本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种用于激光器的快门装置以及激光器。
背景技术：
在高端光刻领域，高重频准分子激光因其高重频、窄线宽和大能量的特点，是目前半导体光刻领域应用的占绝对主导地位的光源。激光器快门是准分子激光器整机必不可少的组成部件之一。通过快门可以执行光刻机整机是否输出激光的指令，实现对快门的控制。
激光器快门是控制激光器激光输出的装置，快门单元性能及功能的好坏直接或间接影响了激光器整机的功能和安全性。在准分子激光器系统工作时，需要根据光刻机的要求判断是否对激光进行输出，当不需要输送到光刻机时，就需要快门阻断激光，当需要激光输出时，打开快门并将激光输出到光刻机。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种用于激光器的快门装置，所述用于激光器的快门装置包括：外壳组件、气动驱动装置、快门主体以及能量吸收装置；
所述外壳组件上设置有供激光输出的进光接口；
所述气动驱动装置用于驱动所述快门主体的开启和闭合；
所述能量吸收装置用于将通过所述快门主体截断的激光进行能量吸收；
所述气动驱动装置，快门主体以及能量吸收装置都设置在所述外壳组件中。
在一些实施例中，所述快门主体包括：反射组件，快门底板组件，以及导轨组件；
所述反射组件固定设置在所述快门底板组件上，所述射入激光可经过进光接口通过反射组件发生偏转，被偏转后的反射激光被导向至所述能量吸收装置进行能量衰散；
所述快门底板组件上设置有通光孔；
所述导轨组件固定设置在所述快门底板组件上。
在一些实施例中，所述气动驱动装置包括气动元件及滑块组件；
所述滑块组件与所述导轨组件配合，并在所述气动元件的驱动下可在所述导轨组件中滑动，并可使所述通光孔露出。
在一些实施例中，所述气动元件通过气缸安装板固定在所述快门底板组件上。
在一些实施例中，所述导轨组件为滚珠导轨，所述气动元件为气缸。
在一些实施例中，所述反射组件包括：反光镜底座和反光镜；
所述反光镜底座为45°镜片安装基座；
所述反光镜通过螺钉和安装垫片压装在所述反光镜底座上。
在一些实施例中，所述进光接口的形状为圆形或矩形。
在一些实施例中，所述能量吸收装置包括接光部件和散热片；所述接光部件为密集孔隙结构，所述散热片为环形或横纵型翅片。
在一些实施例中，所述快门主体还包括：快门盖板，所述快门盖板安装在所述导轨组件上，所述快门盖板在所述快门主体完全打开和完全闭合的位置分别设置有接触开关，用以监控快门打开与关闭的状态。
另一方面，本发明实施例还提供了一种用于激光器。所述激光器包括如前所述的用于激光器的快门装置。
本发明的技术效果：本发明公开的用于激光器的快门装置和激光器通过能量吸收装置，在快门关闭时，激光通过能量吸收装置实现能量吸收，并实现快速散热，以达到保护光路、元件寿命，实现系统安全的目的。且本发明公开的快门装置通过采用气动驱动装置作为快门主体的驱动，动作执行时间更加稳定、可控，不会受到电磁干扰的影响。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置的截光原理示意图；
图3是根据本发明一个实施例的反射镜组件的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的能量吸收装置的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置的结构示意图；
图6是根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置的结构示意图；
图7是根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置的爆炸示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
激光器快门是控制激光器激光输出的装置，快门单元性能及功能的好坏直接或间接影响了激光器整机的功能和安全性。在准分子激光器系统工作时，需要根据光刻机的要求判断是否对激光进行输出，当不需要输送到光刻机时，就需要快门阻断激光，当需要激光输出时，打开快门并将激光输出到光刻机。
在所了解的技术中，通常可以采用电子快门将光路截断以防止激光通过，此时激光会对电子快门直接轰击，大量的热量无法及时散掉，而造成快门的损坏；同时准分子激光系统内存在高压电源，电磁环境非常恶劣，对电子快门存在电磁干扰，会影响电子快门的正常工作，致使系统的安全性和可靠性较低。而本发明提出一种用于激光器的快门装置，能够有效缓解上述不良影响。
参考图1至图7所示，示意出了根据本发明一个实施例的用于激光器的快门装置100。所述用于激光器的快门装置100包括：
外壳组件101，气动驱动装置102，快门主体103以及能量吸收装置104；
所述外壳组件101上设置有供激光输出的进光接口202；
所述气动驱动装置102用于驱动所述快门主体103的开启和闭合；
所述能量吸收装置104用于将通过所述快门主体103截断的激光进行能量吸收；
所述气动驱动装置102，快门主体103以及能量吸收装置104都设置在所述外壳组件101中。
本发明实施例提供一种气动式快门装置，快门受气动驱动装置控制开启、关闭，实现对快门主体的打开、关闭；且在截断光路时引入能量吸收装置，并通过散热结构快速散热；快门装置包括外壳组件，所述外壳组件提供快门防护罩的功能，用以连接光路并实现光路的密封防护。
在一些实施例中，所述快门主体103包括：反射组件203，快门底板组件503，以及导轨组件505；
所述反射组件203固定设置在所述快门底板组件503上，所述射入激光可经过进光接口202通过反射组件203发生偏转，被偏转后的反射激光被导向至所述能量吸收装置104进行能量衰散；
所述快门底板组件503上设置有通光孔507；
所述导轨组件505固定设置在所述快门底板组件503上。
在一些实施例中，所述气动驱动装置102包括气动元件501，滑块组件504；所述滑块组件504与所述导轨组件505配合，并在所述气动元件501的驱动下可在所述导轨组件505中滑动，并可使所述通光孔507露出。
在一些实施例中，所述气动元件501通过气缸安装板502固定在所述快门底板组件503上。
在一些实施例中，所述导轨组件505为滚珠导轨，所述气动元件501为气缸。
气动驱动装置102采用以气体敏感开关为触发条件的气动元件，可以有效避免电磁干扰带来的快门触发延迟等问题，保证响应时间，根据快门行程、整体尺寸约束，动作反应时间等条件选型；气动驱动装置带动快门滑块在快门底座上的导轨内运动，导轨可以使用v型槽、滚珠等形式，保证快门运动顺畅即可。
本实例的气动驱动装置与快门安装如图5所示，选用初态弹出、触发收回的气缸501作为气动驱动装置，将气缸501通过气缸安装板502固定在快门底板组件503上，滑块组件504可以在快门底板组件503上的导轨组件505内运动，导轨组件505使用滚珠导轨，其低摩擦系数的特点可以让快门运动的更加顺畅，滑块组件504通过气缸501杆上的螺纹与气缸501耦合在一起，通过紧固螺丝506固定，气缸501得到满足工作压力的气体驱动缩回，带动滑块组件504运动，完全打开后露出快门底板组件503上的通光孔507，激光得以从快门主体内输出到下一模块。
本发明实施例以气动驱动装置作为快门主体的驱动，动作执行时间更加稳定、可控，不会受到电磁干扰的影响。且在快门关闭时，激光通过能量吸收装置实现能量吸收，并实现快速散热，以达到保护光路、元件寿命，实现系统安全的目的。
在一些实施例中，所述反射组件203包括：反光镜底座301和反光镜302；
所述反光镜底座301为45°镜片安装基座；
所述反光镜302通过螺钉303和安装垫片304压装在所述反光镜底座301上。
在一些实施例中，反射组件203反射激光可以由反射棱镜或全反镜等方式实现，安装方式可以是将利用光学元件专用紫外胶粘贴在平面上，也可以使用工装固定在其反射位置上，其反射角度可以是任何可达到能量吸收装置104的角度。本实例采用将反射镜安装在45°机件上的方式实现，如图3所示。反光镜底座301为45°镜片安装基座，通过螺钉303和安装垫片304将反光镜302压装到反光镜底座301上，安装垫片304应选用具有一定弹性的光洁非金属垫片，防止在压住镜片时反光镜受到过大应力而损坏，本实例采用的是聚四氟乙烯材质的安装垫片。
在一些实施例中，所述进光接口202的形状为圆形或矩形。进光接口202采用圆形或矩形可以使激光进入更均匀无遮挡，且在生产过程中因为为规则形状，所以更好加工生产。当然，进光接口也可为任意其他可通过激光的形状，射入激光201通过快门主体103上的反射组件203以某一角度发生偏转，本实例采用45°偏转，被偏转后的反射激光被导向至能量吸收装置104进行能量衰散。
在一些实施例中，所述能量吸收装置104包括散热片，所述散热片为环形翅片或横纵型翅片。
所述能量吸收装置104可利用可快速对激光能量吸收的特殊材质或结构防止发生镜面反射。能量吸收装置104需要在接收反射激光205后快速对其进行耗散处理，其接光部位应采用不会将激光镜面反射回原有光路的结构，并且其材质不会因为瞬时收到大量热量而烧熔，热量传到后需要散热结构快速散出。其接光部位可采用锥形接光结构，使激光在锥形面内连续弹射，能量快速衰减并被散热结构散出；也可以使用泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍等密集孔隙材料为接光部件，接光材料与散热结构需紧密贴合保证换热效率，可以使用紧装配或填充导热硅胶，散热部位使用片式散热，可以为环形翅片或横纵型翅片。根据激光频率f,单位时间最大能量w,换热系数α，散热温度(上限温度-环境温度)△t，散热公式q＝wf＝αs△t,求出需要设计的最小散热面积s，根据s设计翅片密度与深度。本实例能量吸收装置如图4所示，采用401泡沫铝为接光材料，其密集的孔隙结构使激光进入泡沫铝后产生漫反射且相互干扰，使光能迅速转化为热能，可防止激光发生镜面反射保护原有光路，并且熔点很高，大于1400℃，远高于普通铝材质的熔点(600-700℃)，泡沫铝与402横型翅片散热块使用过盈配合连接。
在一些实施例中，所述快门主体103还包括：快门盖板601，所述快门盖板601安装在所述导轨组件505上，所述快门盖板601在所述快门主体103完全打开和完全闭合的位置分别设置有接触开关602，用以监控快门打开与关闭的状态。
本发明实施例通过接触开关来实现对快门状态的实时监控，提高设备的可靠性和可维护性。
另一方面，本发明实施例还提供了一种用于激光器。所述激光器包括如前所述的用于激光器的快门装置。
本发明的技术效果：本发明公开的用于激光器的快门装置和激光器通过能量吸收装置，在快门关闭时，激光通过能量吸收装置实现能量吸收，并实现快速散热，以达到保护光路、元件寿命，实现系统安全的目的。且本发明公开的快门装置通过采用气动驱动装置作为快门主体的驱动，动作执行时间更加稳定、可控，不会受到电磁干扰的影响。
下面结合具体的实施例对本发明提供的用于激光器的快门装置100进行详细的说明。
实施例1：
如图1至图7所示，为本发明实施例提供的用于激光器的快门装置100。
激光器的快门装置100是控制激光器激光输出的装置，快门装置性能及功能的好坏直接或间接影响了激光器整机的功能和可靠性。
如图1所示的用于激光器的快门装置100中外壳组件101是快门单元的保护结构并包含激光输出的进光接口，可以由金属或其他不透光易于导热的结构组成。气动驱动装置102是驱动快门开启、闭合的装置；快门主体103是承载整个快门装置的载体；能量吸收装置104是对截断激光进行能量吸收的机构。
快门装置100的初始状态可为开启和关闭，本实例是以快门关闭为常态设计，其关闭截断光路状态如图2所示。射入激光201通过外壳组件101上的进光接口202进入快门主体203内部，进光接口可为圆形、矩形或任意其他可通过激光的形状，射入激光201通过快门主体103上的反射组件203以某一角度发生偏转，本实例采用45°偏转，被偏转后的反射激光被导向至能量吸收装置104进行能量衰散。
反射组件203反射激光可以由反射棱镜或全反镜等方式实现，安装方式可以是将利用光学元件专用紫外胶粘贴在平面上，也可以使用工装固定在其反射位置上，其反射角度可以是任何可达到能量吸收装置104的角度。本实例采用将反射镜安装在45°机件上的方式实现，如图3所示。反光镜底座301为45°镜片安装基座，通过螺钉303和安装垫片304将反光镜302压装到反光镜底座301上，安装垫片304应选用具有一定弹性的光洁非金属垫片，防止在压住镜片时反光镜受到过大应力而损坏，本实例采用的是聚四氟乙烯材质的安装垫片。
能量吸收装置104需要在接收反射激光205后快速对其进行耗散处理，其接光部位应采用不会将激光镜面反射回原有光路的结构，并且其材质不会因为瞬时收到大量热量而烧熔，热量传到后需要散热结构快速散出。其接光部位可采用锥形接光结构，使激光在锥形面内连续弹射，能量快速衰减并被散热结构散出；也可以使用泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍等密集孔隙材料为接光部件，接光材料与散热结构需紧密贴合保证换热效率，可以使用紧装配或填充导热硅胶，散热部位使用片式散热，可以为环形翅片或横纵型翅片。根据激光频率f,单位时间最大能量w,换热系数α，散热温度(上限温度-环境温度)△t，散热公式q＝wf＝αs△t,求出需要设计的最小散热面积s，根据s设计翅片密度与深度。本实例能量吸收装置如图4所示，采用401泡沫铝为接光材料，其密集的孔隙结构使激光进入泡沫铝后产生漫反射且相互干扰，使光能迅速转化为热能，可防止激光发生镜面反射保护原有光路，并且熔点很高，大于1400℃，远高于普通铝材质的熔点(600-700℃)，泡沫铝与402横型翅片散热块使用过盈配合连接。
气动驱动装置102采用以气体敏感开关为触发条件的气动元件，可以有效避免电磁干扰带来的快门触发延迟等问题，保证响应时间，根据快门行程、整体尺寸约束，动作反应时间等条件选型；气动驱动装置带动快门滑块在快门底座上的导轨内运动，导轨可以使用v型槽、滚珠等形式，保证快门运动顺畅即可。
本实例的气动驱动装置可参考图5所示，选用初态弹出、触发收回的气缸501作为气动驱动装置，将气缸501通过气缸安装板502固定在快门底板组件503上，滑块组件504可以在快门底板组件503上的导轨组件505内运动，导轨组件505使用滚珠导轨，其低摩擦系数的特点可以让快门运动的更加顺畅，滑块组件504通过气缸501杆上的螺纹与气缸501耦合在一起，通过紧固螺丝506固定，气缸501得到满足工作压力的气体驱动缩回，带动滑块组件504运动，完全打开后露出快门底板组件503上的通光孔507，激光得以从快门主体内输出到下一模块。
到位检测功能的实现如图6所示，将快门盖板601安装在导轨组件505上，在快门完全打开和完全闭合的位置安装接触开关602，用以监控快门打开与关闭的状态。
本发明的技术效果：本发明公开的用于激光器的快门装置和激光器通过能量吸收装置，在快门关闭时，激光通过能量吸收装置实现能量吸收，并实现快速散热，以达到保护光路、元件寿命，实现系统安全的目的。且本发明公开的快门装置通过采用气动驱动装置作为快门主体的驱动，动作执行时间更加稳定、可控，不会受到电磁干扰的影响。且本发明实施例的快门装置能实现对快门状态的实时监控，提高设备的可靠性和可维护性。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。