CN104428869A

CN104428869A - 透明波导电磁波等离子体光源

Info

Publication number: CN104428869A
Application number: CN201380036766.9A
Authority: CN
Inventors: A·S·尼特
Original assignee: Ceravision Ltd
Current assignee: Ceravision Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2033-05-03
Also published as: US9299554B2; WO2013167879A3; EP2847783A2; JP2015528977A; JP6379086B2; CN104428869B; WO2013167879A2; GB201208368D0; US20150097481A1; TWI604501B; TW201351474A

Abstract

一种透明波导电磁波等离子体光源，具有石英的预制件(1)，其中内部封闭的中空外壳(2)由外直径8mm、内直径4mm的拉制管形成。中空外壳(2)在内、外端(3、4)处被密封。微波可激发的等离子体材料被密封在外壳内。其外端(4)从端板(5)突出大约10.5mm，并且外壳的整个长度大约20.5mm。形成中空的管(71)从中空外壳的内端向后延续，作为天线护套(72)。2mm厚的端板(5)是圆形的并且外壳(2)在端板(5)的中心孔处被密封。类似的板(6)被定位为板(6)与板(5)之间留有10mm的间隔，其中在外壳的内端与内板(6)之间具有大约2mm的小的间隙。天线护套被熔融至板(6)，其中，板中的孔(73)允许天线进入护套中。上述两个板具有34mm的直径并且被密封在拉制石英管(7)中，拉制石英管(7)的外直径为38mm，壁厚为2mm。外管(7)的外端(10)与外板(5)齐平，并且外管(7)的内端从内板(6)的后表面向后延伸17.5mm作为裙部(9)。该结构提供了具有裙部的凹进部(13)，其中凹进部(13)内的空间(74)延伸进入天线护套(72)中。容纳在具有裙部的凹进部中的是氧化铝块(4)。其外部直径是33.9mm，厚度为17.7mm。其具有直径为2mm的中心孔(15)。天线(18)被容纳在孔(15)中，并且天线具有延伸进入天线护套(72)中的长度。

Description

透明波导电磁波等离子体光源

技术领域

本发明涉及透明波导电磁波等离子体光源。

背景技术

在我们的欧洲专利No.EP2188829(我们的’829专利)中，描述并请求保护(如所授权的)：

一种由微波能量供能的光源，该光源具有：

·其中具有密封中空的主体，

·围绕主体的微波包封法拉第罩，

·法拉第罩内的主体为谐振波导，

·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体，以及

·布置在主体内的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输至填充物，该天线具有：

·在主体外部延伸的连接部，用于耦合至微波能量源；

其中：

·所述主体为固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从其中离开，以及

·法拉第罩至少部分透光，用于使光从该等离子体坩埚离开，

该布置使得来自该中空中的等离子体的光能够传播通过该等离子体坩埚并且经由该罩从等离子体坩埚中辐射出。

如我们的’829专利中所使用的：

“透明”是指构成被描述为透明的物品的材料是透光的或半透明的，该含义也用在关于它的发明的本说明书中；

“等离子体坩埚”是指包封等离子体的封闭体，当中空中的填充物被来自天线的微波能量激发时，该等离子体位于中空中。

我们将我们的’829专利所保护的技术称为我们的“LER”技术。

在我们的专利申请No.PCT/GB2011/001744(我们的’744申请)中，我们将LUWPL定义如下：

一种微波等离子体光源，具有：

·固态介电透明材料的预制件，具有：

·封闭中空，包含电磁波(通常为微波)可激发的材料；以及

·法拉第罩：

·界定波导，

·至少部分透明，并且通常对于从其中发出的光是至少部分透光的，

·通常具有不透明的外壳，以及

·包封预制件；

·用于将激发等离子体的通常为微波的电磁波引入波导中的装置；

该布置使得在引入特定频率的通常为微波的电磁波时，在中空中产生等离子体并且光经由法拉第罩发出。

为了本说明书的目的，我们将“微波”限定为意指从大约300MHz至大约300GHz的三个数量级的范围。我们预期该微波范围的300MHz的下端点在本发明的LUWPL能够被设计为工作的微波范围之上，即，可以设想LUWPL在300MHz以下工作。尽管如此，基于我们对合理范围的经验，我们预期正常工作将在该微波范围内。我们相信，不必详细说明本发明的可行的工作范围。

在我们目前的LUWPL中，预制件可以由在法拉第罩的相对两侧之间的连续的固态介电材料制成(除了可激发材料的封闭中空)，就像我们的LER技术的透明坩埚。可替代地，如在我们的蚌壳申请(Clam shell)中的“透明波导”的灯泡腔体中的灯泡中，所述预制件可以是有效连续的。同样可替代地，在关于我们的技术改进的还未公开的申请中的预制件包括与可激发材料的封闭中空不同的绝缘空间。

因此，应该注意的是，尽管在我们的LER技术之前的本领域的术语包括将电镀陶瓷块称为“波导”而实际上我们的LER技术中的透明坩埚已被称为“波导”；但在本说明书中，我们用“波导”总体地表示：

·包封的法拉第罩，其形成波导边界，

·罩内的固态介电透明材料的预制件，

·如果有的话，被法拉第罩包封的其他固态介电材料，以及

·如果有的话，被法拉第罩包封的并且没有固态介电材料的腔体和/或空的部分，

固态介电材料与等离子体和法拉第罩的作用一起决定罩内的波的传播方式。

因为透明材料可以由石英制成和/或可以包含玻璃，这些材料具有固体的某些典型特性和液体的某些典型特性因此被称为过冷液体，为了本说明书的目的，过冷液体被认为是固体。

而且，为了避免疑义，“固体”被用在有关材料的物理特性的上下文中，并且并不意味着有关组件是连续的而其中不具有中空。

这里对所需的术语作进一步说明。根据原有的观点，“法拉第罩”是一种导电屏蔽体，用于保护占据物、活跃物或其他免受外部电场的影响。随着科技的进步，该术语演变为意指用于阻止宽频率范围的电磁场的屏蔽体。法拉第罩将不必阻止可见光和不可见光形式的电磁辐射。只要法拉第罩可以为内部屏蔽外部电磁辐射，它也可以保持法拉第罩自身内的电磁辐射。法拉第罩的能够使其实现上述一种作用的特性也能够使其实现上述另一种作用。然而，人们认识到，术语“法拉第罩”源自屏蔽内部方面，在我们早期的LUWPL专利和申请中，我们已将该术语用于指包封被罩界定的波导内的电磁波的电屏蔽体，特别是透明的电屏蔽体。在本说明书中，我们继续采用这种用法。

在我们的’744申请中，我们在第一方面描述并请求保护一种用于我们现在所谓的LEX技术的LUWPL，如下：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

·至少部分感应耦合的部件，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中至少大致被固态介电材料包围的位置；

由此，在引入特定频率的电磁波时，在中空中产生等离子体并且光经由法拉第罩发出；

·这样的布置使得具有：

·波导空间的第一区域，其在法拉第罩的在该区域的相对两侧之间延伸，该第一区域：

·容纳感应耦合的部件，以及

·具有相对较高的体积平均介电常数，以及

·波导空间的第二区域，其在法拉第罩的在该区域的相对两侧之间延伸，该第二区域：

·具有相对较低的体积平均介电常数。

在本说明书中，这被称为第一方面的LEX LUWPL。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的LEX LUWPL。

根据本发明的第一方面，提供第一方面的LEX LUWPL，其中，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件从第一区域延伸出并进入第二区域中。

换句话说，根据本发明的第一方面，提供：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·至少大致包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

·这样的布置使得具有：

·至少部分容纳感应耦合的部件，以及

·具有相对较高的体积平均介电常数，以及

·具有相对较低的体积平均介电常数，以及

·被如下所占据：

·固态介电透明材料的预制件以及如下中的任一个

·单独的包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空，或者

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空和预制件内的腔体，或者

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空，以及预制件与法拉第罩之间的波导空间的空的部分，或者

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空、预制件内的腔体以及预制件与法拉第罩之间的波导空间的空的部分；

其中：

·用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件从第一区域延伸出并进入第二区域中。

优选地：

·至少部分感应耦合的部件延伸至波导空间的第二区域中的如下位置：在该位置，第二区域中没有被固态介电材料占据的部分存在于耦合的部件和法拉第罩之间；

·固态介电材料的表面至少大致在法拉第罩的相对两侧之间延伸，优选地作为预制件的透明材料的表面，作为波导空间的第一区域和第二区域之间的界面。

尽管天线可以延伸穿过预制件的后壁中的孔并且在没有任何护套的情况下延伸进入预制件中的腔体中，并且天线可以被密封在后壁中；然而优选地，天线在护套管内延伸进入预制件中，方便地，护套管与预制件由相同的材料制成。

在优选实施例中，护套管是这样的管，在其中超过天线的封口形成有等离子体中空。

在我们的’744申请中，我们还请求保护了第二方面，一种针对我们现在所谓的LEX技术的LUWPL，如下：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空的外壳，封闭中空包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分，并且所述波导空间具有：

·一个对称轴；以及

其中：

·这样的布置使得波导空间在理论上被分为相等的前半体积和后半体积：

·前半体积：

·至少部分被预制件占据，其中所述中空在前半体积，并且

·被法拉第罩的前面的透明部分包封(除了在后半体积之外)，来自中空的光能够经由法拉第罩的前面的透明部分辐射出，

·感应耦合件在后半体积中延伸，以及

·前半体积的内含物的介电常数的体积平均值小于后半体积的内含物的介电常数的体积平均值。

在本说明书中，这被称为第二方面的LEX LUWPL。

根据本发明的第二方面，提供了第二方面的LEX LUWPL，其中，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件从后半体积延伸出并进入前半体积中。

在我们的’744申请中，我们还请求保护了第三方面：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

其中：

·预制件由石英制成，以及

·在波导空间中设置有氧化铝主体以提高波导空间的介电常数的体积平均值，感应耦合的部件设置在氧化铝主体中。

在本说明书中，这被称为第三方面的LEX LUWPL。

根据本发明的第三方面，提供了第三方面的LEX LUWPL，其中，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件从氧化铝主体延伸出并进入石英预制件中。

在我们的’744申请中，我们还请求保护了第四方面：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

其中：

·预制件的介电常数的体积平均值小于其材料的介电常数。

在本说明书中，这被称为第四方面的LEX LUWPL。

根据本发明的第四方面，提供了第四方面的LEX LUWPL，其中，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件延伸进入具有封闭中空的预制件中。

在我们的’744申请中，我们还请求保护了第五方面：

一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少具有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

·波导空间中的固态介电材料的主体，该主体紧靠预制件并且感应耦合的部件在其中延伸，

由此，在引入特定频率的电磁波时，在中空中产生等离子体并且光经由法拉第罩发出。

在本说明书中，这被称为第五方面的LEX LUWPL。

根据本发明的第五方面，提供了第五方面的LEX LUWPL，其中，用于将激发等离子体的电磁波引入波导中的至少部分感应耦合的部件从所述主体延伸出并进入第二预制件中。

在我们的’744申请中，我们还请求保护了第六方面：

一种与电磁波源、天线和法拉第罩一起使用的光发射器，所述光发射器包括：

·透明材料的外壳，所述外壳具有后壁和至少一个外壁；

·所述外壳内的腔体；

·包含可激发材料的灯泡，所述灯泡从腔体的至少一个壁延伸进入腔体中，并且具有包含可激发材料的中空，以及

·与外壳适配的固态介电材料的主体，所述主体具有天线孔以及与腔体的后壁互补的前表面；

光发射器的布置使得当包括灯泡的外壳和主体的组合被法拉第罩包围时，包括灯泡的外壳和主体的组合形成电磁谐振系统，在该电磁谐振系统中，能够通过向孔中的天线施加电磁波而产生谐振，用于通过可激发材料中的等离子体发出光。

在本说明书中，这被称为第六方面的LEX LUWPL。

根据本发明的第六方面，提供了第六方面的LEX LUWPL，其中，天线从所述主体延伸出并进入外壳中。

为了避免疑义，本发明的上述内容即在优先权申请No GB1021811.3中陈述的内容。可以意识到，其比上述发明的其他一些陈述内容的范围窄。下面的段落直到附图说明同样逐字地取自优先权申请。它们的主题不限于发明的较窄的优先权陈述内容，而是可以如上文宽泛陈述的以及实际上如下文所请求保护的应用于本发明。

还需要注意，在这些段落中，术语：

“外壳”指上述段落中的“预制件”，至少在这些段落中，预制件包括与中空外壳不同的腔体，以及“灯泡”指上述段落中的“中空外壳”。

我们的’744申请到本申请的优先权日为止还没有被公开。因为本发明是我们的’744申请的发明的改进，在它们的不同方面，正如上面所引用的，包括在我们的’744申请中所描述的特征的LUWPL都可以利用本发明进行改进。因此，为了本发明公开的目的，重复下面来自我们的’744申请的带引号的语句。

“我们根据在耦合的部件的输入端估计的光源的阻抗是否具有感应分量来确定耦合的部件是否是“至少部分感应的”。

“我们可以想到如下特定的布置，其中，耦合的部件可以不完全被固态介电材料包围。例如，耦合的部件可以从波导空间中的固态介电材料延伸并且横穿其中的空气隙。然而，我们通常不会期望这种空气隙存在。

“包含中空的可激发的等离子体材料可以完全布置在平均介电常数相对较低的第二区域。可替代地，它可以延伸穿过法拉第罩并且部分延伸至罩和第二区域之外。

“在特定实施例中，第二区域在从感应耦合的部件经过中空的方向延伸超过中空。在下述的第一优选实施例中不是这种情况。

“通常，预制件将具有至少一个与等离子体材料中空不同的腔体。在这种情况下，腔体可以在中空的外壳和预制件的至少一个周向壁之间延伸，周向壁具有的厚度小于腔体地从外壳到周向壁的长度。

“在一个可能的但非优选的实施例中，预制件具有至少一个小于法拉第罩的相应尺寸的外部尺寸，预制件和法拉第罩之间的波导空间部分的范围没有固态介电材料。

“在另一个可能的但非优选的实施例中，预制件布置在法拉第罩中，与波导空间的如下端部隔开：该端部与波导空间的布置有感应耦合件的端部相对。

“在另一实施例中，包围感应耦合的部件的固态介电材料与预制件的材料相同。

“在下述的第一优选实施例中，包围感应耦合的部件的固态介电材料的介电常数比预制件的材料的介电常数高，介电常数更高的材料位于包围感应耦合的部件的主体中并且靠近预制件布置。

“通常，法拉第罩对于其径向的光辐射将是透明的。优选地，法拉第罩对于其向前的即远离波导空间的介电常数相对较高的第一区域的光辐射也是透明的。

“此外，感应耦合的部件通常将是或者包括细长的天线，该天线可以是在介电常数相对较高的材料的主体的孔中延伸的平坦导线。孔通常将是所述主体中的通孔，其中天线紧靠预制件。在紧靠预制件的后表面的单独的主体的前表面可以设置有扩孔，并且天线(轮廓)是T形的，其中它的T形头占据扩孔并且紧靠预制件。

“在第三方面，由于所述预制件具有端到端的不对称性和/或在法拉第罩中不对称地定位，可能引起前半体积和后半体积的介电常数的体积平均值的差。

“优选地：

·所述预制件占据整个波导空间，

·在前半体积内的预制件中包括至少一个抽空的或充气的腔体，从而为前半体积提供较低的介电常数的体积平均值，以及

·腔体在中空的外壳和预制件中的至少一个周向壁之间延伸，周向壁具有的厚度小于腔体地从中空的外壳到周向壁的长度。

“可能地：

·所述预制件占据波导空间的前部，

·相同材料的单独的主体占据波导空间的剩余部分，以及

·腔体在中空的外壳和预制件中的至少一个周向壁之间延伸，周向壁具有的厚度小于腔体的从中空的外壳到外壁的长度。

“进一步，优选地：

·所述预制件占据整个波导空间的前部，以及

·较高介电常数材料的单独的主体占据波导空间的剩余部分或者波导空间的至少大部分。

“在单独的主体使用与预制件相同或者不同的介电材料时，感应耦合的部件可以延伸超过后半体积进入前半体积中直到预制件。

“此外，优选地：

·在前半体积内的预制件中包括至少一个抽空的或充气的腔体，从而提高前半体积和后半体积的介电常数的体积平均值的差，以及

“尽管所述腔体或每个腔体都可以被抽空和/或消气，但通常，所述腔体或每个腔体被气体特别是氮气占据，所述气体处于大气压的大约一半至十分之一的低压。可能地，所述腔体或每个腔体可以对大气环境开放1。“中空的外壳可以相对于腔体横向延伸，跨越预制件的中心轴线。然而，中空的外壳通常将在预制件的中心纵向即从前至后的轴线上延伸。

“中空的外壳可以连接至预制件的后壁和前壁。然而，优选地，中空的外壳仅连接至预制件的前壁。

“优选地，中空的外壳延伸穿过前壁并部分地通过法拉第罩。

——————————

尽管该段落是在我们的’744申请时的优选，但现在我们优选腔体被充气至5mbar至1500mbar的压力，并且特别地，腔体被填充100mbar至700mbar的压力的氮气。

“可能地，前壁可以是圆顶的。然而，前壁通常将是扁平的并且与预制件的后壁平行。

“通常，中空的外壳和预制件的剩余部分由相同的透明材料制成。然而，中空的外壳和预制件的至少外壁可以由不同的透明材料制成。例如，外壁可以是例如硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃的较廉价玻璃。此外，外壁可以由不透紫外线的材料制成。

“在优选实施例中，被预制件占据的波导空间部分大致等同于前半体积。

“如果提供，单独的主体可以与预制件隔开，但是优选地，单独的主体紧靠预制件的后表面并且通过法拉第罩横向定位。预制件可以具有裙部，其中单独的主体紧靠预制件的后表面并且在裙部内横向定位。

“优选地，中空的外壳是管状的。

“优选地，如果提供，固态介电材料的预制件和单独的主体是绕中心纵向轴线旋转的主体。

“可替代地，预制件和固态主体可以具有其他的形状，例如矩形截面。

“方便地，LUWPL与如下组合设置：

·电磁波电路，具有：

·输入端，用于来自电磁波源的电磁波能量，以及

·输出端，连接至LUWPL的感应耦合的部件；

其中，电磁波电路是：

·复阻抗电路，被配置为带通滤波器并且将电磁波能量源的输出阻抗与LUWPL的感应输入阻抗匹配。

“优选地，电磁波电路是可调谐梳状线滤波器；以及

“电磁波电路可以包括：

·金属外壳，

·一对理想电导体(PEC)，各自在外壳内接地，

·一对连接至PEC的连接器，一个用于输入端，另一个用于输出端，以及

·相应的调谐元件，设置在外壳内、与每个PEC的远端相对。

“在PEC之间的窗孔(iris)中可以设置另外的调谐元件。

“方便地，特别对于第三方面，预制件和氧化铝主体一起填充波导空间。

“方便地，特别对于第五方面：

·感应耦合的部件延伸直到主体和预制件之间的邻接界面；

·预制件和主体由相同的材料制成。

“可替代地：

·主体由不同的材料制成，主体具有较高的介电常数。

“如果提供，单独的主体可以紧靠预制件的后表面并且通过法拉第罩横向定位。然而，优选地，预制件具有裙部，其中单独的主体紧靠预制件的后表面并且在裙部内横向定位。

“尽管主体可以由与外壳相同的透明材制成，与我们的WO2009/063205申请的LER的主要区别是提供了腔体，灯泡在腔体中延伸；但优选地，固态介电材料的主体的介电常数将比外壳的透明材料的介电常数高，并且通常将是不透明的。

“需要特别注意的是，我们期望本发明的特定实施例落入LER专利的范围内，因为这些都是宽泛的专利。

“腔体可以是开放的，允许空气或其他的环境气体进入外壳中以大致包围灯泡。然而，腔体通常将是封闭并且密封的，其中在外壳内或者是真空或者是特别引入的气体。

“外壳和其内密封的腔体可具有多种形状。优选地，外壳是旋转的主体。它可以是球形的、半球形的，其中平面的后壁用于邻接固态介电主体的平面的前表面，或者如在优选实施例中，它可以是圆柱形的，其中平面的后壁也用于邻接固态介电主体。

“外壳通常将具有等厚的壁，借此，外壳和腔体将具有相同的形状。

“尽管灯泡可以设想是球形的，但优选地是具有圆形截面的细长形的，典型地，由在相对的两端封闭的管状材料构成，

“灯泡可以延伸进入腔体中，从外壳的前壁直至它的后壁。可替代地，灯泡可以从与后壁平行的外壳的侧壁延伸。

“也可以想到，灯泡可以从外壳的后壁延伸。

“尽管可以设想灯泡可以在灯泡的相对两侧/两端连接至外壳的壁，但优选地仅连接至一个壁。以这种方式，灯泡的材料与外壳的材料被基本热隔离；虽然它们优选地由相同的透明材料制成。

“灯泡，或灯泡的一部分通常将位于光发射器的中心，在谐振时经受最高的电场。

“在简单的布置中，外壳和固态主体可以具有相等的直径并且后壁至前表面紧靠在一起，通过法拉第罩彼此保持紧靠。然而，优选地，外壳向后延伸，其具有与主体中互补的插孔适配的边缘，或者具有其中收纳主体的裙部。

“优选地，不管天线延伸至哪里，主体中用于天线的孔是位于中心的并且通向主体的前表面，其中灯泡布置为其一部分通过外壳的前后范围的一小部分与外壳的后壁隔开。在优选实施例中，主体的前表面具有被天线的圆头占据的凹进部。

“可替代地，可以想到，天线可以是：

·在主体内偏心的，或者作为杆终止于主体的前表面，或者具有圆头，或者

·在主体内偏心并且延伸进入外壳中，方便地通过腔体中向环境开放的孔，或者通过从后壁延伸进入腔体中的闭端管，由此，腔体被密封。

在我们的’744申请中所描述的所有实施例中，感应耦合的部件是天线，优选地具有圆头，所述天线恰好没有进入体积平均介电常数较低的第二区域或前半体积。

附图说明

为了帮助理解本发明，现在将通过示例并参考附图描述本发明的多个特定实施例，其中：

图1是根据本发明的LUWPL的石英预制件、氧化铝块和天线的分解视图；

图2是图1的LUWPL的中心截面侧视图；

图3是LWMPLS的与图2类似的图解视图；

图4是图1的LUWPL以及用于将微波导入LUWPL的匹配电路的截面视图，其布置用于原型试验；

图5是改进的LUWPL的与图3类似的视图；

图6是改进的另一LUWPL的类似视图；

图7是改进的第三LUWPL的类似视图；

图8是改进的第四LUWPL的类似视图；

图9是改进的第五LUWPL的类似视图；

图10是改进的第六LUWPL的类似视图；以及

图11是变形的LUWPL的与图2类似的视图。

具体实施方式

为了避免疑义，如下的描述是我们的’744申请根据本发明进行改进的描述。为了帮助读者，描述改进的语句用斜体。

参照附图的图1至图3，透明波导电磁波等离子体光源具有石英的预制件1，相比于结晶二氧化硅片和拉制管，预制件1即被熔融。内部封闭的中空外壳2由外直径8mm、内直径4mm的拉制管形成。其在内端3和外端4处被密封。从我们的国际专利申请Nos.WO2006/070190和WO2010/094938获知的密封方法是适用的。微波可激发的等离子体材料被密封在外壳内。其外端4从端板5突出大约10.5mm，并且外壳的整个长度大约20.5mm。

形成中空的管71从中空外壳的内端向后延续，作为天线护套72。

端板5是圆形的并且使外壳2在其中心孔处被密封，该孔并没有像这样被编号。板为2mm厚。类似的板6被定位为在板6与板5之间留有10mm的间隔，并且外壳的内端与内板6之间具有大约2mm的小的间隙。天线护套被熔融至板6，其中，板中的孔73允许下述天线进入护套中。板的直径为34mm并且被密封在拉制石英管7中，拉制石英管7的外直径为38mm，壁厚为2mm。该布置将两个管和与管的中心轴垂直延伸的两个板同心放置。同心轴A是下面所定义的波导的中心轴。

外管7的外端10与外板5的外表面齐平，外管7的内端从内板6的后表面向后延伸17.5mm作为裙部9。该结构设置有：

·板之间的环形腔体11，围绕中空外壳并且在外管内。外管具有密封点12，通过该点，腔体被抽空并重新充满低压氮气，其压力为大气压的大约十分之一；

·具有裙部的凹进部13，凹进部13内的空间74延伸进入天线护套72中。

容纳在具有裙部的凹进部中的是氧化铝的正圆柱块14，其尺寸以滑动配合的方式与凹进部适配。正圆柱块14的外径是33.9mm，厚度为17.7mm。它具有直径为2mm的中心孔15。外表面的边缘形成克服密封干扰(splatter)的斜面以防止邻接处被封闭。天线18被容纳在孔15中。天线具有延伸进入天线护套72中的长度。天线护套72的内部长度为2mm。

石英预制件1被容纳在六角形的多孔法拉第罩20中。法拉第罩20在端板5处横穿预制件并且沿外管向后延伸腔体10的长度。罩具有用于中空外壳的外端的中心孔21，以及比容纳氧化铝块14的石英裙部9进一步向后延伸8mm的无孔裙部22。铝的底座块23承载预制件和氧化铝主体，并且无孔的罩裙部与氧化铝块部分重叠。因此，法拉第罩将这两个组件保持在一起并且抵靠块23。该块不仅提供机械支持，还提供法拉第罩的电磁封闭。

上述尺寸为法拉第罩提供2.45GHz的谐振。我们相信，天线延伸至在中空外壳的内端处的仅封口的厚度内有助于更好地从天线向中空内的等离子体传送微波能量，因此提高了在给LUWPL供能时所消耗的每瓦特电所产生的LUWPL在光流明方面的效率。

作为法拉第罩内的体积的波导空间理论上被平面P分成两个区域，氧化铝块14与预制件的内板6在平面P邻接。第一内区域24包含天线，但是其对该区域内的材料的介电常数的体积平均值的影响可以忽略不计。在该区域内的是氧化铝块和石英裙部。这些组件对体积平均值的贡献如下：

氧化铝块14：体积＝π×(33.9/2)2×17.7＝15967.7，

介电常数＝9.6，

体积×介电常数＝153289.9。

石英裙部9 体积＝π×((38/2)2-(34/2)2)×18＝4069.4，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝15260.3。

第一区域24 体积＝πx((38/2)2)x 18＝20403.7

体积平均介电常数＝(153289.9+15260.3)/20403.7＝

8.26。

第二区域25包括去除裙部的预制件。它的各部分对体积平均值的贡献如下：

中空外壳体积＝π×((8/2)2-(4/2)2)×8＝301.4，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝1130.3。

腔体外壳体积＝π×((38/2)2-(34/2)2)×10＝2260.8，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝8478.1。

外板体积＝πx((38/2)²)x2＝2267.1，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝8501.6。

内板体积＝π×((38/2)²)×2＝2267.1，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝8501.6。

天线护套体积＝π×((8/2)²-(4/2)²)×2＝75.4，

介电常数＝3.75，

体积×介电常数＝282.6。

腔体体积＝整个体积减去石英部分的和＝

15869.5–301.4–75.4–2260.8–2267.1–2267.1＝8773.1，

介电常数＝1.00，

体积×介电常数＝8697.7。

第二区域25 体积＝π×((38/2)²)×14＝15869.5

体积平均介电常数＝

(1130.3+8478.1+8501.6+8501.6+8697.7+282.6)/

15869.5＝2.24。

因此可以看出，第一区域的体积平均介电常数明显地高于第二区域的体积平均介电常数。这是因为氧化铝块的介电常数较高。而这样的结果是第一区域对包含在波导内的各部分的组合的谐振频率起主要作用。然而，本发明的改进使得这方面的差别可以忽略不计。

这两个区域的形成鲜明对比的平均值8.26和2.24可用于与整个波导空间的(20403.7x8.26)+(15869.5x2.24)/(20403.7+15869.5)＝5.62的平均值形成对比。该数值没有由于所述改进而被明显地改变。

如果区域的比较不是基于由预制件和氧化铝块之间的邻接平面所分隔的第一和第二区域而进行的，而是在相等的两个半体积之间，所述比较也具有基本相似的结果。与邻接平面平行的分隔平面V向氧化铝块偏移1.85mm。氧化铝块在轴A的方向上是均匀的。因此，第一后半体积26的体平均值保持8.26。氧化铝薄片和石英裙部对另外的第二前半体积27有贡献。这种贡献可以从它的体积平均介电常数计算出：

1.85mm薄片体积＝π×(38/2)²×1.85＝301.4，

介电常数＝8.26，

体积×介电常数＝2097.0。

前半体积体积＝π×((38/2)²)×14+π×(38/2)²×1.85＝

15869.5+301.4＝16170.9

体积平均介电常数＝

(15869.5x2.24+2097.0)/16170.9＝2.33。

因此，对于该特定实施例，利用石英、氧化铝、2mm的壁厚以及2.45GHz工作频率，比例差异如下：

前/后区域2.24:8.26，而

前/后半体积2.33:8.26。

该比例为0.271:0.281或0.96:1.00。

因此可以说，我们的’744申请的发明构思的作为可选比较例的这两个比例没有由于本发明的改进而受到影响。

应当注意，该LUWPL明显地小于在2.45GHz工作的例如直径49mm、长19.7mm的LER石英坩埚。

现在转向图4，考虑到图1-3的原型结构被构造为以2.45GHz工作，图4示出LUWPL结构和带通滤波器的组合，所述带通滤波器将所产生的微波与LUWPL匹配。该图示出延伸进入护套中的天线。在该频率的生产中，将通过磁控管产生微波。在原型试验中，通过台式振荡器31产生微波并且通过同轴电缆32将微波馈送到带通滤波器34的输入连接器33。其被实施为空气波导35，空气波导35具有布置为用于微波的输入和输出的两个理想电导体(PEC)36、37。在PEC36和PEC37之间的窗孔中设置第三PEC38。调谐螺钉39与PEC的远端相对设置。输入PEC通过导线40连接至同轴电缆32的缆芯。输出PEC连接至另一导线41，并且通过导线41经由一对连接器42连接至天线18，一对连接器42的中心是联接套管43。滤波器34和LUWPL的中间设置有铝底座块23。其具有孔44，导线41穿过孔44延伸，其中陶瓷绝缘套管45插入孔44中。

应当注意，所述的布置不能自启动。在原型操作中，通过特斯拉线圈装置的激发启动等离子体。可替代地，中空中的惰性气体可以是放射性的，例如氪85或者至少其的一小部分。此外，期望可以通过对靠近中空外壳的端部4放置的电极施加自动点火型放电来启动等离子体放电。

预制件和氧化铝块系统的谐振频率在启动(等离子体仅刚开始产生)和满功率(等离子体完全产生并且用作等离子体中空内的导体)之间略微地变化。在微波发生器和LUWPL之间使用例如所述的带通滤波器以适应所述谐振频率。

现在转向图5，其示出一种改进的LUWPL，其中预制件101的整个直径小于氧化铝块114和法拉第罩120。氧化铝块的前表面具有浅的凹进部151，凹进部151的尺寸用于接纳和定位预制件的后部。预制件形成有天线护套172，天线从凹进部151延伸出并进入天线护套172中。预制件的前部位于法拉第罩的前部的孔121中。法拉第罩可具有横向延伸至多孔的圆柱形部分1202的金属盘1201，可以通过多孔的圆柱形部分1202从预制件的中空1011的等离子体辐射出光。该布置在法拉第罩内围绕预制件留出环形空气隙152，这对预制件区域的低的体积平均介电常数有贡献。同时，可以提供诸如腔体10的环形腔体，它将是窄的并且对于预制件是优选的，以形成围绕中空1011的固态壁1012。这种变型具有预制件的形成更简单的优势，但是不期望具有从天线到等离子体的微波能量的这种良好的耦合。另外的沿预制件的轴向传播的光将不能在该方向辐射通过法拉第罩，被盘1201反射。然而，这也不一定是缺点，因为大部分光从预制件径向地辐射出并且将通过LUWPL外部的反射器(未示出)被收集以准直。

转向图6所示的另一改进的LUWPL，预制件201与氧化铝块214以及法拉第罩220的直径相同。然而，该预制件由固态石英制成。预制件和块所限定的区域之间的体积平均介电常数的差不太明显，该差是它们各自的材料的介电常数之间的差。天线护套272是石英块201中的孔。

在图7的改进的LUWPL中，预制件301与第一实施例中的预制件1实际上相同。区别在于固态介电块是石英块314。如图所示，石英块与预制件分离。然而，它可以是预制件的一部分，其中天线护套372在环形腔体310的后壁的前面延伸。该布置将在天线318和中空3011之间提供较少的界面。可以相信，其在提高从天线到中空的耦合上是有利的。由于围绕中空外壳302环形腔体310的存在，预制件和石英块或至少天线所延伸至的石英的固态部之间的介电常数体积平均值的差较小。

在如图8所示的另外的改进中，预制件401除了具有围绕氧化铝块414的裙部409外，还具有向前延伸的裙部4091。包封在法拉第罩420内的波导空间的部分461是空的，因此增加了介电常数体积平均值的差。裙部4091支撑法拉第罩并且使法拉第罩在它的前圆盘4201(可以是穿孔的或者是不穿孔的)处以将预制件和块抵靠底座块423保持。此外，天线护套472和天线418从围绕中空外壳的预制件的腔体411的后部向前延伸。

在如图9所示的又一改进中，预制件501除了如下两个特征以外，与图1和图2的预制件1本质上类似。首先，等离子体中空外壳502相对于波导空间的纵轴A横向定向。外壳被密封于围绕外壳的腔体510的相对两侧507。此外，前板被圆顶505代替。天线护套572允许天线518紧靠等离子体中空外壳502。

转向图10，图中示出的LUWPL的预制件与图1至4中的预制件略有不同。下面将参照其制造方法来描述：

1.小直径的石英管602被熔融至石英盘606的中心，石英管602的孔实施为天线护套672，与盘606的中心孔673对准。在天线护套的端部，管被封闭作为中空封闭端675。而且，管具有近管颈6021和远管颈6022；

2.一段大直径管607被密封至盘606，用于提供腔体611和用于裙部609内的氧化铝块614的凹进部613；

3.具有中心孔6051的另一石英前盘605被密封至大直径管的边缘6071以及较小直径的管，其中近管颈恰好在前盘外部。

4.微波可激发材料的颗粒651落入内管中，直到留在中空封闭端675上。接下来管被抽空。然后，盘606被加热以使颗粒升华并在管中近管颈6021向内处再次凝结。颗粒中的杂质挥发并被抽空。然后管被回充惰性气体并且在外管颈处被密封；

5.然后内管在内管颈处被密封。

通常，被密封以形成预制件的组件将由石英制成，石英对宽光谱的光是透光的。然而，如果期望限制特定颜色的光和/或诸如紫外光的特定的不可见光的发射，可以将对这些光不透明的掺杂石英用于预制件的外部组件或者实际上用于整个预制件。此外，预制件的其他部分，除了中空外壳以外，可以由较廉价的玻璃材料制作。

本发明不意于局限于上述实施例的细节。例如，法拉第罩被描述为是网状的，其中在氧化铝块和铝底座块周围是透明并且无孔的。法拉第罩由0.12mm的薄片金属构成。可替代地，法拉第罩可以由金属丝网构成。此外，该罩可以由沉积在预制件上的氧化铟锡构成，适当地形成为围绕氧化铝的薄片金属圆柱体和铝圆柱体。此外，如果预制件和氧化铝块被安装在铝底座块上，就没有光可以通过氧化铝块离开。如果氧化铝块被石英代替，光可以通过石英块但是不能通过铝块。该块电封闭法拉第罩。罩的无孔部分可以向后延伸直到铝块。实际上，该罩可以延伸至石英的后部，其中铝块的直径是缩小的。

还有一种可能是在预制件和氧化铝块之间具有空气隙，其中跨越空气隙的天线延伸直至预制件内部。我们预料这通常将经由天线护套，以允许围绕中空外壳的腔体至少被部分抽空。然而，我们想到，不论是否有空气隙，天线都可以独立地延伸进入腔体中，其中腔体经过天线通过孔与大气环境连通。还有一种可能是可以抵靠天线密封孔。

基于上述的情况，据信预制件是石英的并且据信介电常数较高的主体由氧化铝制成；预制件可以由诸如多晶氧化铝的其他透明材料制成，介电常数较高的主体也可以由诸如钛酸钡的其他高介电材料的制成。

至于工作频率，上述所有的尺寸细节都是针对2.45GHz的工作频率。可以预期，由于本发明的LUWPL在任意特定的工作频率都比等价的LERLUWPL更紧凑，本发明的LUWPL将在诸如434MHz的较低的频率(仍然在通常接受的微波范围的限定内)获得应用，这是因为较长的电磁波波长引起的较大的尺寸和本发明引起的减小的LUWPL尺寸之间的平衡。对于434MHz的频率，期望使用固态振荡器代替磁控管，例如用于在2.45GHz工作的LUWPL产品。期望这种振荡器的生产和/或工作更加经济。

在所有的上述实施例中，预制件相对于其中心纵向轴线是不对称的，特别是由于其通常提供的裙部。然而，期望预制件可以具有这种对称性。例如，在前封口是齐平完工的并且没有裙部时，图10所示的实施例将是大致对称的。

此外，上述预制件在波导空间中非对称地定位。不仅因为预制件并未布置为区间邻接平面P与半体积平面V重合，还因为预制件朝向波导空间的一端；而单独的固态介电材料主体朝向另一端。然而，可以想到，单独的主体可以合并至相同材料制成的预制件。在这种布置中，预制件没有在波导空间中非对称地定位。然而，其本身是非对称的，一端具有腔体，另一端大致是无空隙的以提供不同的端到端的介电常数的体积平均值。

另一种可能的变型是在铝载体块上设置向前延伸的裙部。这可以在预制件上提供或者不提供裙部。随之，法拉第罩可以在载体块裙部的外部向后延伸并且固定至载体块裙部。可替代地，如果罩被沉积在预制件上，可以径向地向内驱使载体块裙部到达沉积的罩材料上以与其接触。

本发明不意于局限于上述实施例的细节。例如，中空外壳在工作时比包封环形腔体的外管要热得多。为了避免石英预制件上的高的热应力，天线护套可以与图9类似的方式与中空外壳分离，其中，天线护套和中空外壳通过一间隙隔开。参照图2，这可以被想象为中空外壳2和天线护套72之间所示的连续石英的中断。在这种想象的变型中，中空外壳如同在其他实施例中那样被轴向定向，其中间隙位于中空外壳和天线护套之间的中心轴线上。

在图9所示的实施例的变型中，中空外壳可以仅从环形腔体的一侧上的一端延伸，在其另一端与外管隔开。

在参照图11所述的另一变型中，天线718不需要在天线护套中延伸，而是以密封的方式延伸进入外部的外壳中。其可以通过内部端板706上的密封孔7061实现。为了避免热应力，天线优选地具有通过内板的钨中段7181，以及内部和外部的铜的焊接端7182、7183。不可避免地，天线比熔融石英的膨胀系数大，为4.5至0.5×10-6。为了适应这种差异，在孔7061中使用具有中等膨胀系数的铝硅酸盐玻璃的封口7062。

Claims

1.一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·至少大致包封预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据波导空间的至少一部分；以及

·至少部分感应耦合的部件，用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中至少大致被固态介电材料包围的位置；

由此，在引入特定频率的电磁波时，在所述中空中产生等离子体并且光经由所述法拉第罩发出；

·这样的布置使得具有：

·所述波导空间的第一区域，其在所述法拉第罩的在该区域的相对两侧之间延伸，该第一区域：

·至少部分容纳所述感应耦合的部件，以及

·具有相对较高的体积平均介电常数，以及

·波导空间的第二区域，其在所述法拉第罩的在该区域的相对两侧之间延伸，该第二区域：

·具有相对较低的体积平均介电常数，以及

·被如下所占据：

·固态介电透明材料的预制件以及如下中的任一个

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空和所述预制件内的腔体，或者

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空，以及所述预制件与所述法拉第罩之间的所述波导空间的空的部分，或者

·包含电磁波可激发的等离子体材料的封闭中空、所述预制件内的腔体以及所述预制件与所述法拉第罩之间的所述波导空间的空的部分；

其中：

·用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中的所述至少部分感应耦合的部件从所述第一区域延伸出并进入所述第二区域中。

2.根据权利要求1所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件延伸至所述波导空间的所述第二区域中的如下位置：在该位置，所述第二区域中没有被固态介电材料占据的部分存在于所述耦合的部件和所述法拉第罩之间。

3.根据权利要求1或2所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，固态介电材料的表面至少大致在所述法拉第罩的相对两侧之间延伸，优选地作为所述预制件的透明材料的表面，作为所述波导空间的所述第一区域和第二区域之间的界面。

4.根据权利要求1或2或3所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件是延伸穿过所述预制件的后壁中的孔的天线，所述天线在没有任何护套的情况下延伸进入所述预制件中的腔体中，优选地，所述天线被密封在所述后壁中。

5.根据权利要求1或2或3所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件是在护套管内延伸进入所述预制件中的天线，优选地与所述封闭中空同轴。

6.根据权利要求5所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中

·所述护套管由所述预制件的材料制成，并且优选地是

·在其中包封所述封闭中空的管的延续。

7.根据权利要求5所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中

·所述护套管由所述预制件的材料制成，并且

·与在其中包封所述封闭中空的管是不连续的。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，在所述天线和所述封闭中空之间仅存在单块预制件材料。

9.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，

其中：

·包含中空的所述可激发的等离子体材料完全布置在平均介电常数相对较低的第二区域内，优选地，其中所述第二区域在从所述感应耦合的部件经过所述中空的方向延伸超过所述中空；或者

·包含中空的所述可激发的等离子体材料布置为延伸穿过所述法拉第罩并且部分延伸至所述罩和所述第二区域之外，所述预制件以其它方式被所述法拉第罩包封。

10.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述预制件具有至少一个与所述等离子体材料的中空不同的腔体，以及优选地

·所述腔体在所述中空的外壳和所述预制件中的至少一个周向壁之间延伸，所述周向壁具有的厚度小于所述腔体的从所述外壳到所述周向壁的长度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述预制件具有至少一个小于所述法拉第罩的相应尺寸的外部尺寸，所述预制件和所述法拉第罩之间的波导空间部分的范围内没有固态介电材料，和/或

·所述预制件布置在所述法拉第罩中，与所述波导空间的如下端部隔开：该端部与波导空间的布置有感应耦合件的端部相对。

12.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·包围所述感应耦合的部件的固态介电材料与所述预制件的材料相同，或者

·包围所述感应耦合的部件的固态介电材料的介电常数比所述预制件的材料的介电常数高，介电常数更高的材料位于包围所述感应耦合的部件的主体中并且靠近所述预制件布置，以及优选地

·所述感应耦合的部件是或者包括细长的天线，所述天线在周围的固态介电材料的孔中延伸。

13.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述法拉第罩对于其径向的光辐射是透明的，和/或

·所述法拉第罩对于其向前的即远离所述波导空间的介电常数相对较高的第一区域的光辐射是透明的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述感应耦合的部件是或者包括细长的天线；

·所述天线是在介电常数相对较高的材料的主体的孔中延伸的平坦导线。

15.一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空的外壳，所述封闭中空包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封所述预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据所述波导空间的至少一部分并且所述波导空间具有：

·一个对称轴；以及

其中：

·这样的布置使得所述波导空间在理论上被分为相等的前半体积和后半体积：

·所述前半体积：

·至少部分被所述预制件占据，其中所述中空在所述前半体积，并且

·除了在后半体积之外，被所述法拉第罩的前面的透明部分包封，来自所述中空的光能够经由所述法拉第罩的所述前面的透明部分辐射出，

·所述至少部分感应耦合的部件在所述后半体积中延伸，以及

·所述前半体积的内含物的介电常数的体积平均值小于所述后半体积的内含物的介电常数的体积平均值：

其中：

·用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中的所述至少部分感应耦合的部件从所述后半体积延伸出并进入所述前半体积中。

16.根据权利要求15所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件延伸至所述波导空间的所述第二区域中的如下位置：在该位置，所述第二区域中没有被固态介电材料占据的部分存在于所述耦合的部件和所述法拉第罩之间。

17.根据权利要求15或16所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，固态介电材料的表面至少大致在所述法拉第罩的相对两侧之间延伸，优选地作为所述预制件的透明材料的表面，作为所述波导空间的所述第一区域和第二区域之间的界面。

18.根据权利要求15所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件是延伸穿过所述预制件的后壁中的孔的天线，并且所述天线在没有任何护套的情况下延伸进入所述预制件的腔体中，优选地，所述天线被密封在所述后壁中。

19.根据权利要求15-18中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述至少部分感应耦合的部件是在护套管内延伸进入所述预制件中的天线，优选地与所述封闭中空同轴。

20.根据权利要求15-19中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，在所述至少部分感应耦合的部件和所述封闭中空之间仅存在单块预制件材料。

21.根据权利要求15-20中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，由于所述预制件具有端到端的不对称性和/或在所述法拉第罩中不对称地定位，引起前半体积和后半体积的介电常数的体积平均值的差。

22.根据权利要求15-21中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述预制件占据整个波导空间，

·在前半体积内的所述预制件中包括至少一个抽空的或充气的腔体，从而为所述前半体积提供较低的介电常数的体积平均值，以及

·所述腔体在所述中空的外壳和所述预制件中的至少一个周向壁之间延伸，所述周向壁具有的厚度小于所述腔体的从所述中空的外壳到所述周向壁的长度。

23.根据权利要求15-22中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述预制件占据所述波导空间的前部，以及

·相同材料的单独的主体占据所述波导空间的剩余部分，以及

·所述腔体在所述中空的外壳和所述预制件中的至少一个周向壁之间延伸，所述周向壁具有的厚度小于所述腔体从所述中空的外壳到所述周向壁的长度。

·较高介电常数材料的单独的主体占据所述波导空间的剩余部分或者波导空间的至少大部分，以及优选地：

·在前半体积内的所述预制件中包括至少一个抽空的或充气的腔体，从而提高所述前半体积和所述后半体积之间的介电常数体积平均值的差，以及

24.根据权利要求22或23所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述腔体或每个腔体都被抽空和/或消气，或者

·所述腔体或每个腔体被气体占据，所述气体的压力为5mbar(0.5kPa)至1500mbar(150kPa)，优选为100mbar(10kPa)至700mbar(70kPa)，所述气体优选为氮气。

25.根据权利要求15-24中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述中空的外壳相对于所述腔体横向延伸，跨越所述预制件的中心轴线。

26.根据权利要求15-24中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述中空的外壳在所述预制件的中心纵向即从前至后的轴线上延伸，以及优选地

·所述中空的外壳连接至所述预制件的后壁和前壁，或者

·所述中空的外壳仅连接至所述预制件的前壁。

27.根据权利要求26所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述中空的外壳延伸穿过所述前壁并部分地穿过所述法拉第罩。

28.根据权利要求26或27所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述前壁是圆顶的，或者

·所述前壁是扁平的并且与所述预制件的后壁平行。

29.根据权利要求15-28中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述中空的外壳和所述预制件的剩余部分由相同的透明材料制成，或者

·所述中空的外壳和所述预制件的至少外壁由不同的透明材料制成，优选地，所述外壁由不透紫外线的材料制成。

30.根据权利要求15-29中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，被所述预制件占据的波导空间部分大致等同于所述前半体积。

31.根据权利要求23或者从属于权利要求23的权利要求24-30中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中:

·所述单独的主体紧靠所述预制件的后表面并且通过所述法拉第罩横向定位，或者

·所述单独的主体与所述预制件的后表面隔开一空气隙并且通过所述法拉第罩横向定位，以及优选地

·所述预制件具有裙部，其中所述单独的主体紧靠所述预制件的后表面并且在所述裙部内横向定位。

32.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述中空的外壳是管状的，以及优选地

·如果提供，固态介电材料的所述预制件和单独的主体是绕中心纵向轴线旋转的主体，或者

·如果提供，固态介电材料的所述预制件和单独的主体具有矩形截面。

33.根据前述权利要求中任一项所述的透明波导电磁波等离子体光源，与如下组合：

·电磁波电路，具有：

·输入端，用于来自电磁波源的电磁波能量，以及

·输出端，连接至所述透明波导电磁波等离子体光源的所述感应耦合的部件；

其中，所述电磁波电路是：

·复阻抗电路，被配置为带通滤波器并且将电磁波能量源的输出阻抗与所述透明波导电磁波等离子体光源的感应输入阻抗匹配，以及优选地

·所述电磁波电路是可调谐梳状线滤波器，包括：

·金属外壳，

·一对理想电导体(PEC)，各自在所述外壳内接地，

·相应的调谐元件，设置在所述外壳内、与每个PEC的远端相对，以及优选地

·另外的调谐元件，设置在所述PEC之间的窗孔中。

34.一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封所述预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·波导空间，所述预制件占据所述波导空间的至少一部分；以及

其中：

·预制件由石英制成，以及

·在所述波导空间中设置有氧化铝主体以提高所述波导空间的介电常数的体积平均值，所述感应耦合的部件至少部分地设置在所述氧化铝主体中；

其中：

·用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中的所述至少部分感应耦合的部件从所述氧化铝主体之外延伸出并进入所述石英预制件中。

35.根据权利要求34所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中，所述预制件和所述氧化铝主体一起填充所述波导空间。

36.一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封所述预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

其中：

·所述预制件的介电常数的体积平均值小于其材料的介电常数；以及

·用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中的所述至少部分感应耦合的部件延伸进入具有封闭中空的所述预制件中。

37.一种透明波导电磁波等离子体光源，包括：

·固态介电透明材料的预制件，所述预制件至少设置有：

·封闭中空，包含电磁波可激发的等离子体材料；

·法拉第罩：

·包封所述预制件；

·对于从其中发出的光是至少部分透明的，以及

·界定波导，所述波导具有：

·所述波导空间中的固态介电材料的主体，所述主体紧靠所述预制件并且感应耦合的部件在其中延伸，

·由此，在引入特定频率的电磁波时，在所述中空中产生等离子体并且光经由所述法拉第罩发出；

其中：

·用于将激发等离子体的电磁波引入所述波导中的所述至少部分感应耦合的部件从所述主体延伸出并进入第二预制件中。

38.根据权利要求37所述的透明波导电磁波等离子体光源，其中：

·所述预制件和所述主体由相同的材料制成，或者

·所述预制件和所述主体由不同的材料制成，所述主体具有较高的介电常数。

39.一种与电磁波源、天线和法拉第罩一起使用的光发射器，所述光发射器包括：

·透明材料的外壳，所述外壳具有后壁和至少一个外壁；

·所述外壳内的腔体；

·包含可激发材料的灯泡，所述灯泡从所述腔体的至少一个壁延伸进入所述腔体中，并且具有包含可激发材料的中空，以及

·与所述外壳适配的固态介电材料的主体，所述主体具有天线孔以及与所述腔体的后壁互补的前表面；

·所述光发射器的布置使得当包括所述灯泡的外壳和所述主体的组合被所述法拉第罩包围时，包括所述灯泡的外壳和所述主体的组合形成电磁谐振系统，在所述电磁谐振系统中，能够通过向所述孔中的所述天线施加电磁波而产生谐振，用于通过所述可激发材料中的等离子体发出光；

其中：

·所述天线从所述主体延伸出并进入所述外壳中。