量子干渉効果を利用したハイブリッド励起真空紫外希ガスエキシマレーザー

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750062
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 河仲 準二 宮崎大学, 工学部, 助手 (50264362)
• Keywords: 真空紫外レーザー / 量子干渉効果 / 希ガスエキシマ / 無声放電 / リソグラフィー光源

Research Abstract

小型・高繰り返し可能な実用的真空紫外レーザーの実現は高機能新材料や半導体産業など近年の先端産業分野で渇望されている。我々は、無声放電励起された希ガスエキシマの1重項-3重項準位間を2波長の高強度レーザー光によって強く結合させ、量子干渉効果を利用して多量の3重項エキシマを1重項を介したレーザー媒質とすることに着目した。本研究は初の実用的な真空紫外レーザーの可能性を(1)無声放電による全希ガスエキシマ数の正確かつ定量的な測定およびその増加(2)量子干渉効果による一重項エキシマの増加の両面から調べた。無声放電による希ガスエキシマ数を増加させるため、薄膜電極の使用により石英放電管と電極との密着性を高くし、均一な高強度パルス放電を行った。密度測定は数値計算と実験結果から求めた。その結果、全エキシマ数は10^<17>cm^<-3>(1重項10^<14>cm^<-3>、3重項10^<17>cm^<-3>)程度あることが分かり、数cm^<-1>の利得に相当するため、放電によって真空紫外エキシマレーザーの実現に十分な密度を達成することに成功した。さらに内部に2つのタングステン線からなる補助電極を挿入し、空間的に安定な放電を得ることに成功した。次に放電部に高強度レーザー光を照射し量子干渉効果の実験を行った。レーザー光の照射後、エキシマ発光強度が一時的に1. 5倍程度増加することが明らかとなった。照射レーザーパラメータ(照射強度、照射光周波数など)を正確に求めることでさらに効率よい1-3重項変換が可能となる。以上より、無声放電と高強度レーザー光を利用した量子干渉効果により小型・高繰り返し可能な真空紫外レーザーの可能性を示した。より詳細な研究により実現は非常に高いと考えられる。

Research Products

• [Publications] Junji Kawanaka: "Improved output characteristics of a vacuum ultraviolet xenon gas jet discharge lamp with a magnetic field" Applied Physics B Lasers and Optics. vol.65. 609-612 (1997)
• [Publications] Wataru Sasaki: "Efficient VUV light sources from rare gas excimers and their applications" XI International Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers and High-Power Laser Conference. SPIE3092. 378-381 (1997)
• [Publications] 窪寺 昌一: "新しい発光形態を持つ真空紫外希ガスエキシマフラッシュランプ" 電気学会論文誌C. vol.117-c. 928-933 (1997)
• [Publications] 緒方 彰: "高性能真空紫外希ガスエキシマ光源の開発" 宮崎大学工学部紀要. vol.26. 89-96 (1997)
• [Publications] 桃北 陽介: "混合希ガスの電子ビーム励起による異種核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. vol.26. 97-102 (1997)
• [Publications] 米谷 保幸: "放電励起希ガスエキシマの発光特性" レーザー学会学術講演会第18回年次大会講演予稿集. 27-27 (1998)
• [Publications] 加来 昌典: "放電励起希ガスエキシマをラマン活性媒質とした真空紫外レーザーの基礎研究" レーザー学会学術講演会第18回年次大会講演予稿集. 29-29 (1998)
• [Publications] 徳永 晋次: "無声放電励起真空紫外希ガスエキシマランプによる有機物質の超微細加工(2)" レーザー学会学術講演会第18回年次大会講演予稿集. 143-143 (1998)
• [Publications] 河仲 準二: "ハイブリッド励起真空紫外レーザーの開発" 第58回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 3. 1029-1029 (1997)
• [Publications] 徳永 晋次: "無声放電励起真空紫外希ガスエキシマランプによる有機物質の超微細加工" 第58回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 3. 1049-1049 (1997)
• [Publications] 池田 雅樹: "レーザー生成プラズマによる希ガスエキシマ発光(2)" 第58回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 3. 1029-1029 (1997)
• [Publications] 井手上 正人: "フェムト秒レーザー生成電子による真空紫外Ar_3エキシマ発光" 第58回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 3. 1029-1029 (1997)
• [Publications] Fujio Shimizu: "Atomic Molecular and Cluster Physics" Narosa Publishing House, 411 (1997)