[實用新型]準分子激光整形均束裝置

有效

• 申請號: 201220748699.6
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN203149208U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 蔣毅堅;靳羽華;趙艷
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;B23K26/06;B23K26/073
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本實用新型是一種準分子激光的整形均束裝置，屬于激光加工及其應用技術領域。?

背景技術

準分子激光器是在紫外波段的激光輻射源中運用最為廣泛的激光器。由于準分子激光本身屬于冷激光、無熱效應，且同時是方向性好、波長純度高、輸出功率大、易被材料吸收的脈沖激光，近年來也越來越廣泛地應用于激光加工、醫學、科學研究的許多領域。目前，應用比較廣泛的準分子激光器，其波段主要是193nm氟化氬(ArF)、248nm氟化氪(KeF)、308nm氯化氙(XeCl)以及351nm氟化氙(XeF)。但是由于準分子激光器的工作原理所限，輸出的激光為高階多模式光束，通常情況下輸出光束的橫截面能量分布X方向為高斯能量分布，Y方向為近高斯能量分布的長方形光斑，能量分布非常不均勻，這給準分子激光的應用帶來了困難。?

為了解決這個問題，就需要對原始輸出的準分子激光束的光強分布進行整形以及均勻化處理。如果能夠很好的解決上述問題，可以極大的擴展準分子激光在各個應用領域的適用范圍。?

發明內容

本實用新型的目的在于對原始輸出的準分子激光束的光強分布進行整形以及均勻化處理最終得到一個理想的整型均束效果。?

本實用新型采用如下技術方案：?

一種準分子激光整形均束裝置，其特征在于：包括依次布置的第一微透鏡陣列1，第二透微鏡陣列2，球面傅立葉透鏡3，聚焦靶面4，所述的第一微透鏡陣列1、第二透微鏡陣列2、球面傅立葉透鏡3、聚焦靶面4固定在在滑動機械槽5內。?

所述的第一微透鏡陣列1和第二微透鏡陣列2中的微透鏡本身為平凸面形的一體結構，構成陣列的微透鏡級數為12×12級。?

第二微透鏡陣列2的焦距大于第一微透鏡陣列1的焦距，第二微透鏡陣列2的位置遠離第一微透鏡陣列1的焦平面。?

所述的第一微透鏡陣列1和第二微透鏡陣列2中各自共計144個微透鏡由鋼制金屬外框及兩塊鋼制金屬壓板壓緊固定，兩個金屬壓板的側面均有兩個螺絲來調整壓力。?

對于整個光學系統中光學元件的材料，采用了溶解氫分子濃度在5×10¹⁸分子/cm³以下經過特殊處理的特制石英，抑制光學元件本身對于準分子激光的一次光子吸收和二次光子吸收，光透過率高且耐受準分子激光。?

準分子激光經過本發明整形均束后，會在球面傅立葉透鏡的焦平面上得到了一個約2×2cm的能量高度均勻的正方形光斑。原始的準分子激光長方形光斑形狀質量差且光斑內部能量分布不均勻，經過該裝置的均束作用后，已經可以很好的解決上述問題。該裝置設計的實現，可以極大地擴展準分子激光在諸多應用領域的適用范圍。?

附圖說明

圖1為微透鏡陣列整形均束器裝置示意圖；?

圖2為微透鏡主視圖；?

圖3為微透鏡左視圖；?

圖4為微透鏡陣列特制機械夾具的主視圖：?

圖5為微透鏡陣列特制機械夾具的左視圖。?

圖中：1、第一微透鏡陣列，2、第二微透鏡陣列，3、傅立葉球面鏡，4、聚焦靶面，5、滑動機械固定平臺，6、壓力調整螺絲，7鋼制金屬壓板，8、鋼制金屬外框，9、微透鏡陣列。?

具體實施方式

對于本激光整形均束裝置，有如下實施方式：?

本實用新型針對準分子激光，整個光學系統的結構見圖1，激光入射后依次經過第一微透鏡陣列1第二微透鏡陣列2,最后在球面傅立葉透鏡3的聚焦靶面4上得到光能量分布均勻的正方形光斑，整個?光學系統固定在在滑動機械槽5內。?

當激光入射到第一微透鏡陣列1時，微透鏡陣列會將入射光分裂成許多彼此獨立傳播的細光束，充當多重光源的角色。第二透鏡陣列2的加入，使得兩塊微透鏡陣和傅立葉透鏡列形成了很多互相平行的科勒照明系統。第二個透鏡陣列2結合球面傅里葉透鏡3，充當了一個物鏡陣列，將在第一個微透鏡陣列1上的每一條細光束產生的像，疊加在均束面上，由于子光束為正方形切光均勻度要遠遠高于初始入射光束，因此最后疊加得到的是一個正方形且能量分布均勻的光斑。該裝置同時具有整形和均束兩種能力。?

考慮到準分子激光能量非常大，如果讓第二微透鏡陣列的位置在第一微透鏡陣列的焦平面上有材料被破壞的危險。因此，光學系統的結構和參數采用如下方式實現：首先第一微透鏡陣列1在第二微透鏡陣列2的焦平面上，然后使第二微透鏡陣列2的焦距大于第一微透鏡陣列1，這樣第二微透鏡陣列2的位置就會遠離第一微透鏡陣列1的焦平面，這樣就可以在避免材料損壞的同時滿足科勒照明原理，實現準分子激光的整形和均束。?