專利名稱：激光光源裝置及采用該裝置的激光照射設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸出4黃向多模光(transverse-multimode light)的激光光源裝 置以及采用該激光光源裝置的激光照射設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，激光退火技術(shù)已經(jīng)變得普及，在激光退火技術(shù)中用激光照射非 晶硅薄膜以將非晶硅薄膜變成多晶硅薄膜。該工藝是包含在諸如對基板改
性、加工(打孔、切割、焊接等)或使基板曝光(光刻)的激光工藝中的改 性工藝。這種技術(shù)用于例如液晶顯示裝置或者有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置中應(yīng)用 的薄膜晶體管(TFT)的制造工藝。該技術(shù)也用于利用半導(dǎo)體膜的諸如線傳 感器(line sensor)的光學(xué)傳感器、諸如高性能薄膜太陽能電池的光伏發(fā)電 元件或者諸如半導(dǎo)體集成電路(例如，存儲器LSI)的半導(dǎo)體器件的制造工 藝。特別是，在通過給基板施加激光退火的低溫工藝制造由多晶硅或者微晶 硅制作的薄膜的情況下，與非晶硅薄膜相比，可以增加電子遷移率，而保證 了低溫工藝的自由度和基板結(jié)構(gòu)。因此，實現(xiàn)了高速響應(yīng)。
對于光吸收元件，如太陽能電池，通過采用多晶硅或者微晶硅可以使光 的利用效率最大化。例如，太陽能電池構(gòu)造為具有包括多晶硅薄膜和微晶硅 薄膜的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。因此，太陽能電池可以有效吸收具有短波長的太陽光，由 此提高整個電池的效率(參見"OYO BUTURT', a publication of The Japan Society of Applied Physics, Vol. 76, No. 6， 619, 2007 )。
另外，當(dāng)采用激光退火技術(shù)時，可在廉價大面積玻璃或者塑料基板上制 造微晶或者多晶的晶粒而不需要將基板加熱到高溫。因此，可以降低成本， 并且可以提高性能。
在激光退火設(shè)備中，已經(jīng)采用IOOW或者更高脈沖光的氣體激光器或者 受激準(zhǔn)分子激光器。同樣，研究和開發(fā)了基本的高斯光束(fundamental Gaussian beam )的固體激光器和相對小的半導(dǎo)體激光器。然而，為了執(zhí)行激 光退火(ELA)，必須執(zhí)行定期維護(hù)，如經(jīng)常更換氣體、經(jīng)常置換管子和清洗引出窗。另外，脈沖輸出的變化會引起晶粒在退火后變小，并且晶粒直徑 可能變化。結(jié)果，獲得的多晶硅膜遷移率變小。這是因為脈沖光強(qiáng)度的變化 相對于激光平均輸出變化很大，就是說，加工余量相對于平均輸出變化很小。 同樣，硅薄膜對紫外線具有很大的吸收系數(shù)，并且因此只有硅薄膜靠近表面 的部分吸收紫外線。硅薄膜變?yōu)槎嗑Ч?，并且硅薄膜靠近玻璃基板的部分?br> 為微晶珪作為芯(參見"The Review of Laser Engineering", a publication of The Laser Society of Japan, Vol. 34, No. 10, 693， 2006 )
相反，當(dāng)采用固體激光器，更具體地講，采用二次諧波發(fā)生的綠激光器 時，不必像氣體激光器那樣定期維護(hù)。硅薄膜對于不同的照射波長具有不同 的吸收系數(shù)。因此，比紫外線波長更長的綠光到達(dá)薄膜更深的位置。從而， 晶粒的尺寸變大，并且諸如遷移率的薄膜特性可以得到改善(參見"The Review of Laser Engineering", a publication of The Laser Society of Japan, Vol. 34, No. 10, 693,2006)。
此外，提出了這樣的構(gòu)造，其中采用固體激光器，并且除了二次諧波發(fā) 生外，由激光諧振腔振蕩的基波(fundamental wave)部分地透射通過諧振 腔。從而，用薄膜具有很小吸收系數(shù)的基波加熱非晶硅薄膜的較深部分，同 時用薄膜具有很大吸收系數(shù)的二次諧波在表面上熔化非晶硅薄膜(參見曰本 未審查專利申請公開No. 2003-347237 )。

發(fā)明內(nèi)容
日本未審查專利申請公開No. 2003-347237中揭示的方法用于固體激光 器。固體激光器提供的基本高斯光束必須轉(zhuǎn)換成線狀光束，其適合于諸如退 火的工藝。然而，激光束的MM直很小，并且相干性(coherency)很高。因 此，如果用均化器使這些波束均化，則因干擾帶而引起空間強(qiáng)度調(diào)制等發(fā)生。 同樣，空間強(qiáng)度調(diào)制會隨時間而變化，可能的結(jié)果是輸出噪聲。因此，因固 體激光器具有高相干性，高斯光束的固體激光器必須采用幾乎不產(chǎn)生干擾帶 的光學(xué)系統(tǒng)。因此，光程會變得很長，并且設(shè)計自由度會受到限制(參見"The Review of Laser Engineering", a publication of The Laser Society of Japan, Vol., 34， No" 10,693,2006)。
同樣，當(dāng)從激光諧振腔引出基波和二次諧波時，因為激光具有高相干性， 所以基波和二次諧波之間會呈現(xiàn)相位關(guān)系。從而，可能產(chǎn)生空間和時間強(qiáng)度調(diào)制噪聲。此外，當(dāng)采用基波和二次諧波時，因為波長轉(zhuǎn)換效率與基波的功 率密度成比例，并且波長轉(zhuǎn)換的輸出相對于基波輸出是非線性的，所以轉(zhuǎn)換 效率朝著基波束的中間增加，并且因此光束直徑在波長轉(zhuǎn)換后變得小于基波 的光束直徑。高斯光束的特征在于光束聚集的光束直徑隨著其波長的減小而 變得更小。結(jié)果，當(dāng)高斯光束簡單地轉(zhuǎn)換成線狀光束時，二次諧波在縱向方 向上會變得更小。當(dāng)用二次諧波照射硅薄膜時，需要復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計以在縱 向方向上保持工藝均一性。此外，當(dāng)激光退火應(yīng)用于大的基板時，只要輸出 高，就能提高產(chǎn)率，且降低成本。然而，因為即使具有幾瓦特輸出的二次諧 波固體激光器也具有^f艮大的尺寸，難于在基板上的位置設(shè)置用于激光退火的 光源，并且難于設(shè)置彼此平行的多個光源。
根據(jù)這樣的情況，所希望的是提供緊湊、高效的激光光源裝置，以提供 穩(wěn)定和均勻的光束圖形和光束強(qiáng)度，并且提供采用該激光光源裝置的激光照 射設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，激光光源裝置包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光； 多個諧振腔鏡，限定諧振腔，該諧振腔鏡的至少一部分將光輸出到外部，其 中該輸出光具有多個波長；激光介質(zhì)，設(shè)置在該諧振腔中，該激光介質(zhì)用從 該泵浦光源發(fā)射的該橫向多模光泵浦；以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在該諧振腔 中，該波長轉(zhuǎn)換元件用在該激光介質(zhì)由振蕩獲得的基波的橫向多模線狀光束 照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波(converted wave )的線狀光束。
同樣，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，激光照射設(shè)備包括激光光源裝置和 工作臺。該激光光源裝置包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光；多個諧振腔鏡， 限定諧振腔，該諧振腔鏡的至少一部分將光輸出到外部，其中該輸出光具有 多個波長；激光介質(zhì)，設(shè)置在該諧振腔中，該激光介質(zhì)用從該泵浦光源發(fā)射 的該橫向多模光泵浦；以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換 元件用在該激光介質(zhì)由振蕩獲得的基波的橫向多模線狀光束照射，并且輸出 轉(zhuǎn)換波的線狀光束。該工作臺上安裝要用輸出到該諧振腔外部的激光照射的 物體。
如上所述，對于該激光光源裝置和該激光照射設(shè)備，激光介質(zhì)用橫向多 模光泵浦，并且波長轉(zhuǎn)換元件用在激光介質(zhì)通過振蕩獲得的基波的橫向多模 線狀光束照射。然后，輸出用波長轉(zhuǎn)換元件通過轉(zhuǎn)換獲得的轉(zhuǎn)換波的線狀光 束。特別是，不同波長的光，例如，具有不同波長的基波和轉(zhuǎn)換波或者二次諧波或者三次諧波的光，透射通過諧振腔鏡或者諧振腔中折回反射部分之 一，并且輸出到外部。
對于該構(gòu)造，所獲得的輸出光是橫向多模光，通過以橫向多模光泵浦激 光介質(zhì)而獲得。橫向多模光具有很低的相干性，并且很少因干擾帶而發(fā)生空
間強(qiáng)度調(diào)制。同樣，因為橫向多模的重疊小，所以通過模式之間和頻發(fā)生(sum frequency generation)的非線性耦合顯著減少。因此，可以防止或者減少空 間強(qiáng)度調(diào)制隨時間變化和導(dǎo)致輸出的噪聲。此外，橫向多模因低相干性而提 供穩(wěn)定性和均勻性。因此，不必附加光學(xué)部件來實現(xiàn)穩(wěn)定性可均勻性。激光 光源裝置的構(gòu)造可以簡化且減少尺寸。此外，不必用于減少干擾帶的復(fù)雜光 學(xué)系統(tǒng)。因此，可以減少激光照射設(shè)備的尺寸。
對于本發(fā)明的實施例，可以實現(xiàn)提供穩(wěn)定和均勻的光束圖形和光束強(qiáng)度 的緊湊并高效率激光光源裝置和釆用該激光光源裝置的激光照射設(shè)備。


圖1A和1B是簡要地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖； 圖2A和2B是筒要地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖； 圖3A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例從激光光源裝置輸出光示例的
光束圖形的平面圖，而圖3B圖解了在發(fā)射光束時的時間改變的示例；
圖4A和4B圖解了采用高相干光源并且結(jié)合不同波長光時波長的幅度
改變；
圖5A和5B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖6是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖7是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造8A和8B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖9A和9B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖10是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖11是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖12A至12D是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光照射設(shè)備的構(gòu)造圖13A和13B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光照射設(shè)備的構(gòu)造圖14A和14B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光照射設(shè)備的構(gòu)造和圖15A和15B是簡要示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光照射設(shè)備的構(gòu)造圖。
具體實施例方式
下面，將描述實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明并不限于這些實 施例。第一實施例
圖1A、 1B、 2A和2B簡要地圖解了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的激光光源 裝置的構(gòu)造。該實施例的激光光源裝置采用線性橫向多模光。光的縱向方向 表示Y方向，其短軸方向表示Z方向，光前進(jìn)的方向表示X方向。圖1A和 2A是沿著X-Y平面剖取的構(gòu)造圖，而圖1B和2B是沿著X-Z平面剖取的構(gòu) 造圖。
參考圖1A、 1B、 2A和2B，激光光源裝置100包括泵浦光源1，例如激 光二極管陣列，輸出橫向多模泵浦光。準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)2和3以及聚光透鏡4 設(shè)置在泵浦光源1的發(fā)射光程上。設(shè)置用作諧振腔鏡的反射膜5、激光介質(zhì) 6和用于折回諧振光程的反射部分8。波長轉(zhuǎn)換元件10和具有波長選擇膜11 的諧振腔鏡12設(shè)置在折回反射部分(reflecting portion for bending) 8的反射 光程上。由諧振腔鏡5、反射部分8和諧振腔鏡12形成的光程限定了諧振腔 30。
從諸如激光二極管的泵浦光源1發(fā)射的橫向多模光由準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)2和 3以及聚光透鏡4成形為適當(dāng)?shù)墓馐鴪D形。盡管沒有示出，但是如果需要， 光通過四分之一波板等沿著波長轉(zhuǎn)換方向指向適當(dāng)?shù)钠穹较?，例如由箭頭 Pl至P3所示。用橫向多模光泵浦激光介質(zhì)6,并且基波的橫向多模線狀光 束在由多個諧振腔鏡5和12限定的諧振腔30中振蕩。波長轉(zhuǎn)換元件10以 基波照射，并且產(chǎn)生諸如二次諧波的轉(zhuǎn)換波L2的線狀光束。
在該實施例中，基波的線狀光束表示具有水平長橢圓光束圖形的基波。 例如，光的橢圓光束圖形的主、次軸比(縱橫比)相對較高，比如約為10 或者更大。在沿著橫向多模光的縱向方向和圖1A和2A所示的泵浦光行進(jìn) 方向的截面中，光束B的截面圖形具有橫向多^^莫的平滑圖形。在沿著橫向多 模光的短軸方向和圖1B和2B所示的泵浦光行進(jìn)方向的截面中，光束B的 截面圖形在基本高斯平面中具有基本上圓形形狀。
現(xiàn)在，將描述應(yīng)用于該實施例的激光光源裝置100中的激光介質(zhì)6和波長轉(zhuǎn)換元件10的材料等示例。
激光介質(zhì)6采用添加有稀土的固體激光材料。例如，可以采用Nd:YAG、 Nd:YV04、 Nd:GdV04、 Yb:YAG或Yb:YV04，其中釔鋁石榴石(Y3A15012) 摻雜有Nd離子。
波長轉(zhuǎn)換元件10由非線性光學(xué)晶體或者非線性光學(xué)元件形成。例如， 波長轉(zhuǎn)換元件IO用于諸如二次諧波發(fā)生(SHG)或者三次諧波發(fā)生(THG) 的波長轉(zhuǎn)換。作為選擇，波長轉(zhuǎn)換元件10用于和頻發(fā)生(sum frequency generation )、光學(xué)參數(shù)振蕩等。波長轉(zhuǎn)換元件10的材料可以是KTiOP04、 (3-BaB204 (BBO)、 LiB305 (LBO)、 LiTa03或LiNb03,或者所列材料的同 成分組成(congruent composition )、所列材料的化學(xué)計量比組成或者添加有 諸如MgO或ZnO添加劑的材料。
例如，可以采用這樣的晶體材料，如C-LiNb03、 C-LiTa03、 S-LiNb03、 S-LiTa03、 MgO:C-LiNb03、 MgO:C-LiTa03、 ZnO:C-LiNb03或ZnO:C-LiTa03。 作為選擇，可以采用這樣的晶體材料，如MgO:S-LiNb03、 MgO:S-LiTa03、 ZnO:S-LiNb03或ZnO:S-LiTa03。
仍可作為選擇的是，可以采用施加極化處理(poling processing )的晶體 元件，如PP-C-LiNb03、 PP-C-LiTa03、 PP-S-LiNb03 (PPSLN)、 PP-S-LiTa03 (PPSLT)、 PP-MgO:C-LiNb03或PP-MgO:C-LiTa03。還可作為選擇的是， 可以采用這樣的晶體元件，如PP-ZnO:C-LiNb03 、 PP-ZnO:C-LiTa03 、 PP-MgO:S-LiNb03、 PP-MgO:S-LiTa03、 PP-ZnO:S-LiNb03、 PP-ZnO:S-LiTa03 或PP-KTiOP。4。這里，"C"表示"同成分組成","S"表示"化學(xué)計量比組成"， 并且"PP"表示"周期極化"。
具有周期極化結(jié)構(gòu)的非線性光學(xué)晶體比過去的非線性光學(xué)晶體具有更 大的非線性光學(xué)常數(shù)。提供了高轉(zhuǎn)換效率，并且通過晶片形成工藝技術(shù)的批 量生產(chǎn)是可行的，導(dǎo)致降低成本。特別是，當(dāng)例如通過氣相傳輸平衡(VTE) 獲得的周期極化的化學(xué)計量比鉭酸鋰(PPSLT)用作具有周期極化結(jié)構(gòu)的非 線性光學(xué)材料時，與同成分組成相比，改善了光折射抵抗性(photorefractive resistance)。該材料提供具有長期可靠性和高轉(zhuǎn)換效率的器件。可以穩(wěn)定地 提供幾瓦或者更高的高輸出光(二次諧波光等)。
當(dāng)在諧振腔30中設(shè)置采用上述非線性光學(xué)晶體或非線性光學(xué)元件的波 長轉(zhuǎn)換元件10時，可以利用封入諧振腔30中的高功率密度的振蕩光。從而可以提供高效率的波長轉(zhuǎn)換。當(dāng)在諧振腔30外部設(shè)置非線性光學(xué)晶體或非
線性光學(xué)元件時，為了高效率轉(zhuǎn)換必須執(zhí)行脈沖振蕩。相反，當(dāng)在諧振腔30
中設(shè)置非線性光學(xué)晶體或非線性光學(xué)元件時，甚至對于連續(xù)波振蕩，也可以 得到高效率轉(zhuǎn)換。
在圖1A、 1B、 2A和2B所示的示例中，在限定諧振腔30的諧振腔鏡5 和12之間設(shè)置反射部分8，例如，該反射部分8是折回光程的凹面鏡。因為 采用折回諧振光程的結(jié)構(gòu)，所以激光光源裝置IOO可以減小尺寸。
同樣，基波的橫向多模線狀光束的縱向方向設(shè)置為基本上與設(shè)置在諧振 腔30中的反射部分8的入射面垂直，也就是由包括入射光束和反射光束的 折回光程限定的平面。
在采用例如橫向多?；ň€狀光束的激光光源裝置中，在為了減小尺寸 將反射部分8設(shè)置在諧振腔30中的情況下，設(shè)置基波的縱向方向為沿著反 射部分8的入射面會降低關(guān)于線狀光束的縱向方向的空間對稱性。由此，難 于改善輸出光的均勻性和穩(wěn)定性。
相反，設(shè)置基波的縱向方向到基本上垂直于反射部分8的折回光程的平 面可以保持關(guān)于基波的縱向方向空間對稱性。從而波長轉(zhuǎn)換元件10轉(zhuǎn)換的 轉(zhuǎn)換波可以關(guān)于縱向方向空間對稱?？梢苑乐馆敵龉獠粚ΨQ和不均勻，導(dǎo)致 輸出光的對稱化和均勻化。
在圖1A、 1B、 2A和2B所示具有上述結(jié)構(gòu)的激光光源裝置100中，可 以給諧振腔鏡5或12或者折回反射部分8施加波長選才奪膜等，以實現(xiàn)對轉(zhuǎn) 換的波的高透射率。從而，轉(zhuǎn)換的波如箭頭L2所示輸出到外部。轉(zhuǎn)換的波 是橫向多模光，為低相干性的光束。采用積分儀光學(xué)系統(tǒng)(未示出)，該光 束可以易于轉(zhuǎn)換為具有禮帽外形的光束，即在縱向方向上具有基本上均勻強(qiáng) 度分布的光束。轉(zhuǎn)換的波用作退火光源，由此執(zhí)行在強(qiáng)度上減少空間和時間 變化的退火。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)換的波用于薄膜晶體管(TFT)的多晶硅或者微晶 硅工藝時，如果光束內(nèi)的激光束強(qiáng)度均勻，則Si基板的晶粒尺寸變化可以 減少。因此，可以提供高遷移率的TFT。
因為激光光源裝置獲得的輸出光是橫向多模光，所以減少了橫向模式之 間的模式外形的重疊的減少可以防止內(nèi)部諧振波長轉(zhuǎn)換裝置中模間非線性 耦合(inter-mode nonlinear coupling )引起的模式竟?fàn)幍牡湫蛦栴}。因此，不 必通過諸如增加諧振腔的長度或者采用諸如四分之一 波板或者雙折射濾光
ii器的波長選擇元件的其它方法來解決模式竟?fàn)?。因此，可以提供具有減少噪 聲和穩(wěn)定輸出的激光光源裝置而不增加尺寸或者復(fù)雜化。
在該實施例的激光光源裝置100中，諧振腔鏡12可以優(yōu)選構(gòu)造為具有 減少的反射率，以例如在0.5°/。至1%范圍內(nèi)的透射率略微透射基波。對于該
反射率的設(shè)定，在諧振腔30中振蕩的高功率的部分引出到諧振腔30的外部。 從而，除了轉(zhuǎn)換的波外，基波如箭頭Ll所示輸出到外部，并且它用作例如 上述退火的光源'諧振腔30中的基波功率典型地高于轉(zhuǎn)換波幾個量級的幅 度。取出部分基波功率引起的諧振腔的損失非常小。盡管輸出減少了一定量， 但是轉(zhuǎn)換波仍可以有效地取出。因此，如果為基波設(shè)定適當(dāng)?shù)耐干渎剩梢?以適當(dāng)?shù)谋壤〕龌ê娃D(zhuǎn)換波。
在圖1A和1B所示的示例中，由凹面鏡形成的折回反射部分8對于轉(zhuǎn) 換波是高透射性的，并且對基波是高反射性的，以通過反射部分8將從波長 轉(zhuǎn)換元件IO發(fā)出轉(zhuǎn)換波輸出到外部。相反，靠近波長轉(zhuǎn)換元件IO設(shè)置的諧 振腔鏡12的波長選擇膜11對轉(zhuǎn)化波是高反射性的，并且部分透射基波，以 在與轉(zhuǎn)換波方向相反的方向輸出基波。對于這樣的構(gòu)造，在不同的方向上可 以取出兩種波長的光。
相反，在圖2A和2B所示的示例中，不同波長的光，在此情況下是基 波和轉(zhuǎn)換波，在相同的方向上輸出。參考圖2A和2B，從泵浦光源l入射光 的諧振腔鏡5和折回反射部分8對于基波是高反射性的?？拷ㄩL轉(zhuǎn)換元件 10的諧振腔鏡12,特別是波長選擇膜ll，對于轉(zhuǎn)換波是高透射性的，并且 部分透射基波。在此情況下，兩種不同波長的光可以由諧振腔鏡12在箭頭 U和L2所示的方向:f又出。
當(dāng)采用諸如周期極化的非臨界相位匹配(noncritical phase matching )或 者準(zhǔn)相位匹酉己(quasi phase matching )的波長轉(zhuǎn)換晶體時，基波和轉(zhuǎn)換波具 有相同的能量傳播方向。換言之，當(dāng)采用使用雙折射的典型臨界相位匹配的 波長轉(zhuǎn)換元件時，基波和轉(zhuǎn)換波因走離效應(yīng)(effect of walk-off)而具有不同 的能量傳播方向。相反，當(dāng)釆用準(zhǔn)相位匹配的波長轉(zhuǎn)換晶體時，糾正基波和 轉(zhuǎn)換波的光學(xué)軸之間的偏移的光學(xué)系統(tǒng)不必提供。兩種波長的光可以同軸使 用。當(dāng)兩種波長用作激光退火光源時，因為方便了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，所以這 對市場是有利的。當(dāng)采用具有較大晶體長度的波長轉(zhuǎn)換晶體時，可以獲得較 高的轉(zhuǎn)換效率。參考圖2A和2B所示的示例，當(dāng)在相同的方向上輸出基波和轉(zhuǎn)換波時， 可以獲得下面的優(yōu)點。當(dāng)在相同的方向上輸出這樣具有不同波長的光時，該 光在波長轉(zhuǎn)換的上游和下游位置上可以具有不同的光束直徑。因此，在短軸 方向上聚集的基波和轉(zhuǎn)換波彼此重疊的光束的平面形狀具有這樣的圖案，轉(zhuǎn) 換波的光束B2設(shè)置在基波的光束B1的短軸方向的中間部分，如圖3A所示。 在圖3A中，基波和轉(zhuǎn)換波的光束圖形圖示為接近矩形的圖形。該圖形可以 由諸如關(guān)于長軸方向的積分儀(integrator)的光學(xué)系統(tǒng)易于提供。
更具體地講，波長轉(zhuǎn)換效率典型地與基波的功率密度成比例。在基波為 高斯模式的線狀光束的短軸方向上，轉(zhuǎn)換效率在基波光束的中間最高。轉(zhuǎn)換 效率沿著高斯圖形朝著光束的周邊減小。因此，光束直徑可以變得在轉(zhuǎn)換波 的光束短軸方向上減少。此外，受衍射限制的光束直徑可以根據(jù)波長變化。 具有長波長的光和具有短波長的光具有不同的光束圖形。長波長光的光束圖 形包含短波長光的光束圖形。在該實施例中，橫向多模波轉(zhuǎn)換施加在長軸方 向上?；ǖ墓馐鴪D形是平滑的圖形，其接近于禮帽(top-hat)圖形，而不 是高斯圖形。轉(zhuǎn)換效率的分布也呈現(xiàn)為接近禮帽形狀的平滑圖形。
而且，基波的衰減具有接近于禮帽圖形的形狀，同樣導(dǎo)致諸如二次波的 轉(zhuǎn)化波的光束圖形接近于與基波等尺寸的禮帽形狀。如上所述，采用橫向多 模的基波和轉(zhuǎn)換波的長軸光束直徑彼此沒有顯著不同，并且基本上可以具有 基波和轉(zhuǎn)換波的均一圖形。因此，光束圖案變?yōu)槿鐖D3A所示的示例。
基波和轉(zhuǎn)換波結(jié)合的光束在如箭頭m所示的短軸方向上相對于位置P 移動。此時，參考圖3B,當(dāng)水平軸表示位置P上的時間時，偏移會呈現(xiàn)在 基波的強(qiáng)度變化Im和轉(zhuǎn)換波的強(qiáng)度變化lB2之間。就是說，通過結(jié)合基波和 轉(zhuǎn)換波，并且在短軸方向上移動聚焦的直線橫向多模光束，盡管基波和轉(zhuǎn)換 波的照射同時執(zhí)行，但是基波和轉(zhuǎn)換波可以以時間延遲照射而在位置P發(fā) 出。
如上所述，對于該實施例的激光光源裝置，結(jié)合基波和轉(zhuǎn)換波的線狀光 束在垂直于直線方向(縱向方向)的方向上掃描作為照射目標(biāo)的基板。因此， 可以提供諸如均勻激光退火的工藝。同樣，因為基波短軸方向上的光束直徑 大于轉(zhuǎn)換波的短軸方向上的光束直徑，所以諸如Si基板的基板可以預(yù)加熱 或者緩慢冷卻。通過利用該實施例的激光光源裝置的低相干性，即使在由諸 如復(fù)眼透鏡(fly-eyelens)的積分儀提供均勻禮帽形狀后，也可以獲得這樣的伊C點。
對于該實施例，盡管執(zhí)行同時照射而沒有用于光程差異的復(fù)雜光學(xué)系 統(tǒng)，不同波長的光照射的時間可以彼此錯開來執(zhí)行延時照射。在該實施例的
光相對于諸如半導(dǎo)體基板的基板的移動方向而易于以所希望的時間差發(fā)射。
同樣，在該實施例的激光光源裝置中，因為采用直線橫向多模光束，所 以可以實現(xiàn)低相干性。即使在多個基波和多個轉(zhuǎn)換波同軸傳播時，相干性也 幾乎不發(fā)生在基波中和轉(zhuǎn)換波中，并且相干性幾乎不發(fā)生在基波和轉(zhuǎn)換波之 間。此外，相位關(guān)系幾乎不產(chǎn)生，強(qiáng)度變化噪聲或者光束圖形變化幾乎不出 現(xiàn)。
在高相干性光的情況下，當(dāng)結(jié)合不同波長的光時，產(chǎn)生如圖4A和4B 所示的周期結(jié)構(gòu)和周期破壞。圖4A圖解了相位在某些點上對準(zhǔn)的示例。圖 4B圖解了相位沒有對準(zhǔn)的示例。在這些示例中，最大振幅出現(xiàn)在圖4B中。
當(dāng)結(jié)合高相干性光時，如果一個波長是另一個波長的兩倍(一半)，如 激波和二次諧波之間的關(guān)系，則周期強(qiáng)度變化的圖案會不因相干性而是因相
位關(guān)系而呈現(xiàn)。如果不同波長的光用于不同作用的工藝，則周期強(qiáng)度變化的 圖案不是重要問題。然而，如果期待協(xié)同作用效果，則周期強(qiáng)度變化會影響 工藝。例如，關(guān)于在薄膜晶體管的Si晶化工藝中應(yīng)用于退火等，周期強(qiáng)度 變化的圖案可以引起晶粒變化。
相反，在該實施例中，因為結(jié)合了用橫向多模光泵浦的橫向多?；ê?轉(zhuǎn)換的波，所以因兩個波長之間的相位關(guān)系引起的變化可以顯著減小。就是 說，在該實施例的激光光源裝置中，通過采用橫向多模光，由于低相干性的 作用，通過利用積分儀光學(xué)系統(tǒng)等可以易于獲得具有均勻禮帽光束圖形的兩 個波長的光。遺憾的是，在過去由兩波長的激光器不能獲得具有均勻禮帽光 束圖形的兩個波長的光，也就是，因為兩波長激光器具有高相干性，所以在 兩波長激光器中，結(jié)合并輸出由單^^莫光源通過波長轉(zhuǎn)換工藝獲得的基波和諧 波。
在圖1A和1B所示的示例中，諸如從波長轉(zhuǎn)換元件10沿著諧振光程發(fā) 射到兩側(cè)的二次諧波的轉(zhuǎn)換波之一被折回。就是說，在圖1A和1B所示的 示例中，轉(zhuǎn)換波由諧振腔鏡12反射，結(jié)合兩個轉(zhuǎn)換波，并且結(jié)合的波輸出 到外部。通過折回和輸出而輸出到兩側(cè)的轉(zhuǎn)換波之一，可以提高光利用效率。此時，如果在相干長度內(nèi)結(jié)合轉(zhuǎn)換波，則會由相干性改變光束圖形并增 加噪聲。在此情況下，轉(zhuǎn)換波之一會取出到諧振腔的外部，該取出的波會通 過諸如設(shè)置在外部的凹面鏡的反射部分，也就是通過外部反射部分，傳播時
間相干長度(temporal coherence length)的距離或者更大，然后該波會返回 到諧振腔的內(nèi)部。 一個轉(zhuǎn)換波傳播時間相干長度或者更大，然后其它轉(zhuǎn)換波 與該一個轉(zhuǎn)換波重疊，再然后該些轉(zhuǎn)換波在相同的方向上取出。因此，可以 防止光束圖形因相干性而改變，并且可以減少噪聲。同樣，在圖2A和2B 中，通過高透射率的反射部分8損耗的轉(zhuǎn)換波(稍后描述)可以再利用。
圖5A和5B是簡要示出提供外部反射部分的實施例的構(gòu)造圖。與圖1A 和1B所示的示例相類似，基波和轉(zhuǎn)換波在不同方向上輸出。參考圖5A和 5B，相同的附圖標(biāo)記指代與圖1A和1B相對應(yīng)的部件，并省略冗余的描述。 在圖5A和5B中，靠近波長轉(zhuǎn)換元件10的諧振腔鏡12對于轉(zhuǎn)換波不是高 反射性的而是高透射性的。例如，由凹面鏡形成并且設(shè)置在諧振腔外部的外 部反射部分13設(shè)置在激光光源裝置100中時間相干長度或者更大的距離處。 外部反射部分13對于基波是高透射性的，并且對轉(zhuǎn)換波是高反射性的。對 于該結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換波可以與波長轉(zhuǎn)換元件10中產(chǎn)生的朝著折回反射部分8的 轉(zhuǎn)換波相結(jié)合。因為凹面鏡用于外部反射部分13,所以兩個轉(zhuǎn)換波可以具有 類似的光束圖形和束腰位置。
圖6與圖2A和2B相類似示出了在相同的方向上輸出基波和轉(zhuǎn)換波的 情況。參考圖6，相同的附圖標(biāo)記指代圖2B中相對應(yīng)的部件，并且省略冗 余的描述。如圖6所示，在該示例中，折回反射部分8是凹面鏡，對于轉(zhuǎn)換 波是高透射性。外部反射部分18是凹面鏡，設(shè)置在反射部分8的外部，并 且對于轉(zhuǎn)換波是高反射性的。在此情況下，從波長轉(zhuǎn)換元件IO朝著反射部 分8發(fā)射的轉(zhuǎn)換波取出到諧振腔30的外部，由外部反射部分18反射，返回 到諧振腔30之內(nèi)，并且再一次入射在波長轉(zhuǎn)換元件10上。然后，返回的轉(zhuǎn) 換波與在相反方向上即向著諧振腔反射鏡12從波長轉(zhuǎn)換元件IO發(fā)射的轉(zhuǎn)換 波結(jié)合。結(jié)合的波以與基波的方向相同的方向從諧振腔鏡12輸出到外部。
如圖6所示，外部反射部分18可以是凹面鏡等，其設(shè)置在諧振腔30的 外部，并且對于轉(zhuǎn)換波是高反射性的。作為選擇，如圖7所示，反射部分28 可以設(shè)置在諧振腔30中，使得反射部分28的后表面為凸起的，并且對轉(zhuǎn)換 波為高反射的。為了進(jìn)一步有效減少相干性，轉(zhuǎn)換波的兩個光束可以以空間略微偏移的 方式結(jié)合。特別是，通過從光學(xué)軸移動諸如凹面鏡的外部反射部分，該些波 可以在彼此移動空間相千長度或者更大后結(jié)合。外部反射部分可以是兩個平 面鏡或者棱鏡。
為了可靠減少諧波的相干性且獲得穩(wěn)定輸出所必需的空間移動可以典 型地根據(jù)激光的縱向和橫向模式的數(shù)目、激光的特性和轉(zhuǎn)換波的應(yīng)用(也就 是要應(yīng)用到的光學(xué)設(shè)備的類型)而變化。概括地講，該光束移動可以是通過 減少干涉帶的可見性(千涉帶的對比度)到約lW而獲得的值，該干涉帶通 過彼此移動光軸而產(chǎn)生，并且相對于兩個轉(zhuǎn)換波束的光軸結(jié)合為彼此相干的 條件而被彼此重疊。就是說，該移動可以至少為空間相干長度。
對于上述構(gòu)造，由波長轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的兩個方向上的轉(zhuǎn)換波和基波的三 個光束通過簡單設(shè)計可以由設(shè)置在諧振腔外部的單個鏡高效率且基本同軸 地取出。
該實施例中基波和轉(zhuǎn)換波的波長由激光晶體及其泵浦波長以及與波長
轉(zhuǎn)換相關(guān)的非線性光學(xué)工藝確定。例如，當(dāng)激光晶體為Nd:YV04晶體，并 且泵浦波長約為808 nm時，基波的波長約為1064 nm。在此情況下，當(dāng)非 線性光學(xué)工藝選擇二次諧波發(fā)生時，轉(zhuǎn)換波的波長約為532 nm。這比幾瓦或 者更高的現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器輸出提供的波長更短。
典型地，物體的吸收隨著波長朝著吸收邊變短而增加。這也適用于材料 的吸收系數(shù)，例如作為諸如激光退火工藝目標(biāo)的非晶硅。因此，因為532 nm 波長短于現(xiàn)有的高輸出半導(dǎo)體激光的波長，所以轉(zhuǎn)換波被大量吸收。因此， 那部分非晶硅的溫度有效地增加。轉(zhuǎn)換波比波長1064 nm的基波加熱Si更
加有效。然而相反的是，1064nm波長的吸收系數(shù)很小，基波穿入晶體的深 度方向。就是說，基板以與轉(zhuǎn)換波的情況相比較大的深度被緩慢加熱，可以 防止由轉(zhuǎn)換波的吸收產(chǎn)生的熱量消散。
在一維橫向多模的短軸方向上，基波的光束直徑較大。因此，用波長為 532 nm的光照射并且溫度升高的位置的前側(cè)和背側(cè)的區(qū)域和深度方向的區(qū) 域用波長1064nm的光緩慢加熱。除了預(yù)加熱和緩慢冷卻作用外，可以實現(xiàn) 防止吸收產(chǎn)生的熱消散的優(yōu)點。因此，可以實現(xiàn)有效且高效的激光退火工藝。 同樣，可以實現(xiàn)激光退火工藝的均勻性和產(chǎn)率增加。此外，可以防止因熱膨 脹的差異引起的變形。
16應(yīng)當(dāng)注意的是，激光晶體、波長轉(zhuǎn)換晶體、諧振腔構(gòu)造(諧振腔鏡的數(shù) 量、它們的設(shè)置和它們的曲率半徑)不限于上面實施例中的描述和附圖所示。 只要采用適當(dāng)?shù)牟牧虾蜆?gòu)造，就可以提供短波和長波結(jié)合的激光光源。
在該實施例中，以激光諧振腔的振蕩可以是連續(xù)波振蕩。對于該構(gòu)造， 可以避免采用脈沖振蕩的受激準(zhǔn)分子激光器所產(chǎn)生的脈沖中能量的變化，并 且可以獲得具有高時間均勻性的光束。當(dāng)采用受激準(zhǔn)分子激光器時，為了避 免因能量變化引起的工藝變化，設(shè)定脈沖重復(fù)率以均等化。重復(fù)率限制掃描 速度。然而，對于該實施例，不必限制，并且可以如愿地選擇掃描速度。同 樣，因為激光具有4艮小的輸出變化，所以可以通過增加平均晶粒直徑來增加 比如遷移率的特性，并且特性的變化可以通過減少晶粒直徑的變化而減少。
P]第二實施例
接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的激光光源裝置。圖8A和8B 是簡要示出根據(jù)第二實施例的激光光源裝置的構(gòu)造圖。
在該實施例中，諸如Q開關(guān)元件或可飽和吸收體(saturable absorber) 的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一實施例的激光光源裝置中。作為選擇，在該實施 例中，直接調(diào)制給諸如激光二極管的泵浦光源施加的電流。對于該構(gòu)造，來 自諧振腔的基波和轉(zhuǎn)換波取出為激光振蕩光。在圖8A和8B中，相同的附 圖標(biāo)記指代與圖1A.和1B對應(yīng)的部件，并且省略冗余的描述。圖8A和8B 示出了這樣的示例，其中由Q開關(guān)元件或者如Cr:YAG的透射可飽和吸收體 形成的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)20設(shè)置在諧振腔30中的激光介質(zhì)6和反射部分8之間。 關(guān)于脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)，由半導(dǎo)體制作的可飽和吸收體可以粘合到反射部分8或 諧振腔鏡12的反射面等的任何一個。
波長轉(zhuǎn)換效率隨著基波的功率密度變高而變高。例如，在基波衰減可忽 略的低轉(zhuǎn)換效率區(qū)域中，效率與基波的功率密度成比例地增加。因此，靠近 脈沖光峰值位置的轉(zhuǎn)換效率非常高。特別是在激光退火作為目標(biāo)工藝的激光 工藝變?yōu)橐苑逯倒β拭芏雀唔憫?yīng)而不是平均功率密度時，采用脈沖光良好地 進(jìn)行激光退火。在此情況下，在材料相同位置上的脈沖照射次數(shù)可以根據(jù)工 藝的功率密度均勻性而增加和平均。
在該實施例中，當(dāng)僅有轉(zhuǎn)換波輸出到外部且波長選擇膜11對基波為高 反射性時，可以獲得下面的優(yōu)點。因為可以獲得橫向多模的低相干性的轉(zhuǎn)換 波，所以提供的激光光源裝置能夠易于提供禮帽圖形的穩(wěn)定光束。因為采用橫向多模振蕩，所以通過少量的部件提供穩(wěn)定性。因此，可以制造緊湊的激 光光源裝置。對于減少部件的數(shù)量，諧振腔的損耗變小，并且因此可以提供 高效率激光光源裝置。
圖8A和8B示出了附加波長轉(zhuǎn)換元件9設(shè)置在諧振腔30中的示例。波 長轉(zhuǎn)換元件9用基波和轉(zhuǎn)換波照射時產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，如三次諧波。在該實施例 中，以泵浦光從激光介質(zhì)6發(fā)射的光在諧振腔30中振蕩而產(chǎn)生的基波，以 及以基波照射波長轉(zhuǎn)換元件10而產(chǎn)生的諸如二次諧波的轉(zhuǎn)換波都基于脈沖 振蕩，由此具有高峰值功率密度。因此，通過附加設(shè)置適當(dāng)設(shè)計的波長轉(zhuǎn)換 元件9,可以高效率產(chǎn)生諸如三次諧波(和頻)的轉(zhuǎn)換波。
例如，當(dāng)諧振腔中的諧振波長(初始基波)為1064 nm時，諧振腔30 中產(chǎn)生的二次諧波的波長為532 nm。因此，三次諧波相對于初始基波的波長， 也就是諧振腔30中產(chǎn)生的初始基波和二次諧波的和頻波長變?yōu)?55 nm。例 如，激光介質(zhì)6采用Nd:YAG或Nd:YV04, 二次諧波發(fā)生等的初始轉(zhuǎn)換的波 長轉(zhuǎn)換元件10采用MgO-PPSLN或MgO-PPSLT，并且用于產(chǎn)生三次諧波等 的波長轉(zhuǎn)換元件9采用LBO或BBO。對于該構(gòu)造，可以獲得三次諧波，三 次諧波為基波和初始二次諧波發(fā)生的轉(zhuǎn)換波的和頻。波長選擇膜11是對三 次諧波高透射性的。在此情況下，可以實現(xiàn)用于激光退火等具有較短波的光 源。例如，可以以對應(yīng)于TFT基板的硅材料的較大吸收系數(shù)的波長有效地執(zhí) 行晶化。
此時，用于三次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元件9和用于二次諧波發(fā)生的波長 轉(zhuǎn)換元件10可以從靠近諧振腔鏡12的位置開始依次設(shè)置。對于該構(gòu)造，所 產(chǎn)生的二次諧波與行進(jìn)在相同方向上的諧振腔30中的基波結(jié)合，并且因此 而產(chǎn)生三次諧波。所產(chǎn)生的三次諧波沒有入射在用于二次諧波產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn) 換元件10上。因此，用于二次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元件IO可以吸收一定量 的三次諧波。就是說，波長轉(zhuǎn)換元件10的材料可以相對如愿地選擇。另夕卜， 波長轉(zhuǎn)換元件10的波長選擇膜的設(shè)置可以簡化。盡管沒有示出，但是朝著 反射部分8產(chǎn)生的二次諧波由設(shè)置在外部的外部反射部分反射，以反射該二 次諧波，如參考圖6和7所描述。二次諧波可以與朝著諧振腔鏡12產(chǎn)生的 二次諧波結(jié)合，可以入射在用于三次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元件9上，并且可 以結(jié)合。同樣，波長轉(zhuǎn)換元件9和10的位置可以顛倒，諧振腔鏡的透射率 和反射率可以適當(dāng)選擇，并且二次諧波和三次諧波可以從反射部分8輸出。如上所述，在該實施例中，可以通過選擇諧振腔中;f莫直徑的設(shè)計、波長 轉(zhuǎn)換晶體長度、晶體插入位置、脈沖條件和波長選擇膜11的基波的透射率 以適當(dāng)?shù)墓β时容敵龌?、二次諧波和三次諧波。當(dāng)該構(gòu)造應(yīng)用于第一實施
例中所描述的TFT制造工藝中時，可以提供基板的預(yù)加熱和緩慢冷卻作用,. 并且與僅采用基波和二次諧波或者僅采用基波和三次諧波的情況相比，通過 在基板的深度方向上緩慢加熱所產(chǎn)生的熱量可以防止熱量消散。從紅外線區(qū) 域、可見光區(qū)域到紫外線區(qū)域，非晶硅對波長的吸收迅速增加。因此，當(dāng)二 次和三次諧波的波長選4奪為532 nm和355 nm時，預(yù)加熱和緩慢冷變得更加 有效。換言之,因為該工藝采用至少兩個波長，所以在該構(gòu)造應(yīng)用于激光退 火工藝時，晶粒的均勻化可變得更加有效。結(jié)果，可以提高作為目標(biāo)的TFT 的特性。在采用多個波長時，通過適當(dāng)選擇照射光的波長和波長間的光量比， 該工藝可以根據(jù)基板材料的預(yù)期初始狀態(tài)和預(yù)期形式進(jìn)行優(yōu)化。
該實施例中的波長轉(zhuǎn)換元件涉及上述中二次諧波發(fā)生和三次諧波發(fā)生 的不同元件。然而，該些元件可以是相同的波長轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)采用準(zhǔn)相位匹 配的波長轉(zhuǎn)換元件由單晶體形成時，可以為對準(zhǔn)相位匹配提供兩個或者更多 類型的極化周期，由此用單一元件提供兩個波長轉(zhuǎn)換工藝。例如，周期極化 結(jié)構(gòu)的節(jié)距(pitch)可以設(shè)定為對應(yīng)于波長轉(zhuǎn)換元件10的靠近反射部分8 的前半部分中用于二次諧波發(fā)生的準(zhǔn)相位匹配，并且周期極化結(jié)構(gòu)的節(jié)距可
以設(shè)定為對應(yīng)于與前半部分相反的后半部分中用于三次諧波發(fā)生的和頻發(fā) 生的準(zhǔn)相位匹配。對于該構(gòu)造，可以減少部件數(shù)量，并且可以減少光學(xué)調(diào)整 所必須的時間。
圖8A和8B示出了在諧振腔30中設(shè)置用于三次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元 件的示例。作為選擇，參考圖9A和9B，用于三次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元 15可以設(shè)置在諧振腔30的外部。在該實施例中，采用參考圖1A和1B描述 的第一實施例的構(gòu)造，以產(chǎn)生基波和二次諧波，并且諸如Q開關(guān)或者透射性 可飽和吸收體的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)20設(shè)置在諧振腔30中。脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)20執(zhí) 行脈沖振蕩。因此，通過脈沖振蕩提高了峰值功率密度，所發(fā)射的基波和諧 波被取出到諧振腔30的外部，該波通過聚光透鏡14入射在用于三次諧波發(fā) 生的波長轉(zhuǎn)換元件15上。對于該構(gòu)造，即使在單程和頻發(fā)生的情況下，以 脈沖峰值功率的高轉(zhuǎn)換系數(shù)可以提供相對高效率的轉(zhuǎn)換。
參考圖10，修改方案可以具有與圖8A和8B所示示例相類似的構(gòu)造，
19其中產(chǎn)生二次和三次諧波。然而，僅基波可以在不同的方向上被諧振腔鏡12
反射。在圖10中，相同的附圖標(biāo)記指代與圖8B相對應(yīng)的相同部件，并且省 略冗余的描述。在此情況下，諧振腔鏡12反射的基波入射在由反射性Q開 關(guān)元件或可飽和吸收體形成的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)21上，并且再一次反射到諧振 腔鏡12。在此情況下，只有兩種類型的二次和三次諧波的轉(zhuǎn)換波可以取出到 外部。
此外，由反射性Q開關(guān)或可飽和吸收體形成的脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)21可以設(shè) 置在如圖8A和8B所示的反射部分8的位置上，以反射基波。波長轉(zhuǎn)換元 件10和波長轉(zhuǎn)換元件9可以設(shè)置在脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)21的下游，從而基波入射 在諧振腔鏡12上。在此情況下，基波以及二次和三次諧波的兩種類型的轉(zhuǎn) 換波可以輸出在與初始泵浦光行進(jìn)方向基本上平行的方向上，如箭頭Ll至 L3所示。參考圖11,脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)21可以設(shè)置在圖8A和8B中的諧振腔 鏡12的位置上以反射基波，波長轉(zhuǎn)換元件10和波長轉(zhuǎn)換元件9可以設(shè)置在 脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)21的下游，并且基波可以入射在諧振腔鏡12上。在圖11中， 相同的附圖標(biāo)記指代與圖8B相對應(yīng)的相同部件，并且省略冗余的描述。
對于圖8A至11所示的實施例，為了三次諧波的產(chǎn)生，基波和二次諧波 可以同軸地入射在波長轉(zhuǎn)換元件上。該實施例適合于和頻發(fā)生。參考圖9A 和9B中的示例，在光束入射在用于三次諧波產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換元件上之前， 當(dāng)光束適當(dāng)成型和聚光時，可以提供充分的波長轉(zhuǎn)換效率。在此情況下，功的值。
內(nèi)部或者外部的用于三次諧波發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換元件。在此情況下，諧振腔30 中產(chǎn)生的二次諧波的線狀光束再利用為基波，并且該再利用基波的二次諧波 提供用于初始基波的四次諧波。例如，當(dāng)諧振腔中的諧振波長(初始基波) 為1064nm，諧振腔中產(chǎn)生的二次諧波的波長為532 nm。因此，相對于初始 基波的四次諧波的波長，即用于諧振腔30中產(chǎn)生的二次諧波的二次諧波的 波長變?yōu)?66 nm。
在該實施例中，盡管兩步波長轉(zhuǎn)換采用脈沖振蕩，但是當(dāng)然可以采用連 續(xù)波振蕩，只要獲得必要的轉(zhuǎn)換效率。 [3]第三實施例接下來，將參考圖12A至15B描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的激光照射 設(shè)備。在每個示例中，可以采用第一和第二實施例的任何一個中描述的激光 光源裝置。該示例可以應(yīng)用于薄膜晶體管(TFT)的非晶硅的激光退火工藝 等。通過用來自激光光源裝置的轉(zhuǎn)換光或者包括轉(zhuǎn)換光和基波光的直線激光 束在短軸方向上執(zhí)行掃描，可以在上述的退火工藝中提供如同緩慢冷卻過程 一樣的所希望的溫度改變過程。就是說，通過采用激光照射設(shè)備作為激光工 藝設(shè)備，可以保持TFT的均勻性，并且可以改善TFT的性能。
圖12A至12D是簡要示出根據(jù)該實施例的激光照射設(shè)備200的構(gòu)造圖。 在每個示例中，采用激光光源裝置100。要用激光照射的物體50 (照射目標(biāo)) 設(shè)置在工作臺60上，并且激光光源裝置IOO設(shè)置在物體50的上方。光學(xué)系 統(tǒng)104可以選擇性設(shè)置在激光光源裝置100和物體50之間。光學(xué)系統(tǒng)104 通過球面或者非球面透鏡、柱面透鏡、如果需要包括積分儀或者這些部件的 組合來適當(dāng)執(zhí)行光束成形。
圖12A和12B示出了這樣的示例，其中在激光光源裝置100上設(shè)置移 動機(jī)構(gòu)(未示出)，從而激光光源裝置100移動在箭頭Ml所示的方向上， 而在工作臺60上固定作為照射目標(biāo)的物體50。圖12C和12D示出了這樣的 示例，其中在工作臺60上設(shè)置移動機(jī)構(gòu)(未示出)，從而工作臺60移動在 箭頭M2所示的方向上。圖12A和12C是沿著線狀光束B的短軸方向的平 面圖。圖12B和12D是沿著該線狀光束的縱向方向的平面圖。圖12A至12D 示出了采用基板51的示例，該基板51具有形成在其表面上的諸如非晶硅的 薄膜52。
當(dāng)設(shè)置這樣的相對運(yùn)動機(jī)構(gòu)時，激光光源裝置IOO可以僅在激光照射工 藝期間設(shè)置在工作臺60的上方；否則，激光光源裝置IOO可以從工作臺60 上方的位置縮回。不執(zhí)行照射時的設(shè)置可以是任何設(shè)置，只要保證諸如基板 的物體50在工作臺60上取放或者維修的可使用性。
對于該實施例，線狀光束具有低相干性，并且通過諸如復(fù)眼透鏡的積分 儀可以易于實現(xiàn)均勻的禮帽圖形。通過用激光在短軸方向上執(zhí)行掃描，可以 對物體50的表面施加均勻的激光退火。結(jié)果，例如，當(dāng)該實施例應(yīng)用于非 晶硅的多晶或者微晶工藝時，可以提供在晶粒的尺寸上減少變化并且具有高 遷移率的TFT。
同樣，該實施例的激光照射設(shè)備是緊湊的和高效率的。因此，參考圖12A至12D，激光光源可以易于設(shè)置在作為照射目標(biāo)的物體50的上方。因此， 參考圖12A和12B，可以執(zhí)行退火而同時移動移動激光光源裝置100，由此 增加設(shè)備設(shè)計的自由度。當(dāng)激光照射應(yīng)用于很大基板時，如果提供很大基板 的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，則雖然必須提供精密的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但是該設(shè)備會增大尺寸。對 于該實施例，激光光源裝置可以減小尺寸，并且因此該激光光源裝置可以提 供有用于掃描的運(yùn)動機(jī)構(gòu)。因此，可以防止整個設(shè)備的尺寸增加。
此外，因為該實施例的激光光源裝置是緊湊的和高效率的，所以可以采 用多個光源裝置，并且可以易于設(shè)置為彼此平行。在該激光照射設(shè)備中，激 光光源裝置可以設(shè)置為在諸如要加工、改性和/或曝光的半導(dǎo)體物體的物體上 方的位置上彼此平行。圖13A和13B是簡要示出激光照射設(shè)備200的構(gòu)造 圖，其中采用兩個激光光源裝置101和102，并且通過偏振分束器103結(jié)合 激光。在圖13A和13B中相同的附圖標(biāo)記指代與圖12A至12D相對應(yīng)的部 件，并且省略冗余的描述。當(dāng)由偏振分束器103結(jié)合激光時，可以通過半波 板(未示出)將激光光源裝置的偏振旋轉(zhuǎn)90度，從而激光的偏振垂直于其 它激光光源裝置的激光的偏振。
同樣，參考圖14A、 14B、 15A和15B，激光照射設(shè)備200可以包括在 線狀光束長軸方向上彼此平行設(shè)置的激光光源裝置100a至100c。激光光源 裝置100a至100c根據(jù)它們的目的可以具有相同的構(gòu)造或者不同的構(gòu)造。就 是說，以兩個或者多個不同波長輸出光的激光光源裝置可以結(jié)合使用。在圖 14A、 14B、 15A和15B中，相同的附圖標(biāo)記指代與圖12A至12D相對應(yīng)的 部件，并且省略冗余的描述。當(dāng)激光照射設(shè)備設(shè)置為彼此平行時，該設(shè)備可 以設(shè)置在如圖14A和14B所示的縱向方向上，或者如圖15A和15B所示的 短軸方向上。圖15A和15B示出了這樣的示例，其中激光的一部分可以與 諸如透鏡陣列的光學(xué)系統(tǒng)105偏心地設(shè)置。照射角度可以適當(dāng)選擇，并且激 光束可以在物體50上彼此重疊。在激光束重疊的情形下，可以提高掃描速 度。因此，提高了工藝產(chǎn)率，即生產(chǎn)節(jié)拍時間(tact time)以類似的方式相 對于激光束不重疊的情形減少。同樣，當(dāng)激光束彼此重疊時，可以提高功率 密度。通過在照射位置上的激光束吸收可以加速溫升，由此通過改善工藝而 提高特性。
如上所述，該實施例用諸如固體激光器而不是氣體激光器的泵浦光源提 供采用內(nèi)部諧振腔波長轉(zhuǎn)換的激光光源裝置。因此，通過利用激光光源裝置作為諸如激光退火的激光照射設(shè)備的光源，相對于受激準(zhǔn)分子激光光源提高 了光源壽命，不需要更換氣體的維修，并且運(yùn)行穩(wěn)定。
該實施例的激光照射設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)不限于退火工藝，而是可以是用激 光的熱、電或化學(xué)改性、加工或者曝光材料的工藝。例如，如果采用連續(xù)波 振蕩，則除了退火外，該構(gòu)造可以應(yīng)用于塑料加工(例如，切割)、半導(dǎo)體 工藝中的光刻曝光或者讀和寫全息圖。如果采用脈沖振蕩，則該構(gòu)造除了退 火外還可以才艮據(jù)脈沖寬度和重復(fù)頻率應(yīng)用于各種加工(沖孔、切割、微加工、 研磨加工等)。所謂激光光刻的工藝也可以采用該構(gòu)造用其光束頂端的熱量。 要用激光束照射的物體可以是各種材料，如金屬、晶體和樹脂。
同樣，在該激光照射設(shè)備中，當(dāng)激光光源裝置的輸出光僅為轉(zhuǎn)換波時， 因為采用具有低相干性的穩(wěn)定橫向多模光，所以得到的激光照射沒有因相干 性引起的噪聲，具有均勻的圖形，并且具有穩(wěn)定性和高效率。例如，當(dāng)該激 光照射設(shè)備應(yīng)用于激光退火而制造硅薄膜晶體管或者諸如太陽能電池或者 LSI的其它半導(dǎo)體薄膜元件時，可以利用進(jìn)入目標(biāo)材料的轉(zhuǎn)換波的波長最大 吸收，多晶硅的尺寸可以是均勻的，并且可以減少遷移率的變化。當(dāng)該技術(shù) 應(yīng)用于改性、加工、曝光材料的工藝時，可以實現(xiàn)具有高效率的穩(wěn)定的激光 照射。
如上所述，在該實施例的激光光源裝置中，波長轉(zhuǎn)換元件設(shè)置在橫向多 模振蕩的固體激光諧振腔中，并且激光介質(zhì)用橫向多模光泵浦，由此振蕩基 波的線狀光束。波長轉(zhuǎn)換元件用基波的線狀光束照射，由此輸出轉(zhuǎn)換波的橫 向多模的線狀光束。結(jié)果，可以獲得下面的優(yōu)點。
1、 因為可以獲得具有低相干性的橫向多模轉(zhuǎn)換波，所以可以實現(xiàn)能易 于提供具有禮帽圖形的穩(wěn)定光束的激光光源裝置。
2、 因為即使以小數(shù)量的部件也可以通過橫向多模振蕩獲得穩(wěn)定性，所 以可以生產(chǎn)緊湊的激光光源裝置。同樣，因為部件的數(shù)量小，所以可以實現(xiàn) 在諧振腔中具有小損耗的高效率激光光源裝置。
同樣，通過使得諧振腔鏡之一透射基波的一部分，基波的線狀光束和轉(zhuǎn) 換波的線狀光束可以同時輸出。結(jié)果，可以獲得下面的優(yōu)點。
3、 因為可以同時獲得具有低相干性的橫向多?；ê娃D(zhuǎn)換波的兩個波
長，所以可以實現(xiàn)能易于提供具有禮帽圖形的穩(wěn)定光束的激光光源裝置，而 在兩個波長之間沒有相干性。
23此外，基波和轉(zhuǎn)換波可以從相同的諧振腔鏡輸出。結(jié)果可以獲得下面的 優(yōu)點。
4、 可以實現(xiàn)這樣的激光光源裝置，其能夠同軸采用基波和轉(zhuǎn)換波，而 沒有用于對準(zhǔn)基波和轉(zhuǎn)換波的傳播光程的附加光學(xué)系統(tǒng)。
同樣，因為從相同的諧振腔鏡發(fā)射的基波和轉(zhuǎn)換波是通過內(nèi)部諧振腔波 長轉(zhuǎn)換獲得直線橫向多模光束，所以可以獲得下面的優(yōu)點。
5、 可以實現(xiàn)這樣的激光光源裝置，其提供的基波在聚光位置上具有在 光束的長軸方向上光束直徑基本上均勻且在短軸方向上光束直徑大于轉(zhuǎn)換 波的光束尺寸。
同樣，沿著諧振光程從波長轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換波之一被取出到諧振腔 的外部，由折回的反射部分返回到波長轉(zhuǎn)換元件，并且與其它轉(zhuǎn)換波一起輸 出。結(jié)果，可以獲得下面的優(yōu)點。
6、 取出由波長轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的高效率轉(zhuǎn)換波，而抑制相對于基波或者
可以利用高效率轉(zhuǎn)換波，而沒有由波長轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生到兩側(cè)的轉(zhuǎn)換波之間或 者基波和轉(zhuǎn)換波的兩個波長之間的相干性或者相位關(guān)系。
同樣，因為波長轉(zhuǎn)換元件的相位匹配條件是非臨界相位匹配或者準(zhǔn)相位 匹配，所以即使在增加波長轉(zhuǎn)換元件的晶體長度時，也可以實現(xiàn)具有圖形對 稱光束而沒有基波和轉(zhuǎn)換播的傳播方向之間的偏移的激光光源裝置。結(jié)果可 以獲得下面的優(yōu)點。
7、 高效率激光光源裝置通過具有長晶體長度的波長轉(zhuǎn)換元件實現(xiàn)。因 為采用傳播方向彼此不偏移的基波和轉(zhuǎn)換波，所以可以同軸利用基波和轉(zhuǎn)換 波，而沒有用于糾正傳播方向之間的偏移的光學(xué)系統(tǒng)。此外，對于高度圖形 對稱特性的光束，可以實現(xiàn)輸出具有高度均勻性的基波和轉(zhuǎn)換波的激光光源 裝置。
此外，通過適當(dāng)選擇激光介質(zhì)、波長轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換工藝，可以選擇基 波和轉(zhuǎn)換波的波長。結(jié)果，可以獲得下面的優(yōu)點。
8、 可以提供用于波長轉(zhuǎn)換的激光光源裝置，以獲得范圍為250到550 nm 的波長的轉(zhuǎn)換波。
同樣，該激光光源裝置可以利用連續(xù)波振蕩。結(jié)果，可以獲得下面的優(yōu)點。9、 可以獲得輸出沒有變化的激光光源裝置。
此外，通過在諧振光程上設(shè)置Q開關(guān)元件，可以執(zhí)行脈沖振蕩。結(jié)果可 以獲得下面的優(yōu)點。
10、 與具有高峰值功率的受激準(zhǔn)分子激光器相比，可以實現(xiàn)輸出多個波 長光且提供穩(wěn)定運(yùn)行而不用維護(hù)的激光光源裝置。
同樣，在諧振光程上可以設(shè)置波長轉(zhuǎn)換元件，該波長轉(zhuǎn)換元件由基波和 通過用基波照射波長轉(zhuǎn)換元件獲得的轉(zhuǎn)換波產(chǎn)生和頻。結(jié)果，可以獲得下面 的優(yōu)點。
11、 可以實現(xiàn)這樣的激光光源裝置，其輸出具有諸如三次諧波的較短波 長的波長轉(zhuǎn)換波。此外，可以實現(xiàn)這樣的激光光源裝置，其輸出基波和除了 短波長光外的轉(zhuǎn)換波。
因為該激光光源裝置具有上述特征，所以在該裝置應(yīng)用于激光照射設(shè)備 時，可以獲得下面的優(yōu)點。
1、 因為采用具有低相干性的穩(wěn)定橫向多模光，所以可以實現(xiàn)穩(wěn)定、高 效率的激光光源裝置，所提供的光沒有因相干性而引起的噪聲，且具有均勻 的圖形。因此，例如，當(dāng)該激光光源裝置應(yīng)用于制造硅薄膜晶體管或者諸如
太陽能電池或者LSI的其它半導(dǎo)體薄膜元件的激光退火時，照射的光束強(qiáng)度
不變化，并且變得穩(wěn)定。結(jié)果，可以改善多晶硅的尺寸均勻性，通過減少晶 粒邊界可以減少遷移率的變化，并且可以降低泄漏電流。同樣，對于^f黃向多 模波長轉(zhuǎn)換，變化的減少可以反映到采用短波光的激光照射設(shè)備。目標(biāo)物體 大大吸收短波長的光。因此，可以減少變化而提高遷移率。就是說，可以改 善特性，并且可以提高產(chǎn)率。
特別是，具有基波和轉(zhuǎn)換波的兩個或者三個波長的激光可以同時發(fā)射。 可以提供穩(wěn)定、高效率激光退火的激光照射設(shè)備，其利用對短波長光的大吸 收性，并且沒有因相千性或者相位關(guān)系引起的噪聲。該構(gòu)造可以應(yīng)用于硅太
陽能電池的制造設(shè)備的光源、LSI半導(dǎo)體薄膜的制造設(shè)備的光源、表面改性 工藝的光源、曝光光源或者加工光源等。通過采用該激光照射設(shè)備用于各種 材料的表面加工，可以改善特性。
2、 因為該激光光源裝置的效率高，所以該激光光源裝置可以用作激光 加工光源裝置，如激光退火設(shè)備。因此，可以減少退火工藝的生產(chǎn)節(jié)拍時間， 并且可以提高產(chǎn)率。3、 該激光光源裝置可以用作激光退火設(shè)備的緊湊光源，并且可以提供 在硅晶體管基板(退火目標(biāo))的上方。作為選擇，對于大面積硅晶體管基板， 多個激光光源裝置可以設(shè)置為彼此平行。同樣，可以通過移動激光光源裝置 執(zhí)行激光退火，由此便于大面積硅晶體管的退火。此外，通過對大面積晶體 管采用多個光源，可以減少生產(chǎn)節(jié)拍時間，而提高產(chǎn)率，且改善特性。
4、 當(dāng)該激光光源裝置用作激光退火設(shè)備的光源時，不需要用于糾正基 波和轉(zhuǎn)換波的光學(xué)軸的照明光學(xué)系統(tǒng)。該設(shè)備可以減小尺寸，可以降低成本， 并且可以提高諸如光學(xué)軸長度的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)置自由度。
5、 由目標(biāo)材料(例如，Si)大量吸收的轉(zhuǎn)換波長選自基波或者二次諧 波或者三次諧波的轉(zhuǎn)換波，或者以適當(dāng)?shù)谋嚷蔄M爭換波取出，并且用于激光 退火的光源。因此，可以高效率執(zhí)行退火。對于具有高效率和低相干性的緊 湊激光退火設(shè)備，可以提高退火工藝的特性，可以減少生產(chǎn)節(jié)拍時間，并且 可以提高產(chǎn)率。
6、 采用目標(biāo)材料(例如，Si)具有相對小吸收系數(shù)的長波長基波，該 基波加熱基板的深層位置。同樣，采用該材料具有大吸收系數(shù)的短波長轉(zhuǎn)換 波，諸如非晶硅的材料可以有效吸收該波長。因此，該材料可以改變或者改 性成多晶硅(多晶硅或者微晶硅)。就是說，通過用基波輕微加熱希望改變 材料位置的周圍，這樣，可以防止吸收轉(zhuǎn)換波所產(chǎn)生的熱從材料消散。結(jié)果， 可以實現(xiàn)有效、高效率的激光照射設(shè)備。
7、 用于激光退火設(shè)備等的激光照射設(shè)備的激光光源裝置構(gòu)造為使得光 源相對于基板運(yùn)動以在垂直于線狀光束的縱向方向的方向上，即在短軸方向 上退火。從而，可以獲得下面的優(yōu)點。盡管材料的周圍部分(短軸方向的前、 后部分)以對材料具有相對小吸收系數(shù)的長波長基波照射，但是用對該材料 具有大吸收系數(shù)的短波長轉(zhuǎn)換波改性或者加工該材料。在此情況下，在光束 的長軸方向上，基波和轉(zhuǎn)換波在光束的長軸方向上以積分儀等提供基本上均 勻的光束直徑的均勻照射。在光束的短軸方向上，因為轉(zhuǎn)換波具有較小的光 束直徑，所以基波提供預(yù)加熱和緩慢冷卻。因此，通過用基波預(yù)加熱要改變 材料的位置，通過照射轉(zhuǎn)換波在該位置上的溫度可以在短時間內(nèi)增加到高 溫。同樣，該材料改變位置的周邊即使在材料改變后也可以用對該材料具有 小吸收系數(shù)的基波連續(xù)加熱。該改變位置的周圍可以緩慢冷卻，由此防止產(chǎn) 生機(jī)械應(yīng)力。在晶化工藝中，可以制作大的晶體。就是說，材料要改變的位置在該位置以相對4氐溫充分預(yù)加熱后在短時間內(nèi)可以加熱到高溫。
本申請包含2008年7月1日提交日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2008-172667中揭示的相關(guān)主題，因此其全部內(nèi)容一并作為參考。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在權(quán)利要求或其等同特征的范圍內(nèi)， 根據(jù)設(shè)計需要和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、結(jié)合、部分結(jié)合和替換。
權(quán)利要求
1、一種激光光源裝置，包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光；多個諧振腔鏡，限定諧振腔，該諧振腔鏡的至少一部分將光輸出到外部，該輸出光具有多個波長；激光介質(zhì)，設(shè)置在該諧振腔中，該激光介質(zhì)被從該泵浦光源發(fā)射的該橫向多模光泵浦；以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件用在該激光介質(zhì)因振蕩而獲得的基波的橫向多模線狀光束照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波的線狀光束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，還包括 折回反射部分，設(shè)置在該諧振腔中，其中該諧振腔鏡之一或者該反射部分透射該基波的一部分，并且 其中該基波和該轉(zhuǎn)換波同時輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，其中該基波和該轉(zhuǎn)換波在相 同的方向上輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，還包括 外部反射部分，設(shè)置在該諧振腔的外部，其中沿著諧振光程從該波長轉(zhuǎn)換元件向兩側(cè)發(fā)射兩種轉(zhuǎn)換波，其中發(fā)射的該兩個轉(zhuǎn)換波之一取出到該諧振腔的外部，并且由該外部反射部分返回到該波長轉(zhuǎn)換元件，以及其中由該外部反射部分返回的該一個轉(zhuǎn)換波與由該波長轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生的另 一個轉(zhuǎn)換波和該基波一起輸出到外部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，其中該波長轉(zhuǎn)換元件采用準(zhǔn) 相位匹配。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，其中該激光光源裝置采用連 續(xù)波振蕩。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，還包括 脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)，通過脈沖振蕩來振蕩輸出光。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光光源裝置，其中，作為該脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)，顯示Q開關(guān)作用的Q開關(guān)元件或者可飽和吸收體設(shè)置在該諧振腔中。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光源裝置，還包括 波長轉(zhuǎn)換元件，在由該諧振腔鏡的諧振光程限定的該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件通過用基波的線狀光束和轉(zhuǎn)換波的線狀光束照射該波長轉(zhuǎn)換元件來^r出波長轉(zhuǎn)換波。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光光源裝置，其中用該基波的線狀光束和 該轉(zhuǎn)換波的線狀光東照射的該波長轉(zhuǎn)換元件輸出和頻發(fā)生的波長轉(zhuǎn)換波。
11、 一種激光照射設(shè)備，包括 激光光源裝置，包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光，多個諧振腔鏡，限定諧振腔，該諧振腔鏡的至少一部分將光輸出到 該諧振腔的外部，其中該輸出光具有多個波長，激光介質(zhì)，設(shè)置在該諧振腔中，該激光介質(zhì)被從該泵浦光源發(fā)射的 該橫向多模光泵浦，以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件用在該激光介 質(zhì)因振蕩而獲得的基波的橫向多模線狀光束照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波的線 狀光束；以及工作臺，在該工作臺上安裝要用來自該激光光源裝置的激光照射的物體。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備，其中當(dāng)該基波部分地透射通過該激光光源裝置的該諧振腔鏡之一時，該 激光光源裝置輸出基波的線狀光束和轉(zhuǎn)換波的線狀光束，并且其中該物體的表面用該基波的線狀光束和該轉(zhuǎn)換波的線狀光束照射。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備，其中該激光照射設(shè)備在該激光光源裝置和安裝有該物體的該工作臺在對該物體的照射。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備，還包括 顯示Q開關(guān)作用的Q開關(guān)，其中該Q開關(guān)元件的Q開關(guān)作用通過脈沖振蕩來振蕩輸出光。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的激光照射設(shè)備，還包括 波長轉(zhuǎn)換元件，在該激光光源裝置的該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件通過用該基波的線狀光束和該轉(zhuǎn)換波的線狀光束照射該波長轉(zhuǎn)換元件來輸出波 長轉(zhuǎn)換波。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備，其中該激光光源裝置設(shè)置 在該物體的上方。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備， 其中該激光照射設(shè)備包括多個該激光光源裝置，并且其中來自該多個激光光源裝置的輸出光在該物體的單一 區(qū)域中彼此重 疊，并且該區(qū)域同時用該輸出光照射。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光照射設(shè)備， 其中該激光照射設(shè)備包括多個該激光光源裝置，并且其中該物體的多個區(qū)域分別用來自該多個激光光源裝置的輸出光照射。
19、 一種激光照射設(shè)備，包括 激光光源裝置，包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光， 諧振腔鏡，限定諧振腔，激光介質(zhì)，設(shè)置在該諧振腔中，該激光介質(zhì)被從該泵浦光源發(fā)射的 該橫向多模光泵浦，以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在該諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件用在該激光介 質(zhì)因振蕩而獲得的基波的橫向多模線狀光束照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波的線 狀光束；以及工作臺，在該工作臺上安裝要用輸出到該諧振腔外部的激光照射的物體。
20、 一種激光光源裝置，包括 泵浦光源，發(fā)射橫向多模光； 諧振腔鏡，限定諧振腔；激光介質(zhì)，該激光介質(zhì)被從該泵浦光源發(fā)射的該橫向多模光泵浦； 波長轉(zhuǎn)換元件，該波長轉(zhuǎn)換元件用在該激光介質(zhì)因振蕩而獲得的基波的 橫向多模線狀光束照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波的線狀光束；以及 脈沖發(fā)生機(jī)構(gòu)，通過脈沖振蕩來振蕩輸出光。
全文摘要
本發(fā)明提供激光光源裝置及采用該裝置的激光照射設(shè)備，該激光光源裝置包括泵浦光源，發(fā)射橫向多模光；多個諧振腔鏡，限定諧振腔，諧振腔鏡的至少一部分將光輸出到外部，其輸出的光具有多個波長；激光介質(zhì)，設(shè)置在諧振腔中，該激光介質(zhì)用從泵浦光源發(fā)射的橫向多模光泵浦；以及波長轉(zhuǎn)換元件，設(shè)置在諧振腔中，該波長轉(zhuǎn)換元件用在激光介質(zhì)上通過振蕩獲得的基波的橫向多模線狀光束照射，并且輸出轉(zhuǎn)換波的線狀光束。
文檔編號H01S3/094GK101621173SQ20091015126
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者岡美智雄, 木村馨 申請人:索尼株式會社