CN115459036A - 一种多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深紫外准分子激光传输装置，包括具有密闭空间的壳体，壳体上设有深紫外准分子激光射入窗口和深紫外准分子激光射出窗口，壳体内并位于深紫外准分子激光射入窗口与深紫外准分子激光射出窗口之间还设有光路调节装置，壳体内并位于深紫外准分子激光射入窗口与深紫外准分子激光射出窗口之间还设有光束准直系统，壳体上还连接有用于向密闭空间内注入减少深紫外准分子激光传输损耗的介质的介质存储装置，壳体上设有充气口及出气口，壳体包括外壳和透明观察窗，壳体上还设有操作窗口部。本发明目的是克服了现有技术的不足，提供能够有效减少深紫外准分子激光传输中的能量损耗并方便直接观察和调试的深紫外准分子激光传输装置。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置。
【背景技术】
深紫外光，一般指波长从40nm到200nm之间的紫外光，深紫外波段的激光由于其波长短、单光子能量高，在科研、医疗和工业领域都有着重要的应用，常用的深紫外激光包括准分子深紫外激光和固体深紫外激光。
由于氧气分子等对深紫外光吸收严重，深紫外激光在空气环境中传输能量损失大，影响深紫外激光器的有效应用，因此在深紫外激光应用系统中深紫外激光传输需要在真空环境或对紫外激光吸收小的气体环境中。一般情况下，深紫外激光系统经常是将深紫外激光器、光路传输装置和放置样品的实验/加工平台集成在一起，建立一个真空环境或气体环境的深紫外激光系统。而且，无论是真空环境还是气体环境一般都需要配有真空系统。因此通常的深紫外激光系统存在系统复杂度高、成本高、调试和操作复杂、激光传输路径不易直接观察等问题。
本发明正是基于上述不足研发产生的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种能够有效减少深紫外准分子激光传输中的能量损耗的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置。该装置结构简单、调试方便、传输路径直观、运行成本低、应用灵活、实用性强，可灵活地与前端各种深紫外准分子激光器配合、也可方便地与后端的加工/实验平台配合使用，大大提升了多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置的应用场景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，包括具有密闭空间100的壳体1，所述的壳体1一侧设有与深紫外准分子激光发生器2输出端连接的深紫外准分子激光射入窗口11，所述的壳体1的另一侧设有与深紫外准分子激光加工或实验平台17连接的能供深紫外准分子激光射出的深紫外准分子激光射出窗口12，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射入窗口11与深紫外准分子激光射出窗口12之间还设有用于改变深紫外准分子激光出射路径的光路调节装置3，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射入窗口11与深紫外准分子激光射出窗口12之间还设有能够对通过光路调节装置3的深紫外准分子激光发散角进行校正的光束准直系统4，所述的壳体1上还连接有与密闭空间100连通并用于向密闭空间100内注入能够减少深紫外准分子激光传输损耗的介质101的介质存储装置5，所述的壳体1上设有能够开闭而使得介质充入壳体1的充气口51，所述的壳体1上还设有能够开闭而使得空气被排出的出气口13，所述的壳体1包括外壳19和连接在外壳19上的透明观察窗14，所述的壳体1上还设有能够打开或关闭的操作窗口部18。
所述的光路调节装置3包括设于壳体1内并用于将通过深紫外准分子激光射入窗口11后的深紫外准分子激光反射的第一反射镜31，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射出窗口12处设有能够引导第一反射镜31反射的深紫外准分子激光从深紫外准分子激光射出窗口12射出的第二反射镜32。
所述的光束准直系统4包括间隔设于第一反射镜31及第二反射镜32之间的第一光阑41和第二光阑42，所述的第一光阑41上设有限定深紫外准分子激光通过的第一通孔411，所述的第二光阑42上设有限定深紫外准分子激光通过的第二通孔421，所述的第一光阑41与第二光阑42之间设有可以调节深紫外准分子激光发散角的深紫外准分子激光扩束准直镜片43，所述的第一光阑41和第二光阑42的激光入射一侧壁上涂覆有能够感应深紫外准分子激光的荧光感应膜400，所述的操作窗口部18包括能够关闭或打开并分别于与第一反射镜31、第二反射镜32、第一光阑41、第二光阑42及多个深紫外准分子激光扩束准直镜片43位置相对应的第一操作窗口181、第二操作窗口182、第三操作窗口183、第四操作窗口184、第五操作窗口185及第六操作窗口186。
所述的壳体1上设有观察窗槽15，所述的透明观察窗14由透明材料制成且安装于观察窗槽15内，且所述的透明观察窗14与观察窗槽15之间还设有密封条16。
所述的介质存储装置5包括用于储存介质101的储物容器52，所述的储物容器52上连接有控制介质流量的阀门装置53和传输管道54，所述的介质101通过控依次制介质流量的阀门装置53、传输管道54和充气口51后将介质101输入至密闭空间100内。
所述的介质101为N2、He、Ne、Ar等气体中的一种。
所述的深紫外准分子激光射入窗口11前端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器2射出的深紫外准分子激光的第一深紫外准分子激光分镜6，所述的第一深紫外准分子激光分镜6一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第一深紫外准分子激光功率计7。
所述的深紫外准分子激光射出窗口12的后端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器2射出深紫外准分子激光的第二深紫外准分子激光分镜8，所述的第二深紫外准分子激光分镜8一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第二深紫外准分子激光功率计9。
所述的深紫外准分子激光射出窗口12输出的深紫外准分子激光经过第二深紫外准分子激光分镜8后能够射出至可以三维精密调节的加工或实验平台17处，所述的深紫外准分子激光射出窗口12与所述的三维精密调节的加工或实验平台17之间能够设置需要的光学系统102将激光聚焦到待加工和实验的样品上。
所述的第一通孔411与第二通孔421为圆形或方形。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明深紫外准分子激光传输装置在使用时先将出气口打开，然后启动气体介质存储装置，介质存储装置通过充气口向密闭空间内充入对深紫外准分子激光吸收小的气体介质，并同时将密闭空间内的空气向外排出，而使得密闭空间内充满新的气体介质，然后将出气口封闭。只要在密闭空间内充满介质并通过介质将空气自然排出，无需真空系统及相对应的真空级机械和密封结构设计以及对应真空结构的材料。
2、多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中的透明观察窗可以实时观察并方便调节主路径上的光学零件及深紫外准分子激光的光路，操作窗口部能够打开，并在操作窗口部打开的时候能够将工具伸入至壳体内对光路调节装置及光束准直系统进行调节或者校准，从而使得经过光路调节装置及光束准直系统后的深紫外准分子激光的激光发散角及出射路径和形状达到加工要求。
3、深紫外准分子激光发生器、固体激光器等发射出深紫外准分子激光分别通过45度高反射光学镜片导入和导出主传输光路。
4、深紫外准分子激光射入该深紫外准分子激光传输装置前和射出该深紫外准分子激光传输装置后分别放置了分光镜和紫外激光功率计实时监测激光射入和射出时的能量。
5、在该深紫外准分子激光传输装置的主路径上设置了光束准直光学镜片可以实时调整激光发散角。
6、在该深紫外准分子激光传输装置的主路径上设置了多个表面涂有对深紫外准分子激光响应的荧光膜层的光阑，可以实时监测激光传输过程中的偏转，并通过调节光路中或系统中相应的光学镜片加以矫正。
7、该深紫外准分子激光传输装置密闭结构的上侧设计为透明材料，可以实时观察并方便调节主路径上的光学零件。
8、该深紫外准分子激光传输装置的激光射入窗口和激光射出窗口可以方便地分别连接前端不同的深紫外准分子激光发生器和后端微加工/实验平台。
本装置结构简单、功能性强、调试方便、传输路径直观、运行成本低、应用灵活、实用性强，可灵活地与前端各种深紫外准分子激光器配合、也可方便地与后端的加工/实验平台配合使用，大大提升了深紫外准分子激光传输装置的应用场景。
【附图说明】
图1是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置的示意图；
图2是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中壳体的第一种状态；
图3是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中壳体的第二种状态；
图4是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中第一光阑、第二光阑的第一种状态；
图5是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中第一光阑、第二光阑的第二种状态；
图6是本发明多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中第一光阑、第二光阑的剖视图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至6所示，本发明提供一种多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，包括具有密闭空间100的壳体1，所述的壳体1一侧设有与深紫外准分子激光发生器2输出端连接的深紫外准分子激光射入窗口11，所述的壳体1的另一侧设有与深紫外准分子激光加工或实验平台17连接的能供深紫外准分子激光射出的深紫外准分子激光射出窗口12，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射入窗口11与深紫外准分子激光射出窗口12之间还设有用于改变深紫外准分子激光出射路径的光路调节装置3，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射入窗口11与深紫外准分子激光射出窗口12之间还设有能够对通过光路调节装置3的深紫外准分子激光发散角进行校正的光束准直系统4，所述的壳体1上还连接有与密闭空间100连通并用于向密闭空间100内注入能够减少深紫外准分子激光传输损耗的介质101的介质存储装置5，所述的壳体1上设有能够开闭而使得介质充入壳体1的充气口51，所述的壳体1上还设有能够开闭而使得空气被排出的出气口13，所述的壳体1包括外壳19和连接在外壳19上的透明观察窗14，所述的壳体1上设有能够观察密闭空间100内深紫外准分子激光出射状态的透明观察窗14，所述的壳体1上还设有能够打开或关闭的操作窗口部18。本发明深紫外准分子激光传输装置在使用时先将出气口13打开，然后启动介质存储装置5，介质存储装置5通过充气口51向密闭空间100内传输介质101，设定介质存储装置5通过充气口51的气压略高于空气常压，使得密闭空间100内充满介质101的同时将密闭空间100内的空气向外排出，然后将充气口51和出气口13封闭，此时深紫外准分子激光发生器2发射出深紫外准分子激光，深紫外准分子激光通过深紫外准分子激光射入窗口11后通过光路调节装置3调整在密闭空间100内的路径而使得深紫外准分子激光通过光束准直系统4校准形状和发散角后从深紫外准分子激光射出窗口12射出至后端应用设备处。由于本发明具有深紫外准分子激光射入窗口11和深紫外准分子激光射出窗口12，因此本深紫外准分子激光传输装置既可以非常的便利地在前端连接不同的深紫外准分子激光发生器2又可以在后端连接不同的微加工平台和实验平台，因此应用选择性强、使用范围广。而且在密闭空间100内充满介质101，通过介质101将空气自然排出，无需真空系统及相对应的真空级机械和密封结构设计以及对应真空结构的材料。多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置中的透明观察窗14可以实时观察并方便调节主路径上的光学零件及深紫外准分子激光的光路，操作窗口部18能够打开，并且在操作窗口部打开的时候能够将工具伸入至壳体1内对光路调节装置3及光束准直系统4进行调节或者校准，从而使得经过光路调节装置3及光束准直系统4后的深紫外准分子激光的激光发散角及出射路径和形状达到加工要求。因此，本装置结构简单、调试方便、传输路径直观、运行成本低、应用灵活、实用性强，可灵活地与前端各种深紫外准分子激光器配合、也可方便地与后端的加工/实验平台配合使用，大大提升了深紫外准分子激光传输装置的应用场景。
所述的光路调节装置3包括设于壳体1内并用于将通过深紫外准分子激光射入窗口11后的深紫外准分子激光反射的第一反射镜31，所述的壳体1内并位于深紫外准分子激光射出窗口12处设有能够引导第一反射镜31反射的深紫外准分子激光从深紫外准分子激光射出窗口12射出的第二反射镜32。第一反射镜31和第二反射镜32配合用于调整深紫外准分子激光在密闭空间100内传输方向和深紫外准分子激光向外射出的方向。
所述的光束准直系统4包括间隔设于第一反射镜31及第二反射镜32之间的第一光阑41和第二光阑42，所述的第一光阑41上设有限定深紫外准分子激光通过的第一通孔411，所述的第二光阑42上设有限定深紫外准分子激光通过的第二通孔421，所述的第一光阑41与第二光阑42之间设有可以调节深紫外准分子激光发散角的深紫外准分子激光扩束准直镜片43，所述的第一光阑41和第二光阑42的激光入射一侧壁上涂覆有能够感应深紫外准分子激光的荧光感应膜400，所述的壳体1上设有能够观察密闭空间100内深紫外准分子激光出射状态的透明观察窗14，所述的操作窗口部18包括能够关闭或打开并分别于与第一反射镜31、第二反射镜32、第一光阑41、第二光阑42及多个深紫外准分子激光扩束准直镜片43位置相对应的第一操作窗口181、第二操作窗口182、第三操作窗口183、第四操作窗口184、第五操作窗口185及第六操作窗口186。第一反射镜31、第二反射镜32、第一光阑41、第二光阑42及多个深紫外准分子激光扩束准直镜片43配合用于校准深紫外准分子激光发散角。深紫外荧光响应的光阑检测深紫外准分子激光光束方向偏转，当深紫外准分子激光偏离了第一通孔411和第二通孔421而打在第一光阑41和第二光阑42的表面时，荧光感应膜400感应到深紫外准分子激光而产生荧光，便于用户观察密闭空间100内第一光阑41和第二光阑42上是否产生荧光而判断激光是否直线射出，同时也便于用户进行校正。通过观察深紫外准分子激光的激光入射角、激光出射角、第一光阑41和第二光阑42上的荧光及激光发散角，可以分别打开第一操作窗口181、第二操作窗口182、第三操作窗口183、第四操作窗口184、第五操作窗口185及第六操作窗口186，通过手或者工具对对应的第一反射镜31、第二反射镜32、第一光阑41、第二光阑42及多个深紫外准分子激光扩束准直镜片43进行调整和校准，使用调节非常的方便。
所述的壳体1上设有观察窗槽15，所述的透明观察窗14由透明材料制成且安装于观察窗槽15内，且所述的透明观察窗14与观察窗槽15之间还设有密封条16。密封条16用于密封避免介质101泄露。
所述的介质存储装置5包括用于储存介质101的储物容器52，所述的储物容器52上连接有控制介质流量的阀门装置53和传输管道54，所述的介质101通过控依次制介质流量的阀门装置53、传输管道54和充气口51后将介质101输入至密闭空间100内。
所述的介质101为N2、He、Ne、Ar等气体中的一种。N2、He、Ne、Ar等气体对深紫外准分子激光能量吸收小。
所述的深紫外准分子激光射入窗口11前端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器2射出的深紫外准分子激光的第一深紫外准分子激光分镜6，所述的第一深紫外准分子激光分镜6一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第一深紫外准分子激光功率计7。当需要检测深紫外准分子激光发生器2射出的深紫外准分子激光的能量时将第一深紫外准分子激光分镜6设置在深紫外准分子激光发生器2射出的深紫外准分子激光的光路上，通过第一深紫外准分子激光功率计7计量此时出射光路的深紫外准分子激光的能量。
所述的深紫外准分子激光射出窗口12的后端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器2射出深紫外准分子激光的第二深紫外准分子激光分镜8，所述的第二深紫外准分子激光分镜8一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第二深紫外准分子激光功率计9。当需要检测从深紫外准分子激光射出窗口12出射的深紫外准分子激光的能量是多少。第一深紫外准分子激光功率计7和第二深紫外准分子激光分镜8配合用于测算深紫外准分子激光损耗的情况，并且能够根据需求调节出射深紫外准分子激光的能量。
所述的深紫外准分子激光射出窗口12输出的深紫外准分子激光经过第二深紫外准分子激光分镜8后能够射出至可以三维精密调节的加工或实验平台17处，所述的深紫外准分子激光射出窗口12与所述的三维精密调节的加工或实验平台17之间能够设置需要的光学系统102将激光聚焦到待加工和实验的样品上。所述的光学系统102为能够将激光聚焦的聚焦镜等。光学系统102能够产生光斑聚焦到微米量级、能量密度更高的激光，便于对三维精密调节的加工或实验平台17上待加工和实验的样品进行精密加工。
所述的第一通孔411与第二通孔421为圆形或方形，分别对应射截面为圆形或方形的深紫外准分子激光。
Claims (10)
1.一种多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：包括具有密闭空间(100)的壳体(1)，所述的壳体(1)一侧设有与深紫外准分子激光发生器(2)输出端连接的深紫外准分子激光射入窗口(11)，所述的壳体(1)的另一侧设有与深紫外准分子激光加工或实验平台(17)连接的能供深紫外准分子激光射出的深紫外准分子激光射出窗口(12)，所述的壳体(1)内并位于深紫外准分子激光射入窗口(11)与深紫外准分子激光射出窗口(12)之间还设有用于改变深紫外准分子激光出射路径的光路调节装置(3)，所述的壳体(1)内并位于深紫外准分子激光射入窗口(11)与深紫外准分子激光射出窗口(12)之间还设有能够对通过光路调节装置(3)的深紫外准分子激光发散角进行校正的光束准直系统(4)，所述的壳体(1)上还连接有与密闭空间(100)连通并用于向密闭空间(100)内注入能够减少深紫外准分子激光传输损耗的介质(101)的介质存储装置(5)，所述的壳体(1)上设有能够开闭而使得介质充入壳体(1)的充气口(51)，所述的壳体(1)上还设有能够开闭而使得空气被排出的出气口(13)，所述的壳体(1)包括外壳(19)和连接在外壳(19)上的透明观察窗(14)，所述的壳体(1)上还设有能够打开或关闭的操作窗口部(18)。
2.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的光路调节装置(3)包括设于壳体(1)内并用于将通过深紫外准分子激光射入窗口(11)后的深紫外准分子激光反射的第一反射镜(31)，所述的壳体(1)内并位于深紫外准分子激光射出窗口(12)处设有能够引导第一反射镜(31)反射的深紫外准分子激光从深紫外准分子激光射出窗口(12)射出的第二反射镜(32)。
3.根据权利要求2所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的光束准直系统(4)包括间隔设于第一反射镜(31)及第二反射镜(32)之间的第一光阑(41)和第二光阑(42)，所述的第一光阑(41)上设有限定深紫外准分子激光通过的第一通孔(411)，所述的第二光阑(42)上设有限定深紫外准分子激光通过的第二通孔(421)，所述的第一光阑(41)与第二光阑(42)之间设有可以调节深紫外准分子激光发散角的深紫外准分子激光扩束准直镜片(43)，所述的第一光阑(41)和第二光阑(42)的激光入射一侧壁上涂覆有能够感应深紫外准分子激光的荧光感应膜(400)，所述的操作窗口部(18)包括能够关闭或打开并分别于与第一反射镜(31)、第二反射镜(32)、第一光阑(41)、第二光阑(42)及多个深紫外准分子激光扩束准直镜片(43)位置相对应的第一操作窗口(181)、第二操作窗口(182)、第三操作窗口(183)、第四操作窗口(184)、第五操作窗口(185)及第六操作窗口(186)。
4.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的壳体(1)上设有观察窗槽(15)，所述的透明观察窗(14)由透明材料制成且安装于观察窗槽(15)内，且所述的透明观察窗(14)与观察窗槽(15)之间还设有密封条(16)。
5.根据权利要求4所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的介质存储装置(5)包括用于储存介质(101)的储物容器(52)，所述的储物容器(52)上连接有控制介质流量的阀门装置(53)和传输管道(54)，所述的介质(101)通过控依次制介质流量的阀门装置(53)、传输管道(54)和充气口(51)后将介质(101)输入至密闭空间(100)内。
6.根据权利要求1或5所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的介质(101)为N2、He、Ne、Ar等气体中的一种。
7.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的深紫外准分子激光射入窗口(11)前端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器(2)射出的深紫外准分子激光的第一深紫外准分子激光分镜(6)，所述的第一深紫外准分子激光分镜(6)一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第一深紫外准分子激光功率计(7)。
8.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的深紫外准分子激光射出窗口(12)的后端可移动地设有能够反射深紫外准分子激光发生器(2)射出深紫外准分子激光的第二深紫外准分子激光分镜(8)，所述的第二深紫外准分子激光分镜(8)一侧设有用于检测深紫外准分子激光能量的第二深紫外准分子激光功率计(9)。
9.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的深紫外准分子激光射出窗口(12)输出的深紫外准分子激光经过第二深紫外准分子激光分镜(8)后能够射出至可以三维精密调节的加工或实验平台(17)处，所述的深紫外准分子激光射出窗口(12)与所述的三维精密调节的加工或实验平台(17)之间能够设置需要的光学系统(102)将激光聚焦到待加工和实验的样品上。
10.根据权利要求1所述的多功能透明结构深紫外准分子激光传输装置，其特征在于：所述的第一通孔(411)与第二通孔(421)为圆形或方形。
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