一種極紫外激光放大裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種極紫外激光放大裝置，利用特殊設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)光源與處于激發(fā)態(tài)的惰性氣體相互作用來產(chǎn)生和放大高次諧波，從而得到極紫外激光，適用于極紫外激光(高次諧波)的產(chǎn)生和放大等領(lǐng)域，也適用于激發(fā)態(tài)氣體(原子或分子)的動(dòng)力學(xué)研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]極紫外光源在現(xiàn)代生產(chǎn)或生活中極其重要且不可或缺。例如，在現(xiàn)代生產(chǎn)中，極紫外光源在高精度微納結(jié)構(gòu)加工、高精度雕刻、高精度成像等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用；在現(xiàn)代生活中，CT(Computed Tomography,電子計(jì)算機(jī)斷層掃描)、DR(Digital Rad1graphy，放射線照相術(shù))廣泛應(yīng)用，所需光源也是極紫外乃至X射線波段。然而，極紫外激光源的性能明顯優(yōu)于普通極紫外光源，這是因?yàn)闃O紫外激光源是相干光源，能夠獲得更加精確可靠的相位信息。
[0003]極紫外激光一般以高次諧波的形式獲得(強(qiáng)場(chǎng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高階非線性效應(yīng)，獲得基頻光的高倍頻輸出，從而得到極紫外激光)，但這種方式極難產(chǎn)生且效率低下。因此，提出本實(shí)用新型。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種極紫外激光放大裝置，通過特殊設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)光源與處于激發(fā)態(tài)的惰性氣體相互作用來產(chǎn)生和放大高次諧波，從而獲得高效的高次諧波輸出，該方法的高次諧波產(chǎn)生效率比傳統(tǒng)的高次諧波產(chǎn)生方法的效率高一個(gè)數(shù)量級(jí)(十倍)，不僅提供了極紫外激光高效輸出的新手段，而且將促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的極大發(fā)展。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種極紫外激光放大裝置，包括光源，所述光源的一側(cè)安裝有分束片，所述分束片將光源分為激發(fā)光束和驅(qū)動(dòng)光束，所述激發(fā)光束的一側(cè)安裝有延時(shí)裝置，所述延時(shí)裝置的一側(cè)安裝有第一全反鏡和第二全反鏡，所述第一全反鏡位于第二全反鏡的上方，所述第一全反鏡和第二全反鏡之間安裝有能量控制器，且第二全反鏡的下方安裝有1/4波片，所述1/4波片的下方安裝有合束片；所述驅(qū)動(dòng)光束的下方安裝有第三全反鏡，所述第三全反鏡位于合束片的一側(cè)，所述合束片的另一側(cè)安裝有聚焦透鏡，所述聚焦透鏡的一側(cè)安裝有氣體盒，所述氣體盒的一側(cè)安裝有鋁膜，所述鋁膜的一側(cè)為極紫外激光，因?yàn)闃O紫外激光容易被大氣吸收，所以整個(gè)相互作用過程放在真空環(huán)境中，因此氣體盒、鋁膜和極紫外激光均置于真空環(huán)境中。
[0007]所述的能量控制器包括半波片和檢偏器，所述半波片位于檢偏器的上方，通過半波片的旋轉(zhuǎn)調(diào)諧能量。
[0008]所述的延時(shí)裝置為由兩個(gè)全反鏡組成直角反射器并放置在延時(shí)導(dǎo)軌上。
[0009]本實(shí)用新型的極紫外激光產(chǎn)生和放大原理如下:首先，激發(fā)光束將惰性氣體(或其余原子分子氣體)激發(fā)到高能激發(fā)態(tài)；然后驅(qū)動(dòng)光束與處于高能激發(fā)態(tài)的惰性氣體相互作用(高階非線性過程)來產(chǎn)生和放大高次諧波；最后，輸出的混合光束通過鋁膜過濾掉基頻光，最終獲得放大的極紫外激光。一般情況下，驅(qū)動(dòng)光束與處于基態(tài)(未被激發(fā))的惰性氣體也能相互作用產(chǎn)生高次諧波，不過效率低下；但惰性氣體通過激發(fā)光束預(yù)激發(fā)后再與驅(qū)動(dòng)光束相互作用，輸出的高次諧波能得到一個(gè)數(shù)量級(jí)(十倍)的增強(qiáng)，從而獲得放大的極紫外激光輸出。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0011]1、延時(shí)裝置用于調(diào)節(jié)兩束激光的時(shí)間延遲，并使得激發(fā)光束的脈沖先于驅(qū)動(dòng)光束的脈沖到達(dá)氣體盒，從而實(shí)現(xiàn)惰性氣體的預(yù)激發(fā)；
[0012]2、半波片和檢偏器組成的能量控制器用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束的輸出能量，使其在氣體盒處的功率密度接近于惰性氣體電離所需的功率密度；
[0013]3、1/4波片用于調(diào)節(jié)激發(fā)光束的橢偏度，從而抑制高次諧波的自發(fā)輻射，提高惰性氣體的激發(fā)態(tài)反轉(zhuǎn)數(shù)；
[0014]4、驅(qū)動(dòng)光束用于驅(qū)動(dòng)受激發(fā)的惰性氣體產(chǎn)生高次諧波，因此其在氣體盒處的功率密度要求大于惰性氣體電離所需的功率密度；
[0015]本實(shí)用新型通過特殊的光路設(shè)計(jì)在時(shí)域上分成激發(fā)光束和驅(qū)動(dòng)光束，激發(fā)光束主要用于激發(fā)惰性氣體產(chǎn)生激發(fā)態(tài)(將惰性氣體從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài))，驅(qū)動(dòng)光束主要用于驅(qū)動(dòng)惰性氣體產(chǎn)生并放大高次諧波。該裝置和方法可用于極紫外激光的產(chǎn)生和放大，也可用于激發(fā)態(tài)氣體(原子或分子)的動(dòng)力學(xué)研宄；利用該裝置產(chǎn)生的極紫外激光可用于微納結(jié)構(gòu)的探測(cè)和雕刻，也可用于內(nèi)部切面的穿透拍攝。該裝置光光轉(zhuǎn)換效率高，操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)。
[0016]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)易，適用性強(qiáng)，不僅可以用于極紫外激光的產(chǎn)生和放大，而且可以用于其余原子分子氣體的激發(fā)態(tài)特性研宄。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的極紫外激光放大裝置示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的裝置示意圖；
[0019]圖3和圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的極紫外激光放大效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的極紫外激光放大裝置，包括光源13，光源13的一側(cè)安裝有分束片1，分束片I將光源分為激發(fā)光束14和驅(qū)動(dòng)光束15，激發(fā)光束14的一側(cè)安裝有延時(shí)裝置2，延時(shí)裝置2為由兩個(gè)全反鏡組成直角反射器并放置在延時(shí)導(dǎo)軌上。延時(shí)裝置2的一側(cè)安裝有第一全反鏡9和第二全反鏡10，第一全反鏡9位于第二全反鏡10的上方，第一全反鏡9和第二全反鏡10之間安裝有能量控制器，能量控制器包括半波片3和檢偏器4，半波片3位于檢偏器4的上方，通過半波片3的旋轉(zhuǎn)調(diào)諧能量。
[0022]本實(shí)用新型中的第二全反鏡10的下方安裝有1/4波片5，1/4波片5的下方安裝有合束片6 ;驅(qū)動(dòng)光束15的下方安裝有第三全反鏡8，第三全反鏡8位于合束片6的一側(cè)，合束片6的另一側(cè)安裝有聚焦透鏡7，聚焦透鏡7的一側(cè)安裝有氣體盒11，氣體盒11的一側(cè)安裝有鋁膜12，鋁膜12的一側(cè)為極紫外激光16，因?yàn)闃O紫外激光16容易被大氣吸收，所以整個(gè)相互作用過程放在真空環(huán)境中，因此氣體盒11、鋁膜12和極紫外激光16均置于真空環(huán)境中。
[0023]本實(shí)用新型的極紫外激光放大裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0024](I)驅(qū)動(dòng)光源13，通過分束片I將光源分成激發(fā)光束14和驅(qū)動(dòng)光束15 ；
[0025](2)將步驟(I)中的激發(fā)光束14通過延時(shí)裝置2調(diào)節(jié)兩束激光之間的時(shí)間延遲，并通過半波片