用于产生高次谐波的平面波导装置及安装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于产生高次谐波的平面波导装置及安装方法，其核心部件为两片平面玻璃组成的平面波导，两片平面玻璃平行放置且中间留有间距为几百微米的缝隙，缝隙通过气体密封装置进行密封，缝隙内充满惰性气体；飞秒激光聚焦后进入平面波导，在波导中以掠入射的形式向前传播，与惰性气体作用产生高次谐波。本发明专利技术采用两片平面玻璃组成的平面波导作为气体载体属于首创，既能有效产生高次谐波，又能在平面波导上方便的获得周期性的结构。

【技术实现步骤摘要】
用于产生高次谐波的平面波导装置及安装方法
本专利技术涉及超快光学
，具体涉及用于产生高次谐波的平面波导装置及其安装方法。
技术介绍
飞秒激光驱动原子产生高次谐波是目前获得桌面式相干极紫外(EUV)光源和相干软X射线(Soft-Xray)光源的唯一途径，同时也是获得阿秒相干脉冲光的首选方法。目前产生高次谐波的实验装置主要有三种：第一种是利用脉冲喷气阀作为高次谐波的产生源；第二种是使用气体盒子作为高次谐波的产生装置；第三种是使用空心毛细管波导作为气体载体来产生高次谐波。由于高次谐波的产生需要在真空环境下进行，因此当产生高次谐波的惰性气体进入真空后会使真空度发生变化，为了使产生的高次谐波强度不受真空度变化的影响，需要持续对真空室抽气来维持一定的真空度。对于脉冲喷气阀和气体盒子而言，当气体进入真空后，真空度变化较大，对起到抽气作用的分子泵和机械泵造成较大的载荷；而使用空心毛细管作为气体载体可以有效解决此问题，这对于应用而言有很重要的意义。另一方面，空心毛细管波导相比前两种方法可以有效抑制激光等离子体散焦，显著地增加了激光与气体的相互作用长度，大大增加了产生信号的强度，但是其产生的高次谐波的波长较长，不能进一步满足人们的应用需求；而大量的实验已经证明内径周期性变化的空心毛细管可以更有效地产生短波长的高次谐波，使短波长的高次谐波的产量达到了可以应用的级别。但是目前制作内径周期性变化的空心毛细管需要使用吹玻璃的技术，这是一种极其精密复杂的技术，因此这就为获得这种特殊结构的空心毛细管增加了很大难度。利用飞秒激光微加工技术虽然也可以在玻璃表面获得周期性变化的结构，但是由于空心毛细管的管壁是曲面，因此利用飞秒激光在空心毛细管壁上刻蚀周期性变化的结构几乎不可能实现。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了用于产生高次谐波的平面波导装置及其安装方法，目的是为了既能有效产生高次谐波，又可以方便地在装置上获得周期性的结构。本专利技术公开了一种用于产生高次谐波的平面波导装置，包括第一平面玻璃、第二平面玻璃、气体密封装置、充气装置；所述第一平面玻璃与第二平面玻璃平行放置且二者中间留有间距为几百微米的缝隙；所述气体密封装置包括第一密封板和第二密封板，用于密封缝隙；第一密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的上表面，第一密封板上开有与缝隙相通的充气通道；第二密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的下表面；所述充气装置固定在第一密封板上，通过充气通道向第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙内充入惰性气体；飞秒激光聚焦后进入到第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙中并以掠入射的方式向前传播，与惰性气体作用产生高次谐波。所述平面波导装置还包括平面玻璃固定装置、俯仰调节机构、位移调节机构和固定板；所述平面玻璃固定装置包括第一平面玻璃固定装置和第二平面玻璃固定装置；所述俯仰调节机构包括第一光学镜架和第二光学镜架，用于调节第一平面玻璃与第二平面玻璃的俯仰；所述位移调节机构包括第一平移台和第二平移台，用于调节第一平面玻璃与第二平面玻璃构成的缝隙的间距；所述第一平面玻璃固定在第一平面玻璃固定装置上，第一平面玻璃固定装置固定在第一光学镜架的俯仰转动轴上，第一光学镜架固定在第一平移台上；所述第二平面玻璃固定在第二平面玻璃固定装置上，第二平面玻璃固定装置固定在第二光学镜架的俯仰转动轴上，第二光学镜架固定在第二平移台上；所述第一平移台和第二平移台位于固定板上。所述第一平面玻璃和第二平面玻璃的主要成分为二氧化硅，表面经过精抛光处理。所述平面玻璃固定装置为两块金属块，所述的两块金属块用于将平面玻璃加紧，然后这两块金属块被固定在光学镜架上；所述的光学镜架用于方便调节两片平面玻璃的俯仰，以达到两片平面玻璃平行的目的。所述平面波导装置可以通过支杆与旋转台连接，通过旋转台来调节飞秒激光与平面波导之间的夹角，当入射激光垂直进入平面波导时，平面波导可以提供最佳的波导效应。所述第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙的间距为100um-300um。本专利技术还公开了一种用于产生高次谐波的平面波导装置的安装方法，该方法包括：步骤一：安装第一平面玻璃和第二平面玻璃；步骤二：调节第一平面玻璃和第二平面玻璃构成缝隙的间距；步骤三：调节第一平面玻璃和第二平面玻璃平行；步骤四：密封缝隙，向缝隙内充入惰性气体。所述步骤一包括：首先将第一平面玻璃放置在第一平面玻璃固定装置中间，利用第一平面玻璃固定装置夹紧第一平面玻璃，使其固定不动；再将第一平面玻璃固定装置与第一光学镜架固定连接；所述第二平面玻璃按照与第一平面玻璃相同的方法进行安装。所述步骤二包括：首先将带有第一平面玻璃的第一光学镜架安装在第一平移台上，将带有第二平面玻璃的第二光学镜架安装在第二平移台上；然后通过第一平移台与第二平移台来调节第一平面玻璃与第二平面玻璃构成缝隙的间距，获得最佳的波导效应；最后再将第一平移台和第二平移台固定在固定板上。所述步骤三包括：利用氦氖激光和光阑来调节第一平面玻璃和第二平面玻璃平行：首先让氦氖激光中心穿过两个等高的光阑；然后让第一光阑关到最小，第二光阑完全打开；经过光阑后的氦氖激光先后经过第一平面玻璃、第二平面玻璃的四个平面，激光在经过这些平面时会有反射光，通过调节第一光学镜架和第二光学镜架让形成缝隙的两个平面的反射光也通过光阑，从而保证第一平面玻璃和第二平面玻璃构成缝隙的两个平面平行。所述步骤四包括：调节完第一平面玻璃和第二平面玻璃平行后，将第一密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的上表面，第一密封板上设有充气通道；第二密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的下表面；然后充气装置固定在第一密封板的充气通道上方，通过充气通道向缝隙内充入惰性气体。所述惰性气体包括氦气，氖气，氩气，氪气，氙气中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的用于产生高次谐波的平面波导装置及其安装方法，采用两片平面玻璃组成的平面波导作为气体载体属于首创，既能有效产生高次谐波，又可以方便的在装置上获得周期性的结构；与现有的毛细管波导结构相比，本专利技术装置可以方便地将平面玻璃组装成平面波导，同时可以随时拆卸平面玻璃对其表面进行任意结构的加工，这是毛细管波导结构所不具备的特点；该装置通过调节装置可以任意改变两片平面玻璃的缝隙间距即波导间距，有助于获得更好的实验条件；与现有的脉冲喷气阀和气体盒子相比，平面波导结构的波导间距为几百微米，能有效抑制等离子散焦；通过设置密封装置，可以很好地束缚气体，减小气体向真空中扩散，具有很重要的应用价值。附图说明图1为本专利技术一个实施例公开的飞秒激光进入平面波导并与惰性气体作用的示意图；图2为本专利技术一个实施例公开的平面波导装置的结构图；图3为本专利技术一个实施例公开的调节两片平面玻璃平行的示意图；图4为本专利技术一个实施例公开的飞秒激光耦合进入平面波导的示意图；图5为本专利技术一个实施例公开的验证是否产生高次谐波的实验光路示意图；图6为本专利技术一个实施例公开的气体盒子与平面波导产生的高次谐波光谱图。图中：1：第一平面玻璃；1-1：第一平面玻璃的第一平面；1-2：第一平面玻璃的第二平面；2：第二平面玻璃；2-1：第二平面玻璃的第一平面；2-2：第二平面玻璃的第二平面；3：第一平面玻璃固定装置；4：第二平面玻璃固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生高次谐波的平面波导装置，其特征在于，包括第一平面玻璃、第二平面玻璃、气体密封装置、充气装置；所述第一平面玻璃与第二平面玻璃平行放置且二者中间留有间距为几百微米的缝隙；所述气体密封装置包括第一密封板和第二密封板，用于密封缝隙；第一密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的上表面，第一密封板上开有与缝隙相通的充气通道；第二密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的下表面；所述充气装置固定在第一密封板上，通过充气通道向第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙内充入惰性气体；飞秒激光聚焦后进入到第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙中并以掠入射的方式向前传播，与惰性气体作用产生高次谐波。

【技术特征摘要】
1.一种用于产生高次谐波的平面波导装置，其特征在于，包括第一平面玻璃、第二平面玻璃、气体密封装置、充气装置；所述第一平面玻璃与第二平面玻璃平行放置且二者中间留有间距为几百微米的缝隙；所述气体密封装置包括第一密封板和第二密封板，用于密封缝隙；第一密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的上表面，第一密封板上开有与缝隙相通的充气通道；第二密封板固定在第一平面玻璃和第二平面玻璃的下表面；所述充气装置固定在第一密封板上，通过充气通道向第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙内充入惰性气体；飞秒激光聚焦后进入到第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙中并以掠入射的方式向前传播，与惰性气体作用产生高次谐波；所述平面波导装置还包括平面玻璃固定装置、俯仰调节机构、位移调节机构和固定板；所述平面玻璃固定装置包括第一平面玻璃固定装置和第二平面玻璃固定装置；所述俯仰调节机构包括第一光学镜架和第二光学镜架，用于调节第一平面玻璃与第二平面玻璃的俯仰；所述位移调节机构包括第一平移台和第二平移台，用于调节第一平面玻璃与第二平面玻璃构成的缝隙的间距；所述第一平面玻璃固定在第一平面玻璃固定装置上，第一平面玻璃固定装置固定在第一光学镜架的俯仰转动轴上，第一光学镜架固定在第一平移台上；所述第二平面玻璃固定在第二平面玻璃固定装置上，第二平面玻璃固定装置固定在第二光学镜架的俯仰转动轴上，第二光学镜架固定在第二平移台上；所述第一平移台和第二平移台位于固定板上。2.如权利要求1所述的用于产生高次谐波的平面波导装置，其特征在于，所述第一平面玻璃和第二平面玻璃的主要成分为二氧化硅，表面经过精抛光处理。3.如权利要求1所述的用于产生高次谐波的平面波导装置，其特征在于，所述第一平面玻璃和第二平面玻璃构成的缝隙的间距为100um-300um。4.一种如权利要求1所述的用于产生高次谐波的平面波导装置的安装方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：安装第一平面玻璃和第二平面玻璃；步骤二：调节第一平面玻璃和第二平面玻璃构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世炳，谷鹏，宋海英，刘嵩，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11