晶体保持装置及光源的制作方法

1.本公开涉及光学领域，特别涉及一种晶体保持装置及使用晶体保持装置的光源。


背景技术：

2.光学晶体广泛应用于生产、科研的各个领域，例如波长调节。
3.目前在工业和科研应用中，紫外激光器分为气体激光器和全固态紫外激光器两类。而利用非线性光学晶体的非线性效应进行频率变换技术是紫外激光器获得紫外激光的重要手段之一。目前，常用的非线性晶体(例如，clbo晶体)存在一个严重的缺点：当环境湿度较大时(例如，超过40％)，常用的非线性晶体容易潮解开裂，这个缺点严重限制了一些非线性晶体的产业化应用。


技术实现要素：

4.本公开提供了一种晶体保持装置，其特征在于，包括：壳体，包括：内腔，用于容纳晶体，入光口，与内腔光学连通；出光口，与内腔光学连通；入光窗，用于设置在入光口处；以及出光窗，用于设置在出光口处。
5.在一些实施例中，入光口和/或出光口用于安装晶体。
6.在一些实施例中，晶体保持装置还包括：安装垫圈，用于保持晶体；入光口和/或出光口处设置有安装槽，安装槽用于容纳安装垫圈。
7.在一些实施例中，入光窗密封设置在入光口处；以及出光窗密封设置在出光口处。
8.在一些实施例中，壳体还包括：观察口，与内腔光学连通，观察窗，用于密封设置在在观察口处。
9.在一些实施例中，观察口用于晶体的安装。
10.在一些实施例中，晶体保持装置还包括：安装垫圈，用于保持晶体；观察口处设置有安装槽，安装槽用于容纳安装垫圈。
11.在一些实施例中，壳体呈柱形，观察口设置在壳体的一端；入光口和出光口相对设置在壳体的侧壁上。
12.在一些实施例中，晶体保持装置还包括：安装凹陷，设置在壳体上，用于安装附加装置。
13.在一些实施例中，晶体保持装置还包括：调节机构，与壳体连接，用于旋转调节壳体，以调节晶体的角度，调节机构包括：调节盘，壳体固定设置在调节盘上；限位机构，用于对调节盘进行限位；以及调节旋钮，用于对调节盘进行调节。
14.在一些实施例中，晶体保持装置还包括：晶体，被保持在内腔中，晶体包括：lbo晶体、bbo晶体、cbo晶体、ktp晶体或clbo晶体中的任意一种。
15.本公开提供了一种光源，包括：激光器，用于发射激光；如本公开的一些实施例中的晶体保持装置，与激光器光耦合，用于调节激光。
16.在一些实施例中，激光器是全固态紫外激光器，并且晶体保持装置用于产生短波
紫外激光。
17.根据本公开一些实施例的晶体保持装置能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的晶体保持装置能够解决常规技术中非线性晶体容易潮解开裂，限制非线性晶体的产业化应用、保存晶体的设备使用不变，操作复杂等问题，能够实现对非线性晶体进行隔绝水汽的封装，同时不影响晶体使用，设备成本降低，使用效率提高的技术效果。
18.根据本公开一些实施例的光源能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的光源能够解决常规技术中产业化应用受限、非线性晶体易损坏、设备成本高等问题，能够实现应用领域广泛，非线性晶体使用寿命延长、降低设备成本、延长光源使用寿命等技术效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示出根据本公开一些实施例的晶体保持装置的结构示意图；
21.图2示出根据本公开一些实施例的壳体的结构示意图；
22.图3示出根据本公开一些实施例的晶体保持装置一部分的结构爆炸图；
23.图4示出根据本公开另一些实施例的晶体保持装置的结构示意图；
24.图5示出根据本公开另一些实施例的壳体的结构示意图；
25.图6示出根据本公开一些实施例的光源的结构示意图。
26.在上述附图中，各附图标记分别表示：
27.100、400晶体保持装置
28.10、410壳体
29.11、411内腔
30.13出光口
31.131安装槽
32.14、414观察口
33.141、4141安装槽
34.15观察窗
35.20入光窗
36.30出光窗
37.40a、40b、440安装垫圈
38.50安装凹陷
39.51安装螺孔
40.60调节机构
41.61调节盘
42.62限位机构
43.63调节旋钮
44.70晶体
45.1000光源
46.200激光器
47.300样品
具体实施方式
48.下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。
49.在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；可以是两个元件内部的连通。在本公开的描述中，远端或远侧是指深入真空环境(例如，真空腔)的一端或一侧，近端或近侧是与远端或远侧相对的一端或一侧(例如，远离真空腔的一端或一侧，或者真空腔内靠近真空腔壁的一端或一侧等等)。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
50.图1示出根据本公开一些实施例的晶体保持装置100的结构示意图。图2示出根据本公开一些实施例的壳体10的结构示意图。图3示出根据本公开一些实施例的晶体保持装置100的一部分的结构爆炸图。
51.如图1～3所示，晶体保持装置100可以包括壳体10、入光窗20以及出光窗30。壳体10可以包括内腔11、入光口(图中未示出)以及出光口13。内腔11能够用于容纳如图3所示的晶体70(例如，clbo晶体)，入光口与内腔11光学连通，出光口13与内腔11光学连通。
52.在本公开的一些实施例中，壳体10可以由金属铝制成，铝的导热性良好，使得内腔11内容纳的晶体能够及时散热，避免因为热量累积而损坏。另外，铝的造价低廉，容易加工，使得整体设备加工成本和生产成本均有下降。内腔11呈与晶体70相匹配的形状，使晶体70完全嵌入内腔11中，从而起到保持晶体70的作用。入光口和出光口13分别设置在内腔两侧，激光可以由入光口进入，经过内腔11内的晶体70后，从出光口13穿出，形成完整光路，从而对激光波长进行调节。
53.本领域技术人员可以理解，虽然壳体10可以由金属铝制成，也可以由其他材料制成，例如可以由不锈钢制成。本领域技术人员可以理解，虽然图2和图3中示出的内腔11和晶体70均呈长方体状，但内腔11或晶体70也可以呈立方体状、圆柱状、棱柱状等其他形状。
54.如图2、图3所示，在本公开的一些实施例中，入光窗20能够用于设置在入光口处，出光窗30能够用于设置在出光口13处。入光窗20与出光窗30可以均为蓝宝石窗口，蓝宝石窗口对于紫外光有高透过率，在使用时不会影响整体效率。入光口和出光口13可以均具有向内延伸的凸缘，入光窗20和出光窗30可以通过真空密封胶分别固定在入光口和出光口13
处的凸缘上，从而嵌入壳体10。
55.本领域技术人员可以理解，虽然本公开中使用真空密封胶固定入光窗20和出光窗30，但凸缘上也可以开设有安装孔，入光窗20和出光窗30分别通过与安装孔配合的螺丝固定在入光口和出光口13处。
56.在本公开的一些实施例中，入光口和出光口13分别开设在内腔11两侧，且均与内腔11连通，晶体70既可以通过入光口安装，也可以通过出光口13安装。
57.如图2所示，在本公开的一些实施例中，晶体保持装置100还可以包括安装垫圈40，安装垫圈40能够用于保持晶体。入光口和出光口13处设置有安装槽。图中未示出入光口处的安装槽，本公开仅以出光口13处的安装槽131为例进行说明。安装槽131能够用于容纳安装垫圈40，使得安装垫圈40位于晶体70和入光窗20和/或晶体70和出光窗30之间，安装垫圈40能够缓冲碰撞，防止在安装过程中因为操作不慎或其他外力导致晶体70破裂，提高安全性、降低设备损耗率。
58.本领域技术人员可以理解，虽然图2中示出两个安装垫圈40a、40b，分别设置在入光口和出光口13处，但是安装垫圈40的数量也可以为一个，设置在入光口处或出光口13处。同样的，入光口和出光口13处也可以均不设置安装垫圈40。
59.如图2所示，在本公开的一些实施例中，入光窗20密封设置在入光口处，出光窗30密封设置在出光口13处。在本公开的一些实施例中，在组装晶体保持装置100时，将晶体70放入内腔11，并将入光窗20和出光窗30安装在壳体10上的组装过程均在真空手套箱中进行。真空手套箱内可以为纯净氮气氛围，其他气体(例如，水蒸气)和杂质的含量几乎为零，从而避免了晶体70的潮解。而组装完成后，通过真空密封胶固定在入光口和出光口13处的入光窗20和出光窗30能够有效隔绝大气与内腔11，且入光窗20和出光窗30对紫外光具有高透过率，使得晶体保持装置100使用和保存同时进行，且晶体70能够一直处于纯净氮气氛围中，有效避免了晶体70的潮解问题，不影响其应用。
60.如图3所示，在本公开的一些实施例中，壳体10还可以包括观察口14和观察窗15。观察口14与内腔11光学连通，观察窗15能够用于密封设置在观察口14处，使得晶体保持装置100在使用过程中，晶体70的状态可以随时被观察到，降低使用风险。
61.如图1～3所示，在本公开的一些实施例中，壳体10可以呈柱形，观察口14设置在壳体10的一端，入光口和出光口13相对设置在壳体10的侧壁上。
62.如图1～3所示，在本公开的一些实施例中，晶体保持装置100还可以包括安装凹陷50。安装凹陷50设置在壳体10上，用于安装附加装置。例如，安装凹陷50的底面开设有安装螺孔51，能够用于安装晶体保持装置100的例如测温模块、水冷模块等等。
63.本领域技术人员可以理解，虽然图1～3示出的安装凹陷50位于内腔11上方，安装凹陷50也可以位于壳体10的其他部位。本领域技术人员可以理解，虽然图1～3示出的安装凹陷50底面开设有四个安装螺孔51，但是安装螺孔的数量也可以大于四个或小于四个，或者采取其他安装结构，例如卡合结构等。
64.图4示出根据本公开另一些实施例的晶体保持装置400的结构示意图。图5示出根据本公开另一些实施例的晶体保持装置400的壳体410的结构示意图。
65.如图4所示，在本公开的另一些实施例中，观察口414开设在内腔411的一端，能够用于安装晶体。
66.如图4-5所示，在本公开的另一些实施例中，晶体保持装置400还可以包括安装垫圈440，安装垫圈440能够用于保持晶体。观察口414处设置有安装槽4141，安装槽4141能够用于容纳安装垫圈440。
67.如图1、图2所示，在本公开的一些实施例中，晶体保持装置100还可以包括调节机构60。调节机构60与壳体10连接，能够用于旋转调节壳体10，以调节晶体70的角度。
68.如图1所示，在本公开的一些实施例中，调节机构60包括调节盘61、限位机构62以及调节旋钮63。壳体10固定在调节盘61上，能够随调节盘61的转动而转动，通过选择调节盘61能够对晶体70进行角度调节。晶体70被调节到合适的角度附近时，通过限位机构62对调节盘61进行限位，再旋转调节旋钮63对调节盘61进行旋转微调，以对晶体70的角度进行微调，降低误差。
69.如图1、图2所示，在本公开的一些实施例中，晶体保持装置100还可以包括晶体70，保持在内腔11中。晶体70可以包括：lbo晶体、bbo晶体、cbo晶体、ktp晶体或clbo晶体中的任一种。非线性晶体(例如，clbo晶体)紫外透光波段宽，抗光损伤阈值高，离散角小，倍频转换效率高，在全固态紫外激光领域具有良好的应用前景。
70.图6示出根据本公开一些实施例的光源1000的结构示意图。
71.如图6所示，光源1000可以包括激光器200，能够用于发射激光，晶体保持装置100与激光器200光耦合，能够用于调节激光。
72.在一些实施例中，光源1000可以是短波紫外激光光源。其中，激光器200可以是全固态紫外激光器，并且晶体保持装置100中的晶体可以是非线性频率变换晶体(例如，clbo晶体)。由于全固态紫外激光器具有体积小、应用方便、输出功率高等诸多优良特性，因此光源1000也可以实现结构紧凑、能够产生短波紫外激光、输出功率高、应用范围广等等优势。
73.例如，激光器200发射波长为532nm的紫外光，通过晶体保持器100的入光口进入内腔11，从而穿过晶体70，调节为波长266nm的紫外光照射到样品300上。
74.短波紫外激光具有波长短、分辨率高、衍射效应小等优点，在工业零部件加工、微电子学、光谱分析、半导体检测等领域均有广泛的应用前景。例如，在半导体检测领域中，短波紫外激光可以避免可见光源在拉曼检测中所引起的荧光干扰问题。再例如，在工业加工领域中，由于短波紫外激光具有短波长和高光子能量等特点，其聚焦光斑可以更小，进而使得其能量更高，高能量紫外光子直接破坏材料的分子键，相对于红外激光的热熔过程，紫外激光加工时冷蚀效应能够使得可加工尺寸更小，加工精度更高。
75.需要指出的是，以上仅为本公开的示例性实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。