[发明专利]一种准分子激光微加工系统的光路调节架

说明书

技术领域

一种准分子激光微加工系统的光路调节架主要用于准分子掩膜微加工系统的光路系统工作支撑和竖直光路调整，属于微纳米科学与技术领域。

背景技术

准分子是由化学活性最稳定的惰性元素Ar、Kr、Xe和化学性质最活泼的元素F、Cl、Br的两个同核或异核原子在激发态的复合物。与通常的分子不同，准分子是束缚在电子激发态下的分子，它没有稳定的基态，即准分子是一种只在激发态才能暂时存在的不稳定分子，在基态情况下它会迅速离解成其他分子团，因此准分子的寿命很短，它的上能级寿命只有10^-8s，而激光跃迁的下能级为弱束缚态，寿命也很短，一般在10^-13s量级，由于准分子在基态时，迅速离解成独立的原子，基态基本上是抽空的，因此只要有准分子存在，就会形成极高的粒子数翻转，所以准分子激光的增益很高。由于准分子激光放电泵浦方式极容易导致弧光放电，所以准分子激光工作方式主要为脉冲方式。

除了少数准分子激光器外，准分子激光都位于紫外波段。由于准分子激光光子能量较大，和许多材料尤其是有机物的化学键能相比，它的光子能量要大于材料之间的化学键能，所以在准分子激光和材料相互作用时，准分子激光有时甚至能够直接打断材料的部分化学键而实现冷加工，在微加工领域得到了广泛的应用。准分子激光脉宽窄(约几十纳米)，有极高的功率密度，且材料对紫外激光吸收率高，因此准分子激光微细加工可用于半导体、微电子等领域。激光加工可以高效率、高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接等加工。对于微小元件、印刷电路板、集成电路、微电子元件和微小生物传感器等的制作，准分子激光微细加工是不可替代的手段。

然而，在准分子激光微加工系统的光路系统中，由于准分子激光的光斑大(30mm×15mm左右)，光斑能量分布的均匀性不好，而且准分子激光加工需要采用竖直光路，因此，为了对准分子激光光斑进行整形，要用到较长的光路，一般在2米左右。同时，为了对准分子激光进行竖直光路调整，需要使用不同于水平光路调整的光路调整方法。准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构，需要具有较长的光路距离。由于不同的准分子激光器出光口的位置不同，要求准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构，具有可升降调整功能并在升降调整后紧固稳定的功能。由于准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构一般是置于光学平台上工作的，因此，要求准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构与光学平台有完善的连接和紧固方法。准分子激光微加工系统对光路调节精度要求非常高，如果光学调整器有1μm的偏差，则可造成聚焦光斑产生10～100μm的偏差。准分子激光微加工系统中，为了使非常轻而薄的被微加工件，在微加工时各方向上受力均匀和被微加工边缘平整，要求被加工物必须水平放置，准分子激光光束经过反光镜变为竖直方向，准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构，能够为准分子激光提供垂直加工空间，使光斑聚焦在被加工物上。竖直方向的光束还需要通过水平放置的光学调整器进行光束调整。将通常用于竖直放置的光学调整器变为水平放置后，需要进行竖直方向的调整并加以紧固。

传统的光路系统工作支撑结构一般采用铸铁结构支撑，其重量非常大，不易搬运，并且铸铁结构无法进行高度调节，不能满足上述的准分子激光微加工系统光路系统工作支撑结构的要求。传统的光学调整器竖直方向的调整方法非常复杂，而且由于震动和光学调整器受热不均等因素，已调整好的光学调整器竖直方向的位置极容易发生变动，经常需要重新调节。并且传统的准分子激光微加工系统的光路系统工作支撑结构通常只适用于实验室环境，不适合工业级准分子微加工生产制造领域。

发明内容

为了很好的解决上述问题，本发明提供了一种多层框架结构的光路系统工作支撑构件，可提供向下的工作光线并对竖直方向的光线进行精确调整，能够显著增强准分子激光微加工系统光路的稳定性，实现光路在竖直方向上的调整，有效地帮助了准分子激光实现了微米级微加工。

为了实现上述目的，本发明采用了如下设计方案：设计一种准分子激光微加工系统的光路调节架，该调节架由可固定于光学平台上的钢架构成，该钢架至少有两层结构，高度80cm以上，顶层有向外凸出的悬台；底层设有螺丝孔，可使螺钉穿过螺丝孔后拧入光学平台螺纹孔中，顶层设有光具导轨至悬台。

在悬台处设有向下的通光孔，通光孔上设有将水平光线反射成垂直光线穿过通光孔的反射镜；通光孔下设置有悬挂平台，悬挂平台中心为方形口，其上安装物镜，且物镜通过竖直光路调整器安装在悬挂平台上；该竖直光路调整器包括平移调整台和旋转调整台。