＶ方向、Ｖ方向及びＺ方向に垂直な方向をＨ方向としている。最初に、第２のＣＬＢＯ結晶３６は、レーザ光が点Ｐ１に入射されて使用される。その後、点Ｐ１の汚染が進むと、不図示のＨＶθステージにより第２のＣＬＢＯ結晶３６がＨ方向に移動されて、レーザ光が点Ｐ２に入射されて使用される。入射点の汚染が進むたびに第２のＣＬＢＯ結晶３６をＨ方向又はＶ方向に移動させて、入射点を点Ｐ３、Ｐ４、…、ＰＮ－１、ＰＮと切り替える。
【0072】
この入射点移動回数が規定回数に到達したタイミングを検出する。総入射点数がＮとすると、移動回数は全部で（Ｎ－１）回となり、規定回数は例えば（Ｎ－２）である。
【0073】
ここでは第２のＣＬＢＯ結晶３６の入射点の移動について説明したが、第１のＣＬＢＯ結晶３２、第３のＣＬＢＯ結晶４０についても同様である。
【0074】
（６）波長変換前のレーザ出力に基づいて検出
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。波長変換後のエネルギが一定となるように、波長変換前のエネルギを制御する場合、ＣＬＢＯ結晶が劣化してくると波長変換前のエネルギが増加する。したがって、波長変換前のエネルギが閾値以上となったタイミングを検出する。閾値は、例えば、波長変換部２２に入力される波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光のエネルギにおいて８Ｗである。
波長変換部２２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。波長変換後のエネルギが一定となるように、波長変換前のエネルギを制御する場合、ＣＬＢＯ結晶が劣化してくると波長変換前のエネルギが増加する。したがって、波長変換前のエネルギが閾値以上となったタイミングを検出する。閾値は、例えば、波長変換部２２に入力される波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光のエネルギにおいて８Ｗである。
【0075】
４．３ 作用・効果
実施形態１に係る第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２と第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２とは、それぞれ第１のヒータ７８により加熱される。この第１のヒータ７８は温度制御部１０６により出力が管理される。第１のヒータ７８はバッテリ１０４に接続されており、バッテリ１０４は固体レーザシステム１の既設電源であるレーザ用電源８４や外部電源１０８に対して接続と切断とを行うことができる。
実施形態１に係る第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２と第１の予備セル１００Ｂの第４のＣＬＢＯ結晶１０２とは、それぞれ第１のヒータ７８により加熱される。この第１のヒータ７８は温度制御部１０６により出力が管理される。第１のヒータ７８はバッテリ１０４に接続されており、バッテリ１０４は固体レーザシステム１の既設電源であるレーザ用電源８４や外部電源１０８に対して接続と切断とを行うことができる。
【0076】
したがって、第１の予備セル１００Ｂは、レーザ用電源８４や外部電源１０８に接続されない状態であっても、バッテリ１０４により第４のＣＬＢＯ結晶１０２を予め脱水状態に維持しておくことができる。これにより、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとを交換するメンテナンスの時間を短縮することができる。
【0077】
また、第１の駆動セル１００Ａが固体レーザシステム１から切り離されても、第１の駆動セル１００Ａはバッテリ１０４により無停電状態を作り出せるので、第１の駆動セル１００Ａの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度を維持することができる。
【0078】
さらに、非常停電時であっても、第１の駆動セル１００Ａと第１の予備セル１００Ｂとは、それぞれバッテリ１０４により第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度の維持や保全を行うことができる。
【0079】
５．実施形態２
５．１ 構成
図６は、実施形態２に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの構成を概略的に示す図である。第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれ本開示の「波長変換装置」の一例であり、無停電システム・電源管理システムを構成する。図３に示した第１の駆動セル１００Ａ、第１の予備セル１００Ｂとの相違点を説明する。
５．１ 構成
図６は、実施形態２に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの構成を概略的に示す図である。第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれ本開示の「波長変換装置」の一例であり、無停電システム・電源管理システムを構成する。図３に示した第１の駆動セル１００Ａ、第１の予備セル１００Ｂとの相違点を説明する。
【0080】
第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれ第１の容器７０の内部に第１の温度センサ１１２を含む。
【0081】
また、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれ温度制御部１０６に温調システム１１４と、出力制御システム１１６と、電源切替システム１１８と、を含む。さらに、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれアラートシステム１２０を含む。
【0082】
電源切替システム１１８は、電源監視の機能を備えており、レーザ用電源８４や外部電源１０８からの電力の供給が中断した場合や、レーザ用電源８４や外部電源１０８からの電力の供給が再開した場合に、無停電で電源を切り替える。即ち、電源切替システム１１８は、第１のヒータ７８と温度制御部１０６とへの電力供給について、レーザ用電源８４や外部電源１０８から供給するか、又はバッテリ１０４から供給するかを切り替える。また、電源切替システム１１８は、この切り替えにおいて、第１のヒータ７８と温度制御部１０６とへの電力の供給を中断させずに継続する。電源切替システム１１８は、レーザ用電源８４や外部電源１０８からバッテリ１０４を介して第１のヒータ７８と温度制御部１０６とへ電力を供給してもよい。
【0083】
さらに、固体レーザシステム１は、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８の不図示の残量センサの検出結果に基づいて、バッテリ１０４が蓄電している電気エネルギ量を監視する。以後、バッテリ１０４に蓄電されている電気エネルギ量を「バッテリ残量」と記載することがある。バッテリ残量は、本開示の「電池の蓄電量」の一例である。
【0084】
温調システム１１４はバッテリ１０４、レーザ用電源８４、外部電源１０８の異常を検知する。温調システム１１４は、異常を検知した場合にアラートシステム１２０を起動させ、異常状態を発報する。異常状態には、第１のヒータ７８への電力の供給が中断する場合、バッテリ１０４の最大充電容量が閾値以下である場合、バッテリ残量の減少速度が閾値以下である場合、ＣＬＢＯ結晶の温度が閾値以下又は閾値以上である場合等がある。
【0085】
温調システム１１４は、第１の温度センサ１１２の測定結果に基づいて出力制御システム１１６の出力を制御するための出力信号を生成し、出力制御システム１１６に出力する。また、温調システム１１４は、レーザ用電源８４又は外部電源１０８の電力供給状態の監視結果に基づいて出力信号を生成する。例えば、バッテリ残量によって温度制御モードを切り替える出力信号を生成する。
【0086】
出力制御システム１１６は、温調システム１１４からの出力信号に基づいて第１のヒータ７８にオン／オフスイッチ、又は電流・位相による出力制御を行い、第１のヒータ７８への電力供給量を変更する。
【0087】
第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、それぞれレーザ用電源８４又は外部電源１０８に接続されている。第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、レーザ用電源８４又は外部電源１０８に不測の事態が発生しても、それぞれのバッテリ１０４により第４のＣＬＢＯ結晶１０２の加熱が維持される。
【0088】
温度制御部１０６、電源切替システム１１８、アラートシステム１２０は、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの交換に伴いそれぞれ第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとに一体に交換されてもよいし、それぞれ第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは別体であってもよい。
【0089】
５．２ 動作
第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの動作について説明する。
第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの動作について説明する。
【0090】
第２の駆動セル１００Ｃは、固体レーザシステム１に搭載された状態で、レーザ用電源８４から電力供給されて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が制御される。
【0091】
即ち、第２の駆動セル１００Ｃの温調システム１１４は、第１の温度センサ１１２によって第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度を測定する。温調システム１１４は、測定された温度に基づいて出力制御システム１１６に出力信号を出力する。出力制御システム１１６は、温調システム１１４からの出力信号に基づいて第１のヒータ７８への電力供給量を変更することで、第１のヒータ７８の温度を制御する。これにより、第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が制御される。
【0092】
また、第２の予備セル１００Ｄは、固体レーザシステム１に搭載されていない状態で、バッテリ１０４から電力供給されて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が制御される。第２の予備セル１００Ｄは、固体レーザシステム１に搭載されていない状態で、外部電源１０８から電力供給されてもよい。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度の制御の処理は、第２の駆動セル１００Ｃと同様である。
【0093】
第２の駆動セル１００Ｃが交換時期に到達した場合、ユーザは固体レーザシステム１から第２の駆動セル１００Ｃを取り外し、代わりに第２の予備セル１００Ｄを取り付ける。固体レーザシステム１から第２の駆動セル１００Ｃが取り外されると、第２の駆動セル１００Ｃの電源はレーザ用電源８４から第２の駆動セル１００Ｃのバッテリ１０４に無停電で切り替わる。また、第２の予備セル１００Ｄが固体レーザシステム１に取り付けられると、第２の予備セル１００Ｄの電源は第２の予備セル１００Ｄのバッテリ１０４からレーザ用電源８４に無停電で切り替わる。
【0094】
温調システム１１４は、レーザ用電源８４又は外部電源１０８の電力供給状態の監視結果に基づいて出力信号を生成する。温調システム１１４は、バッテリ１０４、レーザ用電源８４、外部電源１０８に異常が発生した場合には、アラートシステム１２０を起動させ、異常状態を発報する。
【0095】
５．３ 作用・効果
実施形態２に係る第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、無停電駆動が可能となる。即ち、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、固体レーザシステム１から切り離しても、バッテリ１０４により無停電状態を作り出すことができ、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度を維持することができる。
実施形態２に係る第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、無停電駆動が可能となる。即ち、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとは、固体レーザシステム１から切り離しても、バッテリ１０４により無停電状態を作り出すことができ、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度を維持することができる。
【0096】
また、非常停電等の不測の事態が発生してレーザ用電源８４又は外部電源１０８から電源の供給ができない場合であっても、バッテリ１０４により無停電駆動が可能となり、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度の維持や保全を行うことができる。
【0097】
６．実施形態３
６．１ 構成
１つのＣＬＢＯ結晶セルに複数のＣＬＢＯ結晶を備える構成について説明する。図７は、実施形態３に係る第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの構成を概略的に示す図である。第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、３つのＣＬＢＯ結晶を備える。
６．１ 構成
１つのＣＬＢＯ結晶セルに複数のＣＬＢＯ結晶を備える構成について説明する。図７は、実施形態３に係る第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの構成を概略的に示す図である。第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、３つのＣＬＢＯ結晶を備える。
【0098】
図７に示すように、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第２の容器１３０を備える。第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第２の容器１３０の内部に第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａと、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂと、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃと、を含む。第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａは、本開示の「第１の非線形結晶」の一例である。第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂは、本開示の「第２の非線形結晶」の一例である。第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、例えばそれぞれ実施形態１の第１のＣＬＢＯ結晶３２、第２のＣＬＢＯ結晶３６、第３のＣＬＢＯ結晶４０に相当する。
【0099】
第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、それぞれ不図示の結晶ホルダに固定され、不図示の入射ウィンドウから入射するレーザ光の光路上に順に配置される。第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第２の容器１３０の内部に不図示の集光レンズと、コリメータレンズと、ダイクロイックミラーと、高反射ミラーと、等を備えてもよい。
【0100】
また、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第２の容器１３０の内部に第２のヒータ７８Ａと、第３のヒータ７８Ｂと、第４のヒータ７８Ｃと、第２の温度センサ１１２Ａと、第３の温度センサ１１２Ｂと、第４の温度センサ１１２Ｃと、を備える。
【0101】
第２のヒータ７８Ａは、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａを加熱する位置に配置される。第３のヒータ７８Ｂは、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂを加熱する位置に配置される。第４のヒータ７８Ｃは、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃを加熱する位置に配置される。
【0102】
第２の温度センサ１１２Ａは、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａの温度を測定する位置に配置される。第３の温度センサ１１２Ｂは、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂの温度を測定する位置に配置される。第４の温度センサ１１２Ｃは、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度を測定する位置に配置される。
【0103】
さらに、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、温度制御部１０６に第１の温調システム１１４Ａと、第２の温調システム１１４Ｂと、第３の温調システム１１４Ｃと、第１の出力制御システム１１６Ａと、第２の出力制御システム１１６Ｂと、第３の出力制御システム１１６Ｃと、を備える。
【0104】
第１の温調システム１１４Ａは、第２の温度センサ１１２Ａに接続される。同様に、第２の温調システム１１４Ｂは、第３の温度センサ１１２Ｂに接続され、第３の温調システム１１４Ｃは、第４の温度センサ１１２Ｃに接続される。
【0105】
第１の出力制御システム１１６Ａは、第２のヒータ７８Ａに接続される。第２の出力制御システム１１６Ｂは、第３のヒータ７８Ｂに接続される。同様に、第３の出力制御システム１１６Ｃは、第４のヒータ７８Ｃに接続される。
【0106】
第１の温調システム１１４Ａ、第２の温調システム１１４Ｂ、第３の温調システム１１４Ｃ、第１の出力制御システム１１６Ａ、第２の出力制御システム１１６Ｂ、第３の出力制御システム１１６Ｃは、電源切替システム１１８に接続される。電源切替システム１１８は、単一のバッテリ１０４を含む。電源切替システム１１８は、本開示の「第１のコントローラ」、「第２のコントローラ」の一例である。
【0107】
このように、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃには、それぞれ第２のヒータ７８Ａ、第３のヒータ７８Ｂ、第４のヒータ７８Ｃと、第１の温調システム１１４Ａ、第２の温調システム１１４Ｂ、第３の温調システム１１４Ｃとが独立系統として接続される。また、バッテリ１０４、レーザ用電源８４、外部電源１０８を含む電源切替システム１１８とアラートシステム１２０とは、共有される。このアラートシステム１２０は、各ＣＬＢＯ結晶を個別に識別して監視するもので、異常状態を発報する際には、どのＣＬＢＯ結晶がどのような異常状態にあるかを発報する機能を備えている。
【0108】
複数の第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅを使用するシステムにおいては、各第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅごとにバッテリ１０４までをセルシステムの1塊として、各セルシステムは実施形態２と同様にレーザ用電源８４又は外部電源１０８に接続される。
【0109】
６．２ 動作
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの動作について説明する。
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの動作について説明する。
【0110】
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの不図示の入射ウィンドウから入射したパルスレーザ光は、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃに順に入射することで波長が変換され、波長変換後のパルスレーザ光が不図示の出射ウィンドウから出射する。
【0111】
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、固体レーザシステム１に搭載された状態で、レーザ用電源８４から電力供給されて第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度が制御される。
【0112】
即ち、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第２の温度センサ１１２Ａ、第１の温調システム１１４Ａ、第１の出力制御システム１１６Ａによって第２のヒータ７８Ａを制御し、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａの温度を制御する。同様に、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第３の温度センサ１１２Ｂ、第２の温調システム１１４Ｂ、第２の出力制御システム１１６Ｂによって第３のヒータ７８Ｂを制御し、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂの温度を制御する。また、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅは、第４の温度センサ１１２Ｃ、第３の温調システム１１４Ｃ、第３の出力制御システム１１６Ｃによって第４のヒータ７８Ｃを制御し、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度を制御する。
【0113】
駆動セルとしての第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅが固体レーザシステム１から取り外される場合には、実施形態２と同様に、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの電源はレーザ用電源８４から第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅのバッテリ１０４に無停電で切り替わる。
【0114】
一方、予備セルとしての第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅが固体レーザシステム１に取り付けられる場合には、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの電源は第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅのバッテリ１０４からレーザ用電源８４に無停電で切り替わる。
【0115】
６．３ 作用・効果
実施形態３に係る第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅによれば、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅに含まれる複数のＣＬＢＯ結晶である第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度制御をそれぞれ個別に行うことができる。
実施形態３に係る第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅによれば、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅに含まれる複数のＣＬＢＯ結晶である第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度制御をそれぞれ個別に行うことができる。
【0116】
また、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅを固体レーザシステム１から切り離しても、バッテリ１０４により無停電状態を作り出せるので、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃの温度をそれぞれ維持することができる。
【0117】
６．４ 変形例
直列に配置された第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａと第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃとをタイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂをタイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶としてもよい。
直列に配置された第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａと第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃとをタイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂをタイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶としてもよい。
【0118】
この場合、不図示の入射ウィンドウから波長５１５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とを略同時に、略同光軸で入射させる。第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａは、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光が位相整合条件を満たすように入射角が調整される。その結果、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａにより、波長５１５ｎｍのパルスレーザ光の第２高調波である波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光が生成される。したがって、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａからは、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが出力される。
【0119】
波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とは、略同時に、略同光軸で第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂに入射する。
【0120】
第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂは、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように入射角が調整される。その結果、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂにより、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長２２１ｎｍのパルスレーザ光が生成される。したがって、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂからは、波長２２１ｎｍのパルスレーザ光、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が出力される。
【0121】
波長２２１ｎｍのパルスレーザ光、波長２５７．５ｎｍのパルスレーザ光、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光は、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃに入射する。
【0122】
第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、波長２２１ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように、入射角が調整される。その結果、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃにより、波長２２１ｎｍのパルスレーザ光と波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長１９３ｎｍのパルスレーザ光が生成される。この波長１９３ｎｍのパルスレーザ光は、不図示の出射ウィンドウから出力される。
【0123】
また、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａ、第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂ、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃは、第５のＣＬＢＯ結晶１３２Ａと第６のＣＬＢＯ結晶１３２Ｂとをタイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶、第７のＣＬＢＯ結晶１３２Ｃをタイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶としてもよい。
【0124】
７．実施形態４
７．１ 構成
図８は、実施形態４に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの構成を概略的に示す図である。図６に示した第２の駆動セル１００Ｃ、第２の予備セル１００Ｄとの相違点を説明する。
７．１ 構成
図８は、実施形態４に係るＣＬＢＯ結晶セルであって、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの構成を概略的に示す図である。図６に示した第２の駆動セル１００Ｃ、第２の予備セル１００Ｄとの相違点を説明する。
【0125】
第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとは、それぞれ同じ構成を有するＣＬＢＯ結晶セルである。第３の駆動セル１００Ｆは、固体レーザシステム１において波長変換動作中のＣＬＢＯ結晶セルである。第３の駆動セル１００Ｆは、図１に示した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２のいずれであってもよい。また、第３の予備セル１００Ｇは、交換待機中のＣＬＢＯ結晶セルである。
【0126】
第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとは、それぞれ各第１の容器７０の内部にＡｒガスを供給するためのＡｒガス供給管８０と、Ａｒガス排出管８２と、を含む。Ａｒガスは、本開示の「不活性ガス」の一例である。Ａｒガス供給管８０は、供給バルブ８０Ａが設けられる。Ａｒガス排出管８２は、排出バルブ８２Ａが設けられる。供給バルブ８０Ａは、Ａｒガスが供給される際に自動的に開動作し、Ａｒガスの供給が中止される際に自動的に閉動作するノーマルクローズ型のバルブである。また、排出バルブ８２Ａは、Ａｒガスが排出される際に自動的に開動作し、Ａｒガスの排出が中止される際に自動的に閉動作するノーマルクローズ型のバルブである。
【0127】
第３の駆動セル１００Ｆの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは、第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１に取り付けられると開動作して開状態を維持し、第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１から取り外されると閉動作して閉状態を維持してもよい。同様に、第３の予備セル１００Ｇの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは、第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１に取り付けられると開動作して開状態を維持し、第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１から取り外されると閉動作して閉状態を維持してもよい。
【0128】
第３の駆動セル１００ＦのＡｒガス供給管８０にはＡｒガス供給装置８６が接続され、Ａｒガス排出管８２にはＡｒガス排出装置８８が接続される。一方、第３の予備セル１００Ｇの脱水が完了し、交換大気中の状態にある場合はＡｒガス供給管８０とＡｒガス供給装置８６とを切り離しておいてもよい。同様に、Ａｒガス排出管８２とＡｒガス排出装置８８とを切り離しておいてもよい。
【0129】
７．２ 動作
第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの動作について説明する。
第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの動作について説明する。
【0130】
図９は、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換処理を示すフローチャートである。ここでは、固体レーザシステム１に搭載されている第３の駆動セル１００Ｆから第３の予備セル１００Ｇへ交換するものとする。
【0131】
ステップＳ１１では、固体レーザシステム１が始動する。
【0132】
ステップＳ１２では、固体レーザシステム１は、第３の予備セル１００Ｇの第４のＣＬＢＯ結晶１０２を加熱し、脱水を開始する。第３の予備セル１００Ｇの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の加熱は、第３の予備セル１００Ｇの第１のヒータ７８により行う。第１のヒータ７８の温度は、温度制御部１０６により管理される。第３の予備セル１００Ｇには、バッテリ１０４から電力供給される。第３の予備セル１００Ｇには、脱水が進行するように加熱と共にＡｒガス供給管８０、Ａｒガス排出管８２によりＡｒガスが流通される。なお、Ａｒガスに代えてＮ２ガスを流通させてもよい。
【0133】
ステップＳ１３では、固体レーザシステム１は、第３の駆動セル１００Ｆの第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達したか否かを判定する。寿命の判定は、実施形態１と同様に行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達していない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ１４の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達した場合は、固体レーザシステム１はステップＳ１６の処理を行う。ステップＳ１６については後述する。
【0134】
ステップＳ１４では、固体レーザシステム１は、第３の駆動セル１００Ｆの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であるか否かを判定する。交換準備時期の判定は、実施形態１と同様に行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期でない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ１３の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期である場合は、固体レーザシステム１はステップＳ１５の処理を行う。
【0135】
ステップＳ１５では、固体レーザシステム１は、第３の予備セル１００Ｇの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了したか否かを判定する。脱水完了の判定は、実施形態１と同様に行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了していない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ１３の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了した場合は、第３の予備セル１００Ｇは、任意のタイミングで交換が実行できるように、Ａｒガス供給装置８６から切り離す。図８の第３の予備セル１００Ｇは、切り離した直後の構成を示している。第３の予備セル１００Ｇの内部は、供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａのノーマルクローズ機能により外部と完全に隔離され、第３の予備セル１００ＧはＡｒガスによるパージが完了した状態となる。なお、Ａｒガスに替えてＮ２ガスを流通させていた場合はＮ２ガスによるパージが完了した状態となる。脱水が完了すると固体レーザシステム１はステップＳ１６の処理を行う。
【0136】
ステップＳ１６では、固体レーザシステム１は動作を停止する。続いて、ステップＳ１７では、ユーザは固体レーザシステム１から第３の駆動セル１００Ｆを取り外し、固体レーザシステム１に第３の予備セル１００Ｇを取り付けることで、第３の駆動セル１００Ｆから第３の予備セル１００Ｇへ交換する。
【0137】
ステップＳ１８では、ステップＳ１７の第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換に伴って、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとのそれぞれの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとにより自動的に不活性ガスのパージ動作が行われる。即ち、第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１から取り外されることで、第３の駆動セル１００Ｆの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは閉状態となる。一方、第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１に取り付けられることで、第３の予備セル１００Ｇの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは開状態となる。なお、第３の予備セル１００ＧのパージガスとしてＮ２ガスを用いた場合は、交換後、波長変換動作をさせる前に、流通させるガスをＡｒガスに切替える動作が必要である。
【0138】
さらに、ステップＳ１９では、ステップＳ１７の第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換に伴って、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの電源がそれぞれ切り替わる。即ち、第３の駆動セル１００Ｆの電力供給は、レーザ用電源８４から第３の駆動セル１００Ｆのバッテリ１０４に切り替わる。一方、第３の予備セル１００Ｇの電力供給は、第３の予備セル１００Ｇのバッテリ１０４からレーザ用電源８４に切り替わる。
【0139】
以上により、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換が終了する。
【0140】
【0141】
まず、第３の駆動セル１００Ｆのパージガスの切り替え動作について説明する。ステップＳ２１において、第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１に接続されているか否かが判定される。第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１に接続されている場合は、ステップＳ２２において第３の駆動セル１００Ｆの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは開状態となる。これにより、ステップＳ２３において、第３の駆動セル１００Ｆの第１の容器７０にはＡｒガス供給装置８６からＡｒガスが供給され、Ａｒガス排出装置８８へＡｒガスが排出される。所定時間後、第３の駆動セル１００Ｆの内部のガスは、新しいＡｒガスに切り替わる。なお、第３の駆動セル１００ＦのパージガスとしてＮ２ガスが用いられていた場合は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２に窒化物が発生することを防止するために、Ａｒガスに完全に入れ替わるまで第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光は照射しない。
【0142】
一方、第３の駆動セル１００Ｆが固体レーザシステム１に接続されていない場合は、ステップＳ２４において第３の駆動セル１００Ｆの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは閉状態となる。これにより、ステップＳ２５において、第３の駆動セル１００Ｆの第１の容器７０は、供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとが閉状態となる直前まで供給されていたＡｒガスが充満した状態となる。
【0143】
次に、第３の予備セル１００Ｇのパージガスの切り替え動作について説明する。ステップＳ２１において、第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１に接続されているか否かが判定される。第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１に接続されている場合は、ステップＳ２２において第３の予備セル１００Ｇの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは開状態となる。これにより、ステップＳ２３において、第３の予備セル１００Ｇの第１の容器７０にはＡｒガス供給装置８６からＡｒガスが供給され、Ａｒガス排出装置８８へＡｒガスが排出される。所定時間後、第３の予備セル１００Ｇの内部のガスは、新しいＡｒガスに切り替わる。なお、第３の予備セル１００ＧのパージガスとしてＮ２ガスが用いられていた場合は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２に窒化物が発生することを防止するために、Ａｒガスに完全に入れ替わるまで第４のＣＬＢＯ結晶１０２にレーザ光は照射しない。
【0144】
一方、第３の予備セル１００Ｇが固体レーザシステム１に接続されていない場合は、ステップＳ２４において第３の予備セル１００Ｇの供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとは閉状態となる。これにより、ステップＳ２５において、第３の予備セル１００Ｇの第１の容器７０は、供給バルブ８０Ａと排出バルブ８２Ａとが閉状態となる直前まで供給されていたＡｒガスが充満した状態となる。以上によりパージガスの切り替え処理が終了する。
【0145】
７．３ 作用・効果
実施形態４に係る第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇによれば、それぞれ第１の容器７０の内部にＡｒガスを常に充填させておくことができるため、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換時間を短縮させることができる。
実施形態４に係る第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇによれば、それぞれ第１の容器７０の内部にＡｒガスを常に充填させておくことができるため、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの交換時間を短縮させることができる。
【0146】
また、第３の駆動セル１００Ｆと第３の予備セル１００Ｇとの第４のＣＬＢＯ結晶１０２が大気に暴露されることがないため、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の保全性を向上させることができる。
【0147】
８．実施形態５
８．１ 構成
実施形態５の構成は、実施形態２の構成において第２の駆動セル１００Ｃとレーザ用電源８４とが接続され、第２の予備セル１００Ｄと外部電源１０８とが接続されている場合の例である。
８．１ 構成
実施形態５の構成は、実施形態２の構成において第２の駆動セル１００Ｃとレーザ用電源８４とが接続され、第２の予備セル１００Ｄと外部電源１０８とが接続されている場合の例である。
【0148】
８．２ 動作
実施形態５に係る第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの動作について説明する。
実施形態５に係る第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの動作について説明する。
【0149】
図１１は、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの温度制御処理を示すフローチャートである。ここでは、固体レーザシステム１に搭載されている第２の駆動セル１００Ｃから第２の予備セル１００Ｄへ交換するものとする。第２の予備セル１００Ｄは外部電源１０８に接続された状態で第２の駆動セル１００Ｃから離れた場所に載置されており、交換に際しては、第２の予備セル１００Ｄは第２の駆動セル１００Ｃに向かって移動させるものとする。第２の駆動セル１００Ｃは、図１に示した第１のＣＬＢＯ結晶セル３４、第２のＣＬＢＯ結晶セル３８、第３のＣＬＢＯ結晶セル４２のいずれであってもよい。
【0150】
ステップＳ３１では、固体レーザシステム１が始動する。
【0151】
ステップＳ３２では、固体レーザシステム１は、第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であるか否かを判定する。交換準備時期の判定は、実施形態１と同様に行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期でない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ３２の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期である場合は、固体レーザシステム１はステップＳ３３の処理を行う。
【0152】
ステップＳ３３では、固体レーザシステム１は、第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であり、かつ第２の予備セル１００Ｄの配置が完了したか否かを判定する。第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期であり、かつ第２の予備セル１００Ｄの配置が完了した場合は、固体レーザシステム１は、ステップＳ３９の処理を行う。第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の交換準備時期でない、又は第２の予備セル１００Ｄの配置が完了していない場合は、固体レーザシステム１は、ステップＳ３３の処理を行う。なお、第２の予備セル１００Ｄは、ステップＳ３１～Ｓ３２の実行と並行に行われるステップＳ３４～Ｓ３８の工程を経て配置される。
【0153】
ステップＳ３４では、第２の予備セル１００Ｄの温度制御部１０６は、第１のヒータ７８に電力を供給し、第２の予備セル１００Ｄの脱水を開始する。即ち、温度制御部１０６は、第２の予備セル１００Ｄの第１のヒータ７８により第４のＣＬＢＯ結晶１０２を脱水に適した１２０℃に加熱する。以後、脱水に適した温度でＣＬＢＯ結晶を加熱する温度制御のことを「通常モード運転」と記載することがある。
【0154】
続いて、ステップＳ３５では、第２の予備セル１００Ｄの温度制御部１０６は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の脱水が完了したか否かを判定する。脱水完了の判定は、実施形態１と同様に行う。脱水が完了していない場合は、温度制御部１０６は、ステップＳ３５の処理を行う。
【0155】
続いて、ステップＳ３６では、第２の予備セル１００Ｄの温度制御部１０６は、第２の予備セル１００Ｄのバッテリ１０４が外部電源１０８から電力の供給を受けているか否かを判定することにより、外部電源１０８から第２の予備セル１００Ｄへの電力供給を中断するか否かを判定する。第２の予備セル１００Ｄと外部電源１０８との電気的な接続を意図的に切り離したり、第２の予備セル１００Ｄと外部電源１０８との接触に不良が発生したり、外部電源１０８が故障したりした場合などは、電力の供給を受けていない場合に相当する。この場合、温度制御部１０６はステップＳ３７の処理を行う。電力の供給を受けている間は、温度制御部１０６はステップＳ３６の処理を行う。
【0156】
続いて、ステップＳ３７では、第２の予備セル１００Ｄの温度制御部１０６は、第１のヒータ７８への給電方法と第４のＣＬＢＯ結晶１０２の設定温度を変更する。まず、温度制御部１０６の電源切替システム１１８は、バッテリ１０４と出力制御システム１１６とを電気的に接続することでバッテリ駆動に切替える。これにより、バッテリ１０４に蓄電されている電気エネルギは出力制御システム１１６を介して第１のヒータ７８へ電力として供給される。次に温度制御部１０６は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の目標温度の設定をやり直す。
【0157】
バッテリ１０４に蓄電されている電気エネルギ量は外部電源と比較して少ない。このため、通常モード運転の状態で第１のヒータ７８の加熱を継続させてしまうと、バッテリ１０４に蓄電されている電気エネルギ量に基づいた加熱期間を超えて温度制御を行うことはできない。したがって、ステップＳ３７では、バッテリ駆動に切替えた後に、加熱期間の延長を実現させるために、バッテリ１０４に蓄電されている電気エネルギの残量の割合に基づいて第２の予備セル１００Ｄの運転モードをさらに切替える。即ち、バッテリ駆動をより電気エネルギ消費の少ない温度制御に切替える。以後、加熱期間の延長を実現させるために目標温度を下げて第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度制御を行うことを「省エネルギモード運転」と記載することがある。
【0158】
以上のように、第２の予備セル１００Ｄに省エネルギモード運転に切替わる機能を与えることで、第２の予備セル１００Ｄは外部電源１０８から切り離された直後から、加熱期間の延長要否の判定を開始し、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度の制御方法を自律的に変更する。ステップＳ３７の処理の詳細については後述する。
【0159】
ステップＳ３８では、ユーザは、固体レーザシステム１からの要請に基づいていつでも輸送を開始することができる状態にあった第２の予備セル１００Ｄの輸送を開始する。第２の予備セル１００Ｄは輸送中も自身で第４のＣＬＢＯ結晶１０２を温度制御しつつ、加熱期間の延長要否の判定を行っている。これにより、温度制御を実行したまま第２の予備セル１００Ｄの配置が完了する。その後、固体レーザシステム１はステップＳ３３の処理を行う。
【0160】
ステップＳ３３に続くステップＳ３９では、固体レーザシステム１は、第２の予備セル１００Ｄの第１の温度センサ１１２の測定結果に基づいて、第２の予備セル１００Ｄの第４のＣＬＢＯ結晶１０２が運転温度に到達したか否かを判定する。省エネルギモード運転により第４のＣＬＢＯ結晶１０２が運転温度に到達していない場合は、固体レーザシステム１は、ステップＳ３９の処理を行う。第２の予備セル１００Ｄが運転温度に到達した場合は、固体レーザシステム１は、ステップＳ４０の処理を行う。
【0161】
ステップＳ４０では、固体レーザシステム１は、第２の駆動セル１００Ｃの第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達したか否かを判定する。寿命の判定は、実施形態１と同様に行う。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達していない場合は、固体レーザシステム１はステップＳ４０の処理を行う。一方、第４のＣＬＢＯ結晶１０２が寿命に到達した場合は、固体レーザシステム１はステップＳ４１の処理を行う。
【0162】
ステップＳ４１では、固体レーザシステム１は動作を停止する。続いて、ステップＳ４２では、ユーザは固体レーザシステム１から第２の駆動セル１００Ｃを取り外し、固体レーザシステム１に第２の予備セル１００Ｄを取り付けることで、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとを交換する。
【0163】
ステップＳ４３では、ステップＳ４２の第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの交換に伴って、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの電源がそれぞれ切り替わる。即ち、第２の駆動セル１００Ｃの電力供給は、レーザ用電源８４から第２の駆動セル１００Ｃのバッテリ１０４に切り替わる。一方、第２の予備セル１００Ｄの電力供給は、第２の予備セル１００Ｄのバッテリ１０４からレーザ用電源８４に切り替わる。
【0164】
以上により、第２の駆動セル１００Ｃと第２の予備セル１００Ｄとの交換が終了する。
【0165】
【0166】
最初のステップＳ５１では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、外部電源１０８から第２の予備セル１００Ｄの第１のヒータ７８への電力の供給を中断すると共に、バッテリ１０４から第１のヒータ７８への電力の供給を開始する。電源切替システム１１８は、これらの動作を同時に実行してもよく、その場合、第１のヒータ７８への電力の供給元を、外部電源１０８からバッテリ１０４に瞬間的かつ無停電に切替える。
【0167】
ステップＳ５２では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、バッテリ１０４から第１のヒータ７８への電力の供給を中断し、かつ外部電源１０８から第１のヒータ７８への電力の供給を開始するか否かを判定する。ステップＳ５１を実行した後、第２の予備セル１００Ｄは、固体レーザシステム１に搭載されるまでの期間、バッテリ１０４のみから電力の供給を受ける状態にある。この期間中に第２の予備セル１００Ｄを外部電源１０８に再び接続すると、電源切替システム１１８は、バッテリ１０４から第１のヒータ７８への電力の供給を中断し、外部電源１０８から第１のヒータ７８への電力の供給を開始する。電源切替システム１１８は、これらの動作を同時に実行してもよく、その場合、第１のヒータ７８への電力の供給元をバッテリ１０４から外部電源１０８に瞬間的かつ無停電に切替えてもよい。電力の供給元が外部電源１０８に切替わった場合は、ステップＳ６１の処理を行う。ステップＳ６１の処理については後述する。一方、第２の予備セル１００Ｄを電力の供給元をバッテリ１０４のみの状態で放置し続ける場合は、ステップＳ５３の処理を行う。
【0168】
ステップＳ５３では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、バッテリ１０４に蓄電されているバッテリ残量を監視する。第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度は、脱水が完了した後も通常モード運転に基づいて制御されることが望ましい。しかしながら、通常モード運転ではバッテリ残量の減少が早いため、第２の予備セル１００Ｄをレーザ用電源８４に接続する前にバッテリ残量が枯渇し、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度制御が中断する事態が発生する。これを防止するために、バッテリ残量に基づいて温度制御の方法を変更し、温度制御が中断する事態の発生を回避する。ステップＳ５３では、温度制御の方法を変更する基準として、バッテリ残量が最大蓄電容量の６０％を設定し、これを下回っているか否かを判定する。バッテリ残量が、最大蓄電容量の６０％を下回っている場合は、電源切替システム１１８はステップＳ５４の処理を行う。一方、下回っていない場合は、電源切替システム１１８はステップＳ５３の処理を繰り返しながらバッテリ残量の監視を継続する。
【0169】
続いて、ステップＳ５４では、第２の予備セル１００Ｄは省エネルギモード運転に移行される。具体的には、温調システム１１４は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が通常モード運転時の８０％の温度になるように、温度制御の設定温度を変更する。そして、出力制御システム１１６は、新しい設定温度の情報に基づいて、バッテリ１０４が第１のヒータ７８に供給する電力を抑制する。温調システム１１４は、第１の温度センサ１１２の測定結果に基づいて、第４のＣＬＢＯ結晶１０２を新しい設定温度に降温し、以後、温調システム１１４は新しい設定温度を維持するよう出力制御システム１１６を制御する。
【0170】
ステップＳ５５では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、ステップＳ５２と同様の処理を行う。即ち、省エネルギ運転モードに移行した後であっても、第２の予備セル１００Ｄを外部電源１０８に再び接続した場合は、電源切替システム１１８は第１のヒータ７８への電力の供給元をバッテリ１０４に自律的に変更し、ステップＳ６１の処理を行う。一方、電力の供給元をバッテリ１０４のみの状態で放置し続ける場合は、電源切替システム１１８はステップＳ５６の処理を行う。
【0171】
ステップＳ５６では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、ステップＳ５３と同様の処理を行う。即ち、省エネルギ運転モードに移行した後であっても、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度制御が中断する事態が発生する可能性がより高まった場合は、温度制御の方法を再び変更して温度制御が中断する事態の発生を回避する。変更する基準として、バッテリ残量が最大残量の２０％を設定し、電源切替システム１１８は、バッテリ残量が最大残量の２０％を下回っているか否かを判定する。バッテリ残量が最大残量の２０％を下回っている場合は、電源切替システム１１８はステップＳ５６の処理を行う。一方、下回っていない場合は、電源切替システム１１８はステップＳ５６の処理を繰り返しながらバッテリ残量の監視を継続する。
【0172】
ステップＳ５７からステップＳ５９までの処理は、第２の予備セル１００Ｄの第４のＣＬＢＯ結晶１０２の加熱を停止する処理を示している。第２の予備セル１００Ｄをバッテリ残量が枯渇するまで運転しようとすると、第１のヒータ７８への電力の供給が突然に中断する事態が発生する。この場合、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度は、バッテリ残量が枯渇した直後から急激に低下していく。この急激な温度変化は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２にダメージを与える。これを防止するため、第２の予備セル１００Ｄに第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が急激に低下しないような制御機能を与える。以後、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度を段階的に降温しながら加熱を停止する温度制御のことを、「ソフトランディングモード運転」と記載することがある。ステップＳ５７からステップＳ５９までの処理はソフトランディングモード運転による温度制御を示している。
【0173】
ステップＳ５７は、ソフトランディングモード運転の最初の処理である。ステップＳ５７では、第２の予備セル１００Ｄの温調システム１１４は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が毎分１℃の変化量で通常モード運転時の５０％の温度になるように、温度制御の設定を変更する。そして、出力制御システム１１６は、変更した設定情報と第１の温度センサ１１２の測定結果とに基づいて、バッテリ１０４が第１のヒータ７８に供給する電力を制御しながら第４のＣＬＢＯ結晶１０２に温度変化を与え続ける。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が通常モード運転時の５０％の温度にまで降温した後、温調システム１１４はステップＳ５８の処理を行う。
【0174】
ステップＳ５８はソフトランディングモード運転の次の処理である。ステップＳ５８では、第２の予備セル１００Ｄの温調システム１１４は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が毎分１．５℃の変化量で通常モード運転時の２０％の温度になるように、温度制御の設定を変更する。そして、出力制御システム１１６は、変更した設定情報と第１の温度センサ１１２の測定結果とに基づいて、バッテリ１０４が第１のヒータ７８に供給する電力を制御しながら第４のＣＬＢＯ結晶１０２に温度変化を与え続ける。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が通常モード運転時の２０％の温度にまで降温した後、温調システム１１４はステップＳ５９の処理を行う。
【0175】
ステップＳ５９は、ソフトランディングモード運転の最後の処理である。ステップＳ５９では、第２の予備セル１００Ｄの温調システム１１４は、第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度が毎分２℃の変化量で室温になるように、温度制御の設定を変更する。そして、出力制御システム１１６は、変更した設定情報と第１の温度センサ１１２の測定結果とに基づいて、バッテリ１０４が第１のヒータ７８に供給する電力を制御しながら第４のＣＬＢＯ結晶１０２に温度変化を与え続ける。第４のＣＬＢＯ結晶１０２が室温にまで降温した後、温調システム１１４は、温度制御部１０６による第４のＣＬＢＯ結晶１０２の温度制御を停止する。その後、温調システム１１４は、ステップＳ６０の処理を行う。
【0176】
ソフトランディングモード運転における第２の予備セル１００Ｄの第４のＣＬＢＯ結晶１０２にダメージが発生する可能性をより低減させるために、ステップＳ５７からステップＳ５９までにおける毎分の変化量をそれぞれ０．５℃小さく設定することも有用である。さらに、ソフトランディングモード運転の期間を短縮したい場合は、処理が進行するにつれて、毎分の温度の変化量を大きくなるように設定することも有用である。例えば、ステップＳ５７、Ｓ５８、Ｓ５９の処理における毎分の温度の変化量をそれぞれΔｔ５７、Δｔ５８、Δｔ５９とした場合の大きさの関係を、Δｔ５７＜Δｔ５８＜Δｔ５９となるように設定することで、第４のＣＬＢＯ結晶１０２にダメージが発生する可能性を低減させた状態で、ソフトランディングモード運転の期間をも短縮させることができる。
【0177】
続くステップＳ６０では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、ステップＳ５２と同様の処理を行う。固体レーザシステム１は、電源切替システム１１８を制御し、外部電源１０８によってバッテリ１０４を充電する。即ち、ソフトランディングモード運転に移行した後であっても、第２の予備セル１００Ｄを外部電源１０８に再び接続した場合は、電源切替システム１１８は、第１のヒータ７８への電力の供給元をバッテリ１０４に自律的に変更し、ステップＳ６１の処理を行う。一方、電力の供給元をバッテリ１０４のみの状態で放置し続ける場合は、電源切替システム１１８はステップＳ６０の処理を継続する。これにより、第２の予備セル１００Ｄは停止した状態が維持される。
【0178】
ステップＳ６１では、固体レーザシステム１は、第２の予備セル１００Ｄが通常モード運転に設定されている場合は通常モード運転を維持し、省エネルギモード運転又はソフトランディングモード運転に設定されている場合は、通常モード運転に切替える。
【0179】
ステップＳ６２では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、バッテリ１０４にも外部電源１０８の電力を供給し、バッテリ残量の監視を開始する。
【0180】
最後に、ステップＳ６３では、第２の予備セル１００Ｄの電源切替システム１１８は、バッテリ１０４のバッテリ残量を監視する基準として、バッテリ残量が最大蓄電容量の６０％を設定し、これを上回っているか否かを判定する。バッテリ残量が最大蓄電容量の６０％を上回っている場合は、電源切替システム１１８は、図１１のステップＳ３８の処理を行う。一方、バッテリ残量が最大蓄電容量の６０％を上回っていない場合は、電源切替システム１１８は、ステップＳ６２とステップＳ６３との処理を継続しながら、バッテリ充電とバッテリ残量の監視を継続する。
【0181】
８．３ 作用・効果
実施形態５の温度制御処理によれば、第２の予備セル１００Ｄが自律的に外部電源１０８とバッテリ１０４とのいずれかを選択して、第１のヒータ７８への電力の供給元を瞬間的かつ無停電に切替える機能を備える。これにより、外部電源１０８からの電力の供給が中断している期間も第２の予備セル１００Ｄは温度制御を継続することができる。また、第２の予備セル１００Ｄは、バッテリ１０４を選択した場合に自律的に運転モードを選択して第１のヒータ７８への電力の供給を抑制する機能を備える。これにより、外部電源１０８からの電力の供給が中断している期間が長期化した場合であっても、第２の予備セル１００Ｄは温度制御を継続することができる。さらにこの場合、バッテリ残量が著しく低下すると第２の予備セル１００Ｄは温度制御を停止する運転モードを選択するため、第４のＣＬＢＯ結晶１０２にダメージを与えることがない。
実施形態５の温度制御処理によれば、第２の予備セル１００Ｄが自律的に外部電源１０８とバッテリ１０４とのいずれかを選択して、第１のヒータ７８への電力の供給元を瞬間的かつ無停電に切替える機能を備える。これにより、外部電源１０８からの電力の供給が中断している期間も第２の予備セル１００Ｄは温度制御を継続することができる。また、第２の予備セル１００Ｄは、バッテリ１０４を選択した場合に自律的に運転モードを選択して第１のヒータ７８への電力の供給を抑制する機能を備える。これにより、外部電源１０８からの電力の供給が中断している期間が長期化した場合であっても、第２の予備セル１００Ｄは温度制御を継続することができる。さらにこの場合、バッテリ残量が著しく低下すると第２の予備セル１００Ｄは温度制御を停止する運転モードを選択するため、第４のＣＬＢＯ結晶１０２にダメージを与えることがない。
【0182】
９．実施形態６
９．１ 構成
図１３は、実施形態６に係る第５のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｈの構成を概略的に示す図である。第５のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｈの構成は、図８に示した第３の駆動セル１００Ｆ、第３の予備セル１００Ｇの構成と同様であり、大容量バッテリ１３４に接続される点が異なる。大容量バッテリ１３４は、本開示の「外部電源」の一例である。大容量バッテリ１３４は、バッテリ１０４を介して第１のヒータ７８と温度制御部１０６とに電力を供給する。
９．１ 構成
図１３は、実施形態６に係る第５のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｈの構成を概略的に示す図である。第５のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｈの構成は、図８に示した第３の駆動セル１００Ｆ、第３の予備セル１００Ｇの構成と同様であり、大容量バッテリ１３４に接続される点が異なる。大容量バッテリ１３４は、本開示の「外部電源」の一例である。大容量バッテリ１３４は、バッテリ１０４を介して第１のヒータ７８と温度制御部１０６とに電力を供給する。
【0183】
図１４は、実施形態６に係る輸送用大容量バッテリ台車１４０の構成を概略的に示す図である。図１４に示すように、輸送用大容量バッテリ台車１４０は、荷台１４２と、取っ手１４４と、車輪１４６と、充電ケーブル１４８と、を含む。
【0184】
荷台１４２は、箱状に構成され、内部に大容量バッテリ１３４が配置される。荷台１４２の上面にはＣＬＢＯ結晶セルが載置可能であり、図１４に示す例では荷台１４２にはバッテリ１０４と温度制御部１０６とを含む第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅが載置されている。荷台１４２には、図１３に示した第５のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｈが載置されてもよいし、複数のＣＬＢＯ結晶セルが載置されてもよい。
【0185】
取っ手１４４は、荷台１４２に設けられる。取っ手１４４は、ユーザが輸送用大容量バッテリ台車１４０を移動させる際に把持するための部材である。車輪１４６は、荷台１４２の下面の前後左右に設けられる。車輪１４６は、回転することで利用者による輸送用大容量バッテリ台車１４０の移動を容易にする。
【0186】
充電ケーブル１４８は、荷台１４２に載置された第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅのバッテリ１０４と輸送用大容量バッテリ台車１４０に設けられた大容量バッテリ１３４とを電気的に接続する。
【0187】
輸送用大容量バッテリ台車１４０には、荷台１４２に載置された第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅの第２の容器１３０の内部にＡｒガスをパージするための、Ａｒガス供給装置８６とＡｒガス排出装置８８（図２参照）とを設けてもよい。
【0188】
９．２ 動作
輸送用大容量バッテリ台車１４０に搭載された第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅには、大容量バッテリ１３４から電力が供給される。
９．３ 作用・効果
固体レーザシステム１の内部のスペースによって、ＣＬＢＯ結晶セルのバッテリは大きさが制限され、その結果バッテリの容量も制限される。このため、ＣＬＢＯ結晶セルの輸送時間次第では、バッテリの容量が不足する場合がある。実施形態６に係る輸送用大容量バッテリ台車１４０によれば、輸送と共に外部電源によってＣＬＢＯ結晶セルに給電を行うことを可能とする。大容量バッテリ１３４は、第１のヒータ７８、温度制御部１０６への電力の供給とバッテリ１０４の充電を行うことができる。これにより、移動時のシステム継続時間を拡大することが可能となる。
輸送用大容量バッテリ台車１４０に搭載された第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅには、大容量バッテリ１３４から電力が供給される。
９．３ 作用・効果
固体レーザシステム１の内部のスペースによって、ＣＬＢＯ結晶セルのバッテリは大きさが制限され、その結果バッテリの容量も制限される。このため、ＣＬＢＯ結晶セルの輸送時間次第では、バッテリの容量が不足する場合がある。実施形態６に係る輸送用大容量バッテリ台車１４０によれば、輸送と共に外部電源によってＣＬＢＯ結晶セルに給電を行うことを可能とする。大容量バッテリ１３４は、第１のヒータ７８、温度制御部１０６への電力の供給とバッテリ１０４の充電を行うことができる。これにより、移動時のシステム継続時間を拡大することが可能となる。
【0189】
１０．実施形態７
１０．１ 構成
図１５は、実施形態７に係る固体レーザシステム１Ａの構成を概略的に示す図である。図１５では、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。
１０．１ 構成
図１５は、実施形態７に係る固体レーザシステム１Ａの構成を概略的に示す図である。図１５では、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。
【0190】
図１５に示すように、固体レーザシステム１Ａは、第１の固体レーザ装置１０と、第２の固体レーザ装置１２と、の他に、第４の高反射ミラー１５０と、第４のダイクロイックミラー１５２と、ステージ１５４と、を含む。
【0191】
実施形態７では、第１の固体レーザ装置１０は波長５１５ｎｍのパルスレーザ光を出力する。第４の高反射ミラー１５０は、第２の固体レーザ装置１２から出力される波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光が第４のダイクロイックミラー１５２に入力されるように配置される。第４のダイクロイックミラー１５２は、第１の固体レーザ装置１０から出力される波長５１５ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされる。
【0192】
ステージ１５４は、Ｙ方向に延びるレール１５６と、レール１５６に沿ってＹ方向に移動可能にレール１５６に保持される載置台１５８と、を含む。載置台１５８には、それぞれＣＬＢＯ結晶セルである第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００ＪとがＹ方向に沿って配置される。第４の駆動セル１００Ｉは、本開示の「第１の波長変換装置」の一例である。第４の予備セル１００Ｊは、本開示の「第２の波長変換装置」の一例である。第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００Ｊとは、例えばそれぞれ第４のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｅであってもよい。
【0193】
図１５では、第４の駆動セル１００Ｉがレーザ光の光路上に配置されており、第４の予備セル１００Ｊがレーザ光の光路外に配置されている。また、図１６は、図１５に示した状態から載置台１５８を移動させた状態を示す図である。図１６に示す例では、第４の駆動セル１００Ｉがレーザ光の光路外に配置されており、第４の予備セル１００Ｊがレーザ光の光路上に配置されている。このように、ステージ１５４は、第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００Ｊとをレーザ光の光軸に対して平行移動させていずれか一方をレーザ光の光路上に配置する。
【0194】
１０．２ 動作
固体レーザシステム１Ａの動作について説明する。
固体レーザシステム１Ａの動作について説明する。
【0195】
第４の高反射ミラー１５０は、第２の固体レーザ装置１２から出力された波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、第４のダイクロイックミラー１５２に入射させる。
【0196】
第４のダイクロイックミラー１５２は、第１の固体レーザ装置１０から出力された波長５１５ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、かつ第４の高反射ミラー１５０から入射された波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、それぞれのパルスレーザ光の光軸を一致させた状態で第４の駆動セル１００Ｉに入射させる。
【0197】
第４の駆動セル１００Ｉの不図示の入射ウィンドウから入射したパルスレーザ光は、第４の駆動セル１００Ｉの内部のＣＬＢＯ結晶に入射することで波長が変換され、波長変換後のパルスレーザ光が不図示の出射ウィンドウから出射する。
【0198】
第４の駆動セル１００Ｉから第４の予備セル１００Ｊに交換する際に、ステージ１５４によって図１５に示す状態から図１６に示す状態となるように第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００Ｊとを移動させる。これにより、第４の駆動セル１００Ｉがレーザ光の光路上から退避され、第４の予備セル１００Ｊがレーザ光の光路上に配置される。
【0199】
レーザ光の光路上に配置された第４の予備セル１００Ｊは、光路上に配置されていた第４の駆動セル１００Ｉと同様にレーザ光の波長を変換する。
【0200】
１０．３ 作用・効果
実施形態７に係る固体レーザシステム１Ａによれば、第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００Ｊとの交換時に、第４の予備セル１００Ｊの光軸合わせが不要であるため、メンテナンス時間を短縮することができる。
実施形態７に係る固体レーザシステム１Ａによれば、第４の駆動セル１００Ｉと第４の予備セル１００Ｊとの交換時に、第４の予備セル１００Ｊの光軸合わせが不要であるため、メンテナンス時間を短縮することができる。
【0201】
【0202】
図１７に示すように、固体レーザシステム１Ｂは、波長変換ボックス１６０と、ステージコントローラ１７６と、温度調節器１７８と、を備える。波長変換ボックス１６０は、第１のウィンドウ１６２と、第２のウィンドウ１６４と、第３のウィンドウ１６６と、パージガス入口配管１６８と、パージガス出口配管１７０と、を含む。
【0203】
第１のウィンドウ１６２は、第１の固体レーザ装置１０から出力されるパルスレーザ光が入射する位置に配置される。第２のウィンドウ１６４は、第２の固体レーザ装置１２から出力されるパルスレーザ光が入射する位置に配置される。また、第３のウィンドウ１６６は、第１のウィンドウ１６２と対向する位置に配置される。
【0204】
波長変換ボックス１６０は、Ｎ２ガスをパージ可能に密閉される。パージガス入口配管１６８は、不図示のＮ２ガス供給装置と波長変換ボックス１６０の内部とを連通する。パージガス出口配管１７０は、波長変換ボックス１６０の内部と不図示のＮ２ガス排気装置とを連通する。
【0205】
第４の高反射ミラー１５０、第４のダイクロイックミラー１５２、ステージ１５４は、波長変換ボックス１６０の内部に配置される。第４の高反射ミラー１５０と第４のダイクロイックミラー１５２とは、波長１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長５１５ｎｍのパルスレーザ光とを第５の駆動セル１００Ｋよりも上流側で光路を一致させるように配置される。
【0206】
ステージ１５４の載置台１５８には、第５の駆動セル１００Ｋと第５の予備セル１００ＬとがＹ方向に沿って配置される。
【0207】
第５の駆動セル１００Ｋは、直列に配置された複数のＣＬＢＯ結晶を含む。ここでは、第５の駆動セル１００Ｋは、第２の容器１３０の内部に第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄと、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅと、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆと、を含む。また、第２の容器１３０は、第２の入射ウィンドウ１７２と、第２の出射ウィンドウ１７４と、を含む。第２の入射ウィンドウ１７２、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆ、第２の出射ウィンドウ１７４は、直列に配置される。
【0208】
また、第５の駆動セル１００Ｋは、第２の容器１３０の内部に第５のヒータ７８Ｄと、第６のヒータ７８Ｅと、第７のヒータ７８Ｆと、を備える。
【0209】
第５のヒータ７８Ｄは、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄを加熱する位置に配置される。第６のヒータ７８Ｅは、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅを加熱する位置に配置される。第７のヒータ７８Ｆは、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆを加熱する位置に配置される。また、第５の駆動セル１００Ｋは、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆの温度をそれぞれ測定する不図示の温度センサを含む。
【0210】
第５のヒータ７８Ｄ、第６のヒータ７８Ｅ、第７のヒータ７８Ｆ、不図示の温度センサには、温度調節器１７８が接続される。温度調節器１７８に代えて、温度制御部１０６（図７参照）を備えてもよい。
【0211】
また、第５の駆動セル１００Ｋは、不図示のバッテリを備える。第５の予備セル１００Ｌの構成は、第５の駆動セル１００Ｋの構成と同様である。
【0212】
ステージコントローラ１７６は、ステージ１５４を制御する。ここでは、ステージ１５４は不図示のアクチュエータを含み、ステージコントローラ１７６は不図示のアクチュエータを制御することで、載置台１５８の移動を制御する。
【0213】
１１．２ 動作
固体レーザシステム１Ｂの動作について説明する。
固体レーザシステム１Ｂの動作について説明する。
【0214】
第５の駆動セル１００Ｋの第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆと、第５の予備セル１００Ｌの第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆとの温度をそれぞれ既定のステップで１２０℃に昇温し、既定の時間、ガス流量で保持する。
【0215】
この状態で、第５の駆動セル１００Ｋによって波長変換を行う。即ち、固体レーザシステム１Ｂは、ステージコントローラ１７６によりステージ１５４を制御して、図１７に示すように第５の駆動セル１００Ｋをレーザ光の光路上に配置する。そして、第４のダイクロイックミラー１５２から第５の駆動セル１００Ｋの第２の入射ウィンドウ１７２にパルスレーザ光を入射させる。その結果、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆによって波長変換されたパルスレーザ光が第２の出射ウィンドウ１７４から出射し、波長変換ボックス１６０の第３のウィンドウ１６６から出力される。
【0216】
この間も第５の予備セル１００Ｌの準備をしておく。即ち、第５の予備セル１００Ｌを既定の温度、ガス流量で保持し続ける。
【0217】
図１８は、図１７に示した状態から載置台１５８を移動させた状態を示す図である。第５の駆動セル１００Ｋの第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆのいずれかが寿命を迎えた場合には、第５の予備セル１００Ｌによって波長変換を行う。即ち、固体レーザシステム１Ｂは、ステージコントローラ１７６によりステージ１５４を制御して、図１８に示すように第５の予備セル１００Ｌをレーザ光の光路上に配置する。そして、第４のダイクロイックミラー１５２から第５の駆動セル１００Ｋの第２の入射ウィンドウ１７２にパルスレーザ光を入射させる。その結果、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄ、第９のＣＬＢＯ結晶１３２Ｅ、第１０のＣＬＢＯ結晶１３２Ｆによって波長変換されたパルスレーザ光が第２の出射ウィンドウ１７４から出射し、波長変換ボックス１６０の第３のウィンドウ１６６から出力される。
【0218】
１１．３ 作用・効果
実施形態８に係る固体レーザシステム１Ｂによれば、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄの手前で光路を結合しているため、波長変換用（駆動セル）のＣＬＢＯ結晶とバックアップ用（予備セル）のＣＬＢＯ結晶とをそれぞれ３つ直列に配置することができるので、装置を小型化することができる。
実施形態８に係る固体レーザシステム１Ｂによれば、実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、第８のＣＬＢＯ結晶１３２Ｄの手前で光路を結合しているため、波長変換用（駆動セル）のＣＬＢＯ結晶とバックアップ用（予備セル）のＣＬＢＯ結晶とをそれぞれ３つ直列に配置することができるので、装置を小型化することができる。
【0219】
また、１つのＣＬＢＯ結晶セルにＣＬＢＯ結晶を複数配置するため、ステージや配管の数を少なくすることができ、装置を小型化することができる。さらに、波長変換に使用した後のＣＬＢＯ結晶セルを交換する際に、１つのＣＬＢＯ結晶セルを交換することで複数のＣＬＢＯ結晶を交換できるため、メンテナンスにかかる時間を少なくすることができる。
【0220】
１２．実施形態９
１２．１ 構成
図１９は、実施形態９に係る固体レーザシステム１Ｃの構成を概略的に示す図である。固体レーザシステム１Ｃは、第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍを含む。第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍは、駆動セルであってもよいし、予備セルであってもよい。
１２．１ 構成
図１９は、実施形態９に係る固体レーザシステム１Ｃの構成を概略的に示す図である。固体レーザシステム１Ｃは、第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍを含む。第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍは、駆動セルであってもよいし、予備セルであってもよい。
【0221】
第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍは、カートリッジ接続部１８０が設けられる。カートリッジ接続部１８０は、第１の電源端子１８２、１８４と、第１のガスライン１８６と、を含む。第１の電源端子１８２、１８４は、例えばそれぞれバッテリ１０４の正極と負極とに接続されてもよい。第１のガスライン１８６は、例えばＡｒガス供給管８０であってもよい。
【0222】
また、固体レーザシステム１Ｃは、ステージ１５４の載置台１５８に、固体レーザシステム１Ｃから供給・接続される電気・ガスの配線・接続機構である位置決め接続部１９０が設けられる。位置決め接続部１９０は、第２の電源端子１９２、１９４と、第２のガスライン１９６と、を含む。第２の電源端子１９２、１９４は、例えばそれぞれ外部電源１０８の正極と負極とに接続されてもよい。第２のガスライン１９６は、例えばＡｒガス供給装置８６（図２参照）と連通していてもよい。
【0223】
カートリッジ接続部１８０と位置決め接続部１９０とは、互いに係合することで第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍを載置台１５８に位置決め・固定する機能を備える。
【0224】
１２．２ 動作
固体レーザシステム１Ｃの動作について説明する。
固体レーザシステム１Ｃの動作について説明する。
【0225】
ユーザは、カートリッジ接続部１８０と位置決め接続部１９０とによって載置台１５８に第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍを固定する。第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍが載置台１５８に固定されると、第１の電源端子１８２、１８４と第２の電源端子１９２、１９４とが接続される。これにより、第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍに電力が供給可能になる。また、第６のＣＬＢＯ結晶セル１００Ｍが載置台１５８に固定されると、第１のガスライン１８６と第２のガスライン１９６とが接続される。これにより、第６のＣＬＢＯ結晶セル１００ＭにＡｒガスが供給可能になる。このように、駆動セルや予備セルを固定する際に、固定と同時に駆動セルと予備セルとに電気・ガスラインが接続される。
【0226】
１２．３ 作用・効果
実施形態９に係る固体レーザシステム１Ｃによれば、載置台１５８と駆動セル、載置台１５８と予備セルの固定・位置決め作業が簡易化され、また固定と共に電気・ガスが接続されるため、メンテナンス時間を短縮することができる。
実施形態９に係る固体レーザシステム１Ｃによれば、載置台１５８と駆動セル、載置台１５８と予備セルの固定・位置決め作業が簡易化され、また固定と共に電気・ガスが接続されるため、メンテナンス時間を短縮することができる。
【0227】
１３．電子デバイスの製造方法
図２０は、露光装置２０２の構成を概略的に示す図である。電子デバイスの製造方法は、固体レーザシステム１、エキシマ増幅器２００、露光装置２０２によって実現される。
図２０は、露光装置２０２の構成を概略的に示す図である。電子デバイスの製造方法は、固体レーザシステム１、エキシマ増幅器２００、露光装置２０２によって実現される。
【0228】
エキシマ増幅器２００は、例えばレーザ光を増幅するＡｒＦエキシマレーザ装置である。固体レーザシステム１とエキシマ増幅器２００とで、ハイブリッドレーザ装置を構成する。エキシマ増幅器２００は、固体レーザシステム１から出射されたパルスレーザ光を増幅する。エキシマ増幅器２００によって増幅されたパルスレーザ光は、露光装置２０２に入力され、露光光として用いられる。
【0229】
露光装置２０２は、照明光学系２０４と投影光学系２０６とを含む。照明光学系２０４は、エキシマ増幅器２００から入射したエキシマレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。投影光学系２０６は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された不図示のワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置２０２は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピース上に露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。固体レーザシステム１は、各実施形態で説明した固体レーザシステム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ等であってもよい。
【0230】
１４．その他
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
【0231】
本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】