RU2754150C1 - Laser-pumped high-brightness plasma light source - Google Patents
Laser-pumped high-brightness plasma light source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754150C1 RU2754150C1 RU2020126302A RU2020126302A RU2754150C1 RU 2754150 C1 RU2754150 C1 RU 2754150C1 RU 2020126302 A RU2020126302 A RU 2020126302A RU 2020126302 A RU2020126302 A RU 2020126302A RU 2754150 C1 RU2754150 C1 RU 2754150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- light source
- tube
- plasma
- laser
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
Abstract
Description
Настоящая заявка является продолжением заявки на патент РФ 2020109782 поданной 5 марта 2020 г. с положительным решением о выдаче патента от 24.07.2020, которая включена в настоящее описание посредством ссылки.This application is a continuation of the RF patent application 2020109782 filed on March 5, 2020 with a positive decision on the grant of a patent dated 07.24.2020, which is incorporated into this description by reference.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к высокояркостным широкополосным источникам света с непрерывным оптическим разрядом.SUBSTANCE: invention relates to high-brightness broadband light sources with continuous optical discharge.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
Стационарный газовый разряд, поддерживаемый лазерным излучением в уже имеющейся относительно плотной плазме, называют непрерывным оптическим разрядом (НОР). НОР, поддерживаемый сфокусированным пучком непрерывного лазера реализуется в различных газах, в частности, в Xe при высоком давлении, до 200 атм (Carlhoff et al., “Continuous Optical Discharges at Very High Pressure,” Physica 103C, 1981, pp. 439-447). Источники света на основе НОР с температурой плазмы около 20000 К (Raizer, “Optical Discharges,” Sov. Phys. Usp. 23(11), Nov. 1980, pp. 789-806) являются одними из самых высокояркостных источников непрерывного излучения в широком спектральном диапазоне от ~100 нм до ~1000 нм. A stationary gas discharge supported by laser radiation in an already existing relatively dense plasma is called a continuous optical discharge (CWD). COD supported by a focused cw laser beam is realized in various gases, in particular, in Xe at high pressures, up to 200 atm (Carlhoff et al., “Continuous Optical Discharges at Very High Pressure,” Physica 103C, 1981, pp. 439-447 ). COD light sources with a plasma temperature of about 20,000 K (Raizer, “Optical Discharges,” Sov. Phys. Usp. 23 (11), Nov. 1980, pp. 789-806) are among the highest brightness continuous radiation sources in a wide spectral range from ~ 100 nm to ~ 1000 nm.
С целью дальнейшего повышения яркости для поддержания НОР также находят применение импульсные лазеры с высокой частотой повторения, в том числе, совместно с применением непрерывного лазера, мощность которого не ниже пороговой мощности, необходимой для устойчивого поддержания НОР, как известно, например, из патента RU 2571433, опубл. 20.12.2015.In order to further increase the brightness to maintain the NOR, pulsed lasers with a high repetition rate are also used, including in conjunction with the use of a continuous laser, the power of which is not lower than the threshold power required to sustainably maintain NOR, as is known, for example, from patent RU 2571433 , publ. 12/20/2015.
По сравнению с дуговыми лампами, источники на основе НОР обладают не только более высокой яркостью, но и большим временем жизни, что делает их предпочтительными для многочисленных применений.Compared to arc lamps, COD sources not only have a higher brightness, but also a longer lifetime, which makes them preferable for numerous applications.
В широкополосном источнике света, известном из патента US 9368337, опубл. 14.06.2016, плазма НОР имеет удлиненную вдоль оси лазерного пучка форму, а сбор излучения плазмы производится в продольном направлении, что обусловливает высокую яркость источника.In a broadband light source known from US patent 9368337, publ. On June 14, 2016, the NOR plasma has an elongated shape along the axis of the laser beam, and the plasma radiation is collected in the longitudinal direction, which determines the high brightness of the source.
Однако при продольном сборе излучения плазмы возникает проблема блокировки лазерного излучения в пучке полезного излучения плазмы.However, in the case of longitudinal collection of plasma radiation, the problem of blocking laser radiation in the beam of useful plasma radiation arises.
Этого недостатка лишен широкополосный источник света, известный из US Patent 9357627, опубл. 31.05.2016, в котором сбор излучения осуществляется в направлениях, отличных от направлений распространения лазерного пучка. При этом за счет выбора взаимного расположения камеры, лазерного пучка (направленного вертикально вверх по оси камеры) и области излучающей плазмы (в непосредственной близости от верхней части камеры) обеспечивается высокая энергетическая и пространственная стабильность широкополосного источника света.The broadband light source known from US Patent 9357627, publ. 05/31/2016, in which the collection of radiation is carried out in directions other than the directions of propagation of the laser beam. At the same time, due to the choice of the relative position of the camera, the laser beam (directed vertically upward along the camera axis) and the region of emitting plasma (in the immediate vicinity of the upper part of the camera), high energy and spatial stability of the broadband light source is ensured.
Однако форма или конструкция камеры, а также условия поддержания НОР могут быть неоптимальны для достижения максимально высокой яркости источника света, в частности, из-за оптических аберраций, вносимых прозрачными стенками камеры в ход оптических лучей излучения плазмы.However, the shape or design of the chamber, as well as the conditions for maintaining the COD, may not be optimal for achieving the highest possible brightness of the light source, in particular, due to optical aberrations introduced by the transparent walls of the chamber into the path of optical beams of plasma radiation.
Частично этого недостатка лишен источник света с лазерной накачкой, известный из патента US 8525138, опубл. 09.03.2013, в котором оптические аберрации, вносимые прозрачными стенками камеры в ход оптических лучей излучения плазмы, компенсируются за счет использования модификации формы оптического коллектора, например, эллиптического зеркала.The laser pumped light source known from US Pat. No. 8525138, publ. 03/09/2013, in which the optical aberrations introduced by the transparent walls of the chamber into the path of optical beams of plasma radiation are compensated by using a modification of the shape of the optical collector, for example, an elliptical mirror.
Однако изменение формы отражателя трудно реализовать на практике для большинства источников света с лазерной накачкой.However, changing the shape of the reflector is difficult to implement in practice for most laser pumped light sources.
Частично этих недостатков лишен источник света, известный из US Patent 9232622, опубл. 05.01.2016, в котором пучок непрерывного лазера сфокусирован в камеру зеркальной оптической системой с большой числовой апертурой NA. Прозрачная стенка камеры, через которую осуществляется ввод сфокусированного лазерного пучка непрерывного лазера, имеет переменную толщину, что компенсирует оптические аберраций в системе, вносимые газом высокого давления. Это улучшает остроту фокусировки пучка непрерывного лазера, повышая яркость источника света.The light source known from US Patent 9232622, publ. 01/05/2016, in which the cw laser beam is focused into the chamber by a mirror optical system with a large numerical aperture NA. The transparent wall of the chamber, through which the focused laser beam of the cw laser is introduced, has a variable thickness, which compensates for the optical aberrations in the system introduced by the high-pressure gas. This improves the sharpness of focusing of the CW laser beam, increasing the brightness of the light source.
Однако, в источнике света не предусмотрена компенсация оптических аберраций, вносимых в пучок полезного излучения плазмы при его прохождении через прозрачные стенки камеры и за счет этого снижающих яркость источника света. Кроме этого, источнику света присущи недостатки, обусловленные использованием в нем электродов для стартового зажигания плазмы.However, the light source does not provide for compensation of optical aberrations introduced into the beam of useful plasma radiation when it passes through the transparent walls of the chamber and thereby reducing the brightness of the light source. In addition, the light source has disadvantages due to the use of electrodes for starting plasma ignition.
В целом, источникам света с лазерной накачкой присущи те или иные из следующих недостатков:In general, laser pumped light sources have some of the following disadvantages:
- оптические аберрации, создаваемые камерой с газом при высоком давлении и снижающие яркость источника,- optical aberrations created by a chamber with a gas at high pressure and reducing the brightness of the source,
- неоптимальная форма камеры, в частности, из-за использования для стартового зажигания плазмы электродов, ограничивающих пространственный угол вывода излучения плазмы и усиливающих конвективные потоки газа между областями горячей плазмы и окружающих более холодных газов,- non-optimal shape of the chamber, in particular, due to the use of electrodes for starting plasma ignition, which limit the spatial angle of plasma radiation output and enhance convective gas flows between regions of hot plasma and surrounding colder gases,
- высокий уровень турбулентности конвективных газовых потоков в камере, снижающий пространственную и энергетическую стабильность источника света.- a high level of turbulence of convective gas flows in the chamber, which reduces the spatial and energy stability of the light source.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
В соответствии с вышесказанным, существует потребность в создании высокояркостных высоко стабильных источников света с лазерной накачкой, по меньшей мере, частично свободных от указанных недостатков.In accordance with the above, there is a need to provide high brightness, highly stable laser pumped light sources that are at least partially free of these disadvantages.
Эта потребность удовлетворяется посредством признаков, содержащихся в независимых пунктах формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения.This need is met by the features contained in the independent claims. In the dependent claims, preferred embodiments of the invention are described.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения источник света с лазерной накачкой содержит: камеру, заполненную газом при высоком давлении, область излучающей плазмы, поддерживаемой в камере сфокусированным пучком непрерывного лазера; по меньшей мере, один пучок излучения плазмы, выходящий из камеры, средство для зажигания плазмы.According to an embodiment of the invention, the laser pumped light source comprises: a chamber filled with a gas at high pressure, a region of emitting plasma supported in the chamber by a focused CW laser beam; at least one plasma radiation beam exiting the chamber; means for plasma ignition.
Отличие источника света с лазерной накачкой состоит в том, что средство для зажигания плазмы представляет собой импульсную лазерную систему, генерирующую, по меньшей мере, один импульсный лазерный пучок, который сфокусирован в камеру; камера состоит из трубки, дна и крышки; один торец трубки герметично соединен с дном, а другой торец трубки герметично соединен с крышкой; трубка и дно камеры выполнены из оптически прозрачного материала; дно камеры предназначено для ввода в камеру пучка непрерывного лазера и каждого импульсного лазерного пучка; трубка, за исключением ее приторцевых частей, предназначена для выхода пучка излучения плазмы из камеры по всем азимутам; крышка выполнена из металла, предназначена для заполнения камеры газом, и часть или деталь крышки выполнена в виде вогнутого сферического зеркала с центром в области излучающей плазмы..The difference between the laser pumped light source is that the plasma ignition means is a pulsed laser system that generates at least one pulsed laser beam, which is focused into the camera; the chamber consists of a tube, bottom and cover; one end of the tube is hermetically connected to the bottom, and the other end of the tube is hermetically connected to the cover; the tube and the bottom of the chamber are made of optically transparent material; the bottom of the chamber is designed to enter a continuous laser beam and each pulsed laser beam into the chamber; the tube, with the exception of its near-end parts, is intended for the exit of the plasma radiation beam from the chamber in all azimuths; the cover is made of metal, it is designed to fill the chamber with gas, and a part or part of the cover is made in the form of a concave spherical mirror centered in the region of the emitting plasma.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения форма трубки выполнена с функцией уменьшения аберраций, искажающих ход лучей пучка излучения плазмы при его прохождении через стенку трубки, следующим образом: часть трубки осесимметрична, имеет центр симметрии, цилиндрическую внутреннюю поверхность, бочкообразную или тороидальную форму наружной поверхности, при этом область излучающей плазмы совмещена с центром симметрии трубки.In a preferred embodiment of the invention, the shape of the tube is made with the function of reducing aberrations that distort the path of the plasma radiation beam when it passes through the tube wall, as follows: a part of the tube is axisymmetric, has a center of symmetry, a cylindrical inner surface, a barrel-shaped or toroidal shape of the outer surface, while the region of the emitting plasma is aligned with the center of symmetry of the tube.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения пучок непрерывного лазера сфокусирован в камеру посредством оптической системы, включающей в себя дно камеры и фокусирующий оптический элемент с поверхностью, минимизирующей суммарные аберрации указанной оптической системы.In a preferred embodiment of the invention, the CW laser beam is focused into the camera by an optical system including the bottom of the camera and a focusing optical element with a surface that minimizes the total aberrations of said optical system.
Предпочтительно фокусирующий оптический элемент представляет собой асферическую линзу.Preferably, the focusing optical element is an aspherical lens.
В варианте осуществления изобретения фокусирующий оптический элемент представляет собой линзу в оправе, закрепленной на камере.In an embodiment of the invention, the focusing optic is a rimmed lens mounted on a camera.
В одном из вариантов осуществления изобретения дно камеры выполнено в видеIn one of the embodiments of the invention, the bottom of the chamber is made in the form
линзы.lenses.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения сфокусированный пучок непрерывного лазера направлен в камеру вертикально вверх.In a preferred embodiment of the invention, the focused CW laser beam is directed vertically upward into the chamber.
В варианте осуществления изобретения радиус вогнутого сферического зеркала менее 3 мм.In an embodiment of the invention, the radius of the concave spherical mirror is less than 3 mm.
В варианте осуществления изобретения часть крышки выполнена из тугоплавкого материала, относящегося к вольфраму, молибдену или сплавам на их основе.In an embodiment of the invention, the lid portion is made of a refractory material related to tungsten, molybdenum, or their alloys.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения радиус внутренней поверхности трубки камеры менее 5 мм, предпочтительно не более 3 мм.In a preferred embodiment, the radius of the inner surface of the chamber tube is less than 5 mm, preferably not more than 3 mm.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения трубка и дно камеры выполнены из материала, относящегося к группе сапфир, лейкосапфир, плавленый кварц, кристаллический кварц.In preferred embodiments of the invention, the tube and the bottom of the chamber are made of a material belonging to the group of sapphire, leucosapphire, fused quartz, crystalline quartz.
Предпочтительно для герметизации камеры используются приторцевые части трубки, причем герметизация трубки и дна камеры осуществлена с помощью стекло цемента, а герметизация крышки и трубки камеры осуществлена с помощью пайки.Preferably, the end portions of the tube are used to seal the chamber, wherein the tube and the bottom of the chamber are sealed with glass cement, and the lid and tube of the chamber are sealed by soldering.
В варианте выполнения изобретения крышка снабжена газовым портом, предназначенным для управления давлением и/или составом газа в камере.In an embodiment of the invention, the cover is provided with a gas port for controlling the pressure and / or composition of the gas in the chamber.
В одном из вариантов осуществления изобретения крышка камеры снабжена нагревателем.In one embodiment of the invention, the chamber cover is provided with a heater.
Предпочтительно средство для зажигания плазмы представляет собой твердотельную лазерную систему, генерирующую в режиме модуляции добротности и в режиме свободной генерации два импульсных лазерных пучка, которые сфокусированы в камеру.Preferably, the plasma ignition means is a solid state laser system generating, in Q-switched and free-running modes, two pulsed laser beams that are focused into a chamber.
В одном из вариантов осуществления изобретения камера помещена во внешнюю колбу.In one embodiment of the invention, the chamber is housed in an outer flask.
В источнике света, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивается острая фокусировка лазерного пучка в область излучающей плазмы, а предложенная форма камеры снижает аберрации, вносимые в пучок полезного излучения плазмы при его выходе из камеры. Деталь крышки камеры в виде сферического зеркала обеспечивает отражение и фокусировку лазерного излучения, прошедшее через область излучающей плазмы, и части широкополосного излучения плазмы в область излучающей плазмы, что повышает ее температуру и увеличивает эффективность источника. Все это, наряду с оптимизацией температуры и давления газа, повышает яркость источника света.In the light source made in accordance with the present invention, sharp focusing of the laser beam into the region of the emitting plasma is provided, and the proposed shape of the camera reduces the aberrations introduced into the beam of useful plasma radiation when it leaves the chamber. A detail of the chamber cover in the form of a spherical mirror provides reflection and focusing of the laser radiation that has passed through the region of the emitting plasma, and part of the broadband radiation of the plasma into the region of the emitting plasma, which increases its temperature and increases the efficiency of the source. All this, along with the optimization of the gas temperature and pressure, increases the brightness of the light source.
При выполнении в предложенном виде достигается значительное повышение пространственной и энергетической стабильности высоко яркостного источника света с лазерной накачкой за счет подавления турбулентности конвективных потоков в камере, что обусловлено совокупностью следующих мер:When executed in the proposed form, a significant increase in the spatial and energy stability of a high-brightness laser-pumped light source is achieved by suppressing the turbulence of convective flows in the chamber, which is due to a combination of the following measures:
- применение лазерного зажигания, устраняющего наличие относительно холодных электродов вблизи области высокотемпературной плазмы- the use of laser ignition, eliminating the presence of relatively cold electrodes near the high-temperature plasma region
- реализация возможностей оптимизации плотности, температуры, состава газа, размеров камеры,- implementation of possibilities for optimization of density, temperature, gas composition, chamber dimensions,
- термостабилизация камеры,- thermal stabilization of the camera,
- использование геометрии камеры с вертикальным вводом лазерного пучка,- using the geometry of the camera with a vertical laser beam input,
- применение в некоторых вариантах внешней колбы.- use in some versions of the outer flask.
Зажигание непрерывного оптического разряда без использования поджигающих электродов позволяет значительно увеличить пространственный угол вывода излучения и повысить мощность в пучке полезного излучения плазмы. Геометрия источника света также обеспечивает высокоэффективное устранение лазерного излучения в пучке широкополосного излучения плазмы.Ignition of a continuous optical discharge without the use of ignition electrodes can significantly increase the spatial angle of radiation extraction and increase the power in the beam of useful plasma radiation. The geometry of the light source also provides highly efficient elimination of laser radiation from the broadband plasma beam.
Также реализуется возможность применения материала камеры, расширяющего возможности использования различных составов газа, в частности, добавок металло гало генов при использовании сапфира.The possibility of using the chamber material is also realized, which expands the possibilities of using various gas compositions, in particular, the addition of metal halogenes when using sapphire.
Таким образом, изобретение обеспечивает возможность повышения яркости, мощности, качества излучения источника света с лазерной накачкой, значительно улучшает его пространственную и энергетическую стабильность, расширяет возможности управления спектром излучения плазмы.Thus, the invention makes it possible to increase the brightness, power, and quality of radiation from a laser-pumped light source, significantly improves its spatial and energy stability, and expands the possibilities of controlling the spectrum of plasma radiation.
Техническим результатом изобретения является создание широкополосных источников света с максимально высокими яркостью и стабильностью, характеризующихся также компенсацией аберраций, как при вводе лазерного излучения накачки, так и при выводе из камеры широкополосного излучения плазмы.The technical result of the invention is the creation of broadband light sources with the highest brightness and stability, which are also characterized by compensation of aberrations, both when the pump laser radiation is input and when broadband plasma radiation is output from the chamber.
Вышеупомянутые и другие цели, преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из следующего неограничивающего описания вариантов его осуществления, приведенных в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.The above and other objects, advantages and features of the present invention will become more apparent from the following non-limiting description of its embodiments, given by way of example with reference to the accompanying drawings.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, на которых:The technical essence and principle of operation of the proposed device are illustrated by drawings, in which:
Фиг. 1 - схематичное изображение источника света с лазерной накачкой в соответствии с вариантом реализации изобретения,FIG. 1 is a schematic diagram of a laser pumped light source in accordance with an embodiment of the invention,
Фиг. 2 - иллюстрации уменьшения яркости источника света из-за аберраций, вносимых в ход лучей стенками камеры (Фиг. 2а), и механизма их подавления за счет профилирования наружной поверхности трубки камеры (Фиг. 2b),FIG. 2 - illustrations of the decrease in the brightness of the light source due to aberrations introduced into the path of the rays by the walls of the chamber (Fig.2a), and the mechanism of their suppression due to the profiling of the outer surface of the camera tube (Fig.2b),
Фиг. 3 - схематическое изображение фокусирующей оптической системы (Фиг. 3а), и расчетная характеристика фокуса лазерного пучка (Фиг. 2b),FIG. 3 is a schematic diagram of a focusing optical system (FIG. 3a), and the calculated characteristic of the focus of the laser beam (FIG. 2b),
Фиг. 4, 5 - схематичное изображение источника света в соответствии с вариантами реализации изобретения,FIG. 4, 5 schematically illustrate a light source in accordance with embodiments of the invention,
Фиг. 6 - схематичное изображение источника света с трехканальным выводом излучения плазмы,FIG. 6 is a schematic representation of a light source with a three-channel output of plasma radiation,
Фиг. 7 - схематичное изображение камеры источника света с внешней колбой.FIG. 7 is a schematic illustration of a light source chamber with an outer bulb.
На чертежах совпадающие элементы устройства имеют одинаковые ссылочные номера.In the drawings, matching device elements have the same reference numerals.
Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративные материалы частных случаев его реализации.These drawings do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the options for implementing this technical solution, but are only illustrative materials of particular cases of its implementation.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Данное описание служит для иллюстрации осуществления изобретения и ни в коей мере объема настоящего изобретения.This description serves to illustrate the implementation of the invention and in no way the scope of the present invention.
В соответствии с примером осуществления изобретения (Фиг. 1) источник света с лазерной накачкой содержит камеру 1, заполненную газом при высоком давлении, обычно превышающем 10 атм. В камере 1 расположена область излучающей плазмы 2, поддерживаемой сфокусированным пучком 3 непрерывного лазера 4. По меньшей мере, один пучок 5 излучения плазмы, направленный на оптическую систему сбора излучения 6 и предназначенный для дальнейшего использования, выходит из камеры 1. Оптическая система сбора излучения, включающая, в варианте реализации изобретения параболическое зеркало 6, формирует пучок излучения плазмы 7, транспортируемый, например, по оптоволокну или системой зеркал к оптической системе 8, использующей широкополосное излучение плазмы.In accordance with an exemplary embodiment of the invention (Fig. 1), the laser pumped light source comprises a
Источник света также содержит средство для зажигания плазмы, в качестве которого используется импульсная лазерная система 9, генерирующая, по меньшей мере, один импульсный лазерный пучок 10, который сфокусирован в камеру 1, а именно в область камеры, предназначенную для поддержания излучающей плазмы 2.The light source also contains a means for igniting the plasma, which is a
В соответствии с изобретением камера 1 состоит из трубки 11, дна 12 и крышки 13. Один из двух торцов трубки 11 герметично соединен с дном 12, а другой торец трубки 11 герметично соединен с крышкой 13. Крышка 13 камеры предназначена для заполнения камеры газом, например, через трубку 14, запаиваемую после заполнения. Трубка 11 и дно 12 камеры выполнены из оптически прозрачного материала.In accordance with the invention, the
Дно камеры предназначено для ввода в камеру сфокусированного пучка 3 непрерывного лазера 4 а также для ввода каждого импульсного лазерного пучка 10, обеспечивающего стартовое зажигания плазмы.The bottom of the chamber is intended to enter a
Трубка 11 камеры, выполненная из оптически прозрачного материала, предназначена для вывода пучка 5 излучения плазмы из камеры 1.The
При выполнении в предложенном виде реализуется возможность оптимизации конструкции камеры и режимов работы источника света с лазерной накачкой для повышения его яркости, а также пространственной и энергетической стабильности.When implemented in the proposed form, it is possible to optimize the design of the camera and the modes of operation of the laser pumped light source to increase its brightness, as well as spatial and energy stability.
В пучке пучка 5 излучения плазмы ход лучей, не перпендикулярных внутренней и/или наружной поверхностям трубки, искажается при их прохождении через стенку трубки 11 камеры. В результате этих аберраций яркость источника света может существенно снижаться. In the beam of the
Для повышения яркости источника света в предпочтительных вариантах реализации изобретения форма трубки 11 выполнена с функцией уменьшения аберраций, искажающих ход лучей излучения плазмы при их прохождении через стенку трубки. Полностью отсутствие аберраций достигается, когда части внешней и внутренней поверхностей камеры, через которые выходит пучок 5 излучения плазмы, являются частями двух концентрических сфер, что может быть трудно реализуемым.To increase the brightness of the light source in preferred embodiments of the invention, the shape of the
В частности, для упрощения технологии изготовления камеры предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, часть внутренней поверхности трубки 11 была цилиндрическая, как показано на Фиг. 1.In particular, in order to simplify the manufacturing process of the chamber, it is preferable that at least part of the inner surface of the
Значительное снижение аберраций достигается в вариантах реализации изобретения, в которых часть трубки 11 камеры имеет ось симметрии 15, центр симметрии, совмещенный с областью излучающей плазмы 2, и бочкообразную или тороидальную форму наружной поверхности, Фиг. 1. В этих вариантах реализации изобретения снижение аберраций достигается при использовании относительно простой и технологичной камеры 1.A significant reduction in aberrations is achieved in embodiments of the invention in which a portion of the
Фиг. 2а схематично иллюстрирует прохождение через стенки круглоцилиндрической трубки 11 гомоцентрического пучка излучения из квазиточечной области излучающей плазмы 2. Угол раскрытия пучка излучения непосредственно вблизи области излучающей плазмы 2 обозначен оптическими лучами 15. На границах раздела сред, то есть на поверхностях трубки 11 камеры, лучи претерпевают преломление в соответствии с законом преломления Снелла:FIG. 2a schematically illustrates the passage through the walls of the
n1 sinθ1 = n2 sinθ2 (1)n 1 sinθ 1 = n 2 sinθ 2 (1)
где n1 - показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела, n2 - показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела, θ1 - угол падения света, то есть угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности, θ2 - угол преломления света - угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности.where n 1 is the refractive index of the medium from which the light falls on the interface, n 2 is the refractive index of the medium into which the light enters after passing the interface, θ 1 is the angle of incidence of light, that is, the angle between the ray incident on the surface and the normal to surface, θ 2 is the angle of refraction of light - the angle between the ray passing through the surface and the normal to the surface.
Обозначим лучи 15, прошедшие через прозрачную трубку 11 камеры, как лучи 15’, которые смещены относительно лучей 15 и параллельны им, как показано на Фиг. 2а. Чем больше угол к нормали поверхности трубки, тем больше это смещение. В результате прохождения цилиндрической трубки камеры пучок излучения становится астигматичным, то есть лучи, прошедшие стенку камеры перестают сходиться в точку. Со стороны вышедших из камеры лучей 15’, продолжение которых обозначено пунктирными линиями 15’’, квазиточечный источник излучения (мнимый центр лучей 15’) вследствие аберраций приобретает вид диска 2’ (Фиг. 2а), за счет этого видимая снаружи камеры площадь поверхности источника света существенно увеличивается. Таким образом, при использовании простой круглоцилиндрической трубки камеры аберрации значительно снижают яркость источника света в направлениях, отличных от нормали к поверхности трубки. Let us designate the
При выполнении наружной поверхности трубки 11 камеры в соответствии с изобретением, Фиг. 2b, лучи 15’ после прохождения стенки трубки камеры не только смещены относительно лучей 15, но и имеют наклон к направлению хода лучей 15 вблизи области излучающей плазмы 2. В результате пучок излучения, угол раскрытия которого обозначен лучами 15’, практически остается гомоцентрическим, и область излучающей плазмы 2’, видимая со стороны лучей 15’, прошедших трубку камеры, остается квазиточечной. When the outer surface of the
Таким образом, источник света остается квазиточечным для оптических систем, использующих пучок излучения, прошедший через профилированную соответствующим образом трубку 11 камеры, Фиг. 2b. Это свидетельствует об эффективном подавлении аберраций, которые в конфигурациях трубки камеры, показанных для примера на Фиг. 2а, могут значительно уменьшать яркость источника света.Thus, the light source remains quasi-point for optical systems using a radiation beam passing through a suitably profiled
В общем случае внешняя поверхность трубки камеры сконфигурирована для коррекции хроматической аберрации и сферической аберрации.In general, the outer surface of the camera tube is configured to correct chromatic aberration and spherical aberration.
В соответствии с выполненными расчетами, для области излучающей плазмы эллипсоидальной формы с размерами 0,1×0,2 мм и трубки камеры с внутренней цилиндрической поверхностью, например, с радиусом около 3 мм, и внешней тороидальной поверхностью, профилированной оптимальным образом, например, с радиусом кривизны близким к 20 мм, возможна потеря лишь 11% яркости источника света в достаточно большом телесном угле, по сравнению с использованием сферической камеры.In accordance with the calculations, for a region of ellipsoidal emitting plasma with dimensions of 0.1 × 0.2 mm and a chamber tube with an inner cylindrical surface, for example, with a radius of about 3 mm, and an outer toroidal surface profiled in an optimal way, for example, with radius of curvature close to 20 mm, it is possible to lose only 11% of the brightness of the light source in a sufficiently large solid angle, compared with the use of a spherical camera.
Работа высокояркостного источника света с лазерной накачкой происходит следующим образом. Сфокусированный пучок 3 непрерывного лазера 4 направляют в камеру 1, содержащую трубку 11, торцы которой герметично соединены с дном 12 и крышкой 13 камеры, Фиг. 1. Крышка камеры 13 предназначена для заполнения камеры газом при высоком, более 10 атм, давлении. В качестве газа может использоваться ксенон, другие инертные газы и их смеси, в том числе с парами металлов, например, ртути, и различные газовые смеси, в том числе, галогеносодержащие. С помощью импульсной лазерной системы, генерируют, по меньшей мере, один импульсный лазерный пучок 10, который сфокусирован в область 2 камеры, предназначенную для поддержания излучающей плазмы 2. Ввод в камеру 1 пучков непрерывного лазера 4 и импульсной лазерной системы 9 осуществляют через фокусирующий оптический элемент 16 и дно камеры 12. С помощью импульсной лазерной системы 9 обеспечивают оптический пробой и создание начальной плазмы, плотность которой выше пороговой плотности плазмы непрервывного оптического разряда, имеющей величину около 1018 электронов/см3. Концентрация и объем начальной плазмы достаточны для надежного поддержания непрервывного оптического разряда сфокусированным пучком 3 непрерывного лазера 4. относительно малой мощности, не превышающей 300 Вт. В стационарном режиме из области излучающей плазмы 2 непрерывного оптического разряда осуществляют вывод широкополосного излучения высокой яркости, по меньшей мере, одним пучком 5 излучения плазмы, предназначенным для дальнейшего использования. Пучок 5 излучения плазмы выходит из камеры через трубку 11, внешняя поверхность которой профилирована для уменьшения аберраций, искажающих ход лучей излучения плазмы при их прохождении через стенку трубки.The operation of a high-brightness laser-pumped light source is as follows. The
Из Фиг. 1 видно, что в соответствии с настоящим изобретением трубка камеры 11, за исключением ее приторцевых частей, используемых для герметизации камеры, предназначена для выхода пучка излучения плазмы 5 из камеры по всем азимутам. Это означает, что в азимутальной плоскости, проходящей через область излучающей плазмы 2 перпендикулярно оси пучка 3 непрерывного лазера, излучение плазмы выходит по всем азимутам от 0 до 360 градусов. Предпочтительно угол раскрытия (на Фиг. 1 - в плоскости чертежа) пучка 5 излучения плазмы составляет не менее 90°. Это означает, что выход пучка 5 полезного излучения плазмы из камеры 1 на систему сбора излучения 6 осуществляется в пространственном угле, составляющем не менее 9 ср или более 70% от полного телесного угла.From FIG. 1 it can be seen that in accordance with the present invention the tube of the
Для обеспечения высокой яркости источника света с лазерной накачкой необходима острая фокусировка пучка 3 непрерывного лазера. В свою очередь, это требует минимизации аберраций, в частности, сферической аберрации фокусирующей оптической системы. В соответствии с изобретением, пучок 3 непрерывного лазера 4 сфокусирован в камеру 1 посредством оптической системы, включающей в себя дно 12 камеры и фокусирующий оптический элемент 16. В качестве фокусирующего элемента может использоваться либо зеркало, например, внеосевой параболоид, либо линза 16, как показано на Фиг. 1, что предпочтительнее из-за ее компактности. To ensure a high brightness of the laser pumped light source, it is necessary to sharply focus the
С целью упрощения конструкции камеры ее дно 12 предпочтительно выполнено в виде оптического элемента, достаточно простого для обеспечения его коммерческой доступности, например, в виде пластины или линзы со сферическими и/или плоскими поверхностями. В соответствии с изобретением, расположенный вне камеры оптический элемент 16, имеющий более сложную форму, чем дно камеры, выполнен с функцией минимизации суммарных аберраций оптической системы, в которую входит сам оптический элемент 16 и дно 12 камеры. In order to simplify the design of the chamber, its bottom 12 is preferably made in the form of an optical element simple enough to be commercially available, for example, in the form of a plate or a lens with spherical and / or flat surfaces. In accordance with the invention, the
Для иллюстрации на Фиг. 3а схематично представлен вариант оптической системы, предназначенной для фокусировки лазерного пучка, которая включает в себя дно 12 камеры виде плоско выпуклой сферической линзы и фокусирующий оптический элемент 16 в виде плоско выпуклой асферической линзы. Предпочтительно дно камеры и асферическая линза выполнены из различных материалов, что позволяет наиболее гибко оптимизировать характеристики оптической системы состоящей из этих двух элементов. For illustration, FIG. 3a schematically shows an embodiment of an optical system designed for focusing a laser beam, which includes a camera bottom 12 in the form of a plano-convex spherical lens and a focusing
Результаты расчета, приведенные на Фиг. 3b, показывают, что оптическая система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, в принципе, позволяет фокусировать около 90% мощности лазерного пучка в пространственную область с радиусом всего лишь 2,5 мкм на расстоянии d≈ 4 мм от дна камеры.The calculation results shown in FIG. 3b show that the optical system made in accordance with the present invention, in principle, allows focusing about 90% of the laser beam power into a spatial region with a radius of only 2.5 μm at a distance d ≈ 4 mm from the bottom of the chamber.
Однако изобретение допускает другие варианты реализации, при которых острая фокусировка пучка 3 непрерывного лазера обеспечена только одной фокусирующей линзой, в частности, асферической, служащей дном 12 камеры. However, the invention allows other variants of implementation, in which sharp focusing of the
В предпочтительном варианте реализации изобретения сфокусированный пучок 3 непрерывного лазера направлен вертикально вверх, то есть против силы тяжести 17, Фиг. 4, то есть ось сфокусированного пучка непрерывного лазера вертикальна или близка к вертикали. При выполнении в предложенном виде достигается наибольшая стабильность мощности излучения источника света с лазерной накачкой. Это связано с тем фактом, что обычно область излучающей плазмы 2 несколько сдвигается от фокуса навстречу сфокусированному пучку 3 непрерывного лазера до того сечения сфокусированного лазерного пучка, где интенсивность сфокусированного пучка 3 непрерывного лазера еще достаточно для поддержания области излучающей плазмы 2. При направлении сфокусированного пучка 3 непрерывного лазера снизу вверх область излучающей плазмы 2, содержащая наиболее горячую и обладающую низкой массовой плотностью плазму, стремится всплывать под действием архимедовой силы. Поднимаясь, область излучающей плазмы 2 попадает в место, более близкое к фокусу, где сечение сфокусированного пучка 3 непрерывного лазера меньше, а интенсивность лазерного излучения выше. Это с одной стороны повышает яркость излучения плазмы, а с другой стороны,- уравновешивает силы, действующие на область излучающей плазмы, что обеспечивает высокую стабильность мощности излучения высокояркостного источника света с лазерной накачкой.In a preferred embodiment of the invention, the focused
Для реализации этих положительных эффектов предпочтительно, чтобы камера 1 была осесимметрична и ось сфокусированного пучка 3 непрерывного лазера была совмещена с осью симметрии камеры.To realize these positive effects, it is preferable that the
Подавление турбулентности конвективных потоков в камере достигается, в частности, за счет уменьшения ее размеров. Это легко реализуется в предложенной конструкции источника света с лазерной накачкой, в вариантах реализации которого радиус внутренней цилиндрической поверхности трубки камеры составляет менее 5мм, предпочтительно не более 3 мм.The suppression of turbulence of convective flows in the chamber is achieved, in particular, by reducing its size. This is easily realized in the proposed design of a laser pumped light source, in the embodiments of which the radius of the inner cylindrical surface of the camera tube is less than 5 mm, preferably not more than 3 mm.
На стабильность выходных характеристик источника света с лазерной накачкой, также влияет величина импульса, приобретаемого под действием архимедовой силы газом, нагреваемым в области излучающей плазмы 2. Приобретаемый газом импульс и турбулентность конвективных потоков тем меньше, чем ближе область излучения плазмы 5 к верхней стенке камеры. В связи с этим для повышения стабильности выходных характеристик источника света в варианте реализации, показанном на Фиг. 4, часть или деталь 18 крышки 13 камеры приближена к области излучающей плазмы 2 на расстояние менее 3мм, минимально возможное для того, чтобы не оказывать заметного негативного воздействия на время жизни источника света.The stability of the output characteristics of the laser-pumped light source is also affected by the magnitude of the pulse acquired under the action of the Archimedean force by the gas heated in the region of the emitting
В связи с этим деталь 18 крышки камеры может быть выполнена из тугоплавкого материала, относящегося к вольфраму, молибдену или сплавам на их основе.In this regard, the
Также деталь 18 крышки камеры может быть выполнена с функцией отражения и фокусировки в область излучающей плазмы 2 лазерного излучения, прошедшего через область излучающей плазмы, и широкополосного излучения плазмы. Это повышает температуру плазмы, яркость источника света и повышает его эффективность. В соответствии с этим вариантом изобретения, показанном на Фиг. 4, часть 18 крышки камеры выполнена в виде вогнутого сферического зеркала 19 с центром в области излучающей плазмы 2.Also, the
В вариантах реализации трубка 11 и дно 12 камеры могут быть выполнены как одно целое из единого куска материала, Фиг. 4.In embodiments, the
В других вариантах изобретения герметизация трубки 11 и дна 12 камеры осуществлена с помощью жаростойкого стеклоцемента, обеспечивающего высокое время жизни источника света при рабочих температурах свыше 900 К.In other embodiments of the invention, the
Для герметизации камеры используются приторцевые части трубки 11. При этом герметизация крышки 13 и трубки 11 камеры осуществлена с помощью пайки с использованием высокотемпературного припоя, предпочтительно с температурой плавления не менее 900 К. Перед пайкой приторцевая часть трубки 11 камеры металлизируется.To seal the chamber, the end-end portions of the
Крышка камеры может состоять из нескольких частей или деталей, выполненных как из металла, так и из керамики.The chamber cover can consist of several parts or parts made of both metal and ceramic.
Предпочтительно трубка 11 и дно 12 камеры выполнены из материала, относящегося к группе сапфир, лейкосапфир, плавленый кварц, кристаллический кварц, обладающего наиболее выдающимися оптическими, физико-химическими и механическими характеристиками.Preferably, the
Более детально пример выполнения источника света в соответствии с настоящим изобретением, схематично представлен на Фиг. 5. В этом варианте реализации изобретения для стартового зажигания плазмы используется твердотельная лазерная система, которая содержит первый лазер 20 для генерации первого лазерного пучка 21 в режиме модуляции добротности и содержит второй лазер 22 для генерации второго лазерного пучка 23 в режиме свободной генерации. Импульсные лазеры с активными элементами 24, 25 снабжены источниками оптической накачки, например, в виде импульсных ламп 26 и предпочтительно имеют общие зеркала 27, 28 резонатора. Первый лазер 20 снабжен модулятором добротности 29. A more detailed example of a light source according to the present invention is shown schematically in FIG. 5. This embodiment of the invention uses a solid state laser system for starting plasma ignition, which includes a
Два импульсных лазерных пучка 21, 23 сфокусированы в камеру, в область, предназначенную для поддержания излучающей плазмы 2, Фиг. 4. Первый лазерный пучок 21 предназначен для стартового зажигания плазмы или оптического пробоя. Второй лазерный пучок 23 предназначен для создания плазмы, объем и плотность которой достаточны для стационарного поддержания области излучающей плазмы 2 сфокусированным пучком 3 непрерывного лазера.Two
В качестве непрерывного лазера 4 предпочтительно используется высокоэффективный диодный лазер ближнего инфракрасного диапазона с выводом излучения в оптоволокно 29. На выходе из оптического волокна 29 расширяющийся лазерный пучок направлен на коллиматор 30, например, в виде собирающей линзы. После коллиматора 30 расширенный параллельный пучок 31 непрерывного лазера направлен на фокусирующий оптический элемент 16, например, в виде асферической собирающей линзы. Фокусирующая оптическая система, включающая оптический элемент 16 и дно камеры 12, обеспечивает острую фокусировку пучка 3 непрерывного лазера 4, необходимую для обеспечения высокой яркости источника света. Preferably, the
Предпочтительно, что длина волны непрерывного лазера λCW, отлична от длин волн λ1, λ2 первого и второго импульсных лазерных пучков 21, 23. В качестве примера длина волны непрерывного лазера может быть равной λCW= 0,808 мкм или 0,976 мкм, а импульсные лазеры могут иметь длину волны излучения λ1=λ2=1,064 мкм. Это позволяет использовать дихроичное зеркало 32 для ввода лазерного пучка 31 непрерывного лазера и импульсных лазерных пучков 21, 23. Для транспортировки импульсных лазерных пучков 21, 23 может дополнительно использоваться поворотное зеркало 33, Фиг. 5.It is preferable that the wavelength of the cw laser λCW, different from the wavelength λ1, λ2 the first and second
Оптическая система сбора излучения 6, на которую направлен пучок 5 излучения плазмы, формирует пучок излучения плазмы 7, транспортируемый, например, с использованием поворотного зеркала 34 и другой, в том числе волоконной, оптики к оптической системе, использующей широкополосное излучение плазмы.The optical
В вариантах реализации изобретения крышка камеры снабжена нагревателем, состоящим, например, из нагревательной обмотки 36, источника тока 37, которой подсоединен к ней через температурный мост 38, предназначенный для обеспечения разницы температур между нагревательной обмоткой 36 и токоведущими шинами 39. Дополнительно токоведущие шины 39 могут быть снабжены теплообменником (не показан), например, в виде радиаторов с воздушным охлаждением. Крышка камеры 13 также моет быть оснащена термопарой 40 для измерения температуры камеры. Кроме этого, крышка камеры 13 с нагревательной обмоткой 36 может быть помещена в теплоизолирующий кожух (не показан).In embodiments of the invention, the chamber cover is provided with a heater, consisting, for example, of a heating winding 36, a
Нагреватель 36 предназначен для предстартового прогрева камеры до рабочей температуры, что облегчает стартовое зажигание плазмы и обеспечивает быстрый выход источника света на установившийся режим работы с заданной оптимально высокой температурой камеры, которая предпочтительно находится в диапазоне от 600 до 900 К.
В предпочтительном варианте реализации изобретения высокояркостный источник света содержит блок управления 41, выполненный с функцией автоматизированного поддержания заданной мощности в пучке излучения плазмы 7, поставляемом потребителю, Фиг. 5. Для этого источник света снабжен измерителем мощности 42, на который с помощью ответвителя (не показан) подается малая часть светового потока от пучка 7 излучения плазмы, поставляемого потребителю. Предпочтительно блок управления соединен с нагревателем 35, термопарой 40, измерителем мощности 42, импульсной лазерной системой 9, блоком электропитания непрерывного лазера 4. Поддержание заданной мощности в пучке излучения плазмы 7 осуществляется блоком управления 41 по схеме обратной связи между измерителем мощности 42 и блоком электропитания непрерывного лазера 4. Кроме этого, блок управления 41 может быть выполнен с функцией термостабилизации камеры при ее оптимально высокой температуре. В данном варианте изобретения достигается высокая стабильность мощности и яркости источника света с лазерной накачкой.In a preferred embodiment of the invention, the high-brightness light source comprises a
Наряду с выводом пучка 5 излучения плазмы на систему сбора излучения 6 по всем азимутам, источник света в соответствии с настоящим изобретением не ограничен только этим вариантом. В других вариантах реализации изобретения источник света может иметь, по меньшей мере, три расходящихся пучка 5a, 5b, 5c полезного излучения плазмы, как иллюстрируется Фиг. 6, на которой показано сечение источника света в горизонтальной плоскости, проходящей через область излучающей плазмы 2. Лазерные пучки на Фиг. 6, осуществляющие зажигание и поддержание непрерывного оптического разряда, расположены ниже плоскости чертежа. Использование нескольких, в частности, трех пучков излучения плазмы от одного источника света требуется для ряда промышленных применений. В этом варианте реализации изобретения камера 1 источника света с лазерной накачкой может быть размещена в корпусе 43, который, снабжен тремя оптическими системами сбора излучения плазмы 6a, 6b, 6c. Оптические системы сбора излучения плазмы 6a, 6b, 6c формируют пучки излучения плазмы 7a, 7b, 7c, транспортируемые, например, по оптоволокну к оптическим системам-потребителям 8a, 8b, 8c, использующим широкополосное излучение плазмы. Это позволяет использовать один источник света для трех или более оптических систем- потребителей, обеспечивая компактность системы и идентичность параметров широкополосного излучения во всех оптических каналах.Along with the output of the
Еще в одном из вариантов реализации изобретения, показанном на Фиг. 7, камера 1 помещена во внешнюю колбу 44 с цоколем 45. Цоколь может служить для крепления камеры 1 и частично быть заполнен герметизирующим материалом 46. Герметичные соединения показаны на Фиг. 7 толстыми линиями. In yet another embodiment of the invention shown in FIG. 7, the
Для минимизации аберраций внешняя колба предпочтительно имеет сферическую часть с центром в области излучающей плазмы 2.To minimize aberrations, the outer bulb preferably has a spherical part centered in the region of the emitting
Фокусирующий оптический элемент 16, в частном случае представляющий собой линзу, предпочтительно также помещен во внешнюю колбу. В этом случае фокусирующая линза 16 закреплена на оправе 47, которая, в свою очередь закреплена, например, посредством стеклоцемента или пайки на приторцевой части трубки 11 камеры 1, Фиг 7.The focusing
Для устранения конвективных потоков снаружи камеры 1 и повышения стабильности яркости источника света внешняя колба предпочтительно вакуумирована.To eliminate convective currents outside the
В вариантах реализации внешняя колба может быть выполнена с функцией фильтра, обрезающего излучение с длинами волн ниже 240-260мм, приводящего к образованию озона, то есть использоваться в без озоновых модификациях источника света с лазерной накачкой.In embodiments, the outer bulb can be made with the function of a filter that cuts off radiation with wavelengths below 240-260 mm, leading to the formation of ozone, that is, it can be used in non-ozone modifications of the laser pumped light source.
При выполнении в указанном виде увеличиваются долговечность, яркость и стабильность работы источника света с лазерной накачкой.When executed in this form, the durability, brightness and stability of the operation of the laser pumped light source are increased.
В целом, предлагаемое изобретение позволяет создать безэлектродные высокояркостные широкополосные источники света с максимально высокой пространственной и энергетической стабильностью, а также с возможностью сбора излучения плазмы в пространственном угле более 9 ср.In general, the proposed invention makes it possible to create electrodeless high-brightness broadband light sources with the highest possible spatial and energy stability, as well as with the ability to collect plasma radiation in a spatial angle of more than 9 sr.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Выполненные в соответствии с настоящим изобретением высокояркостные высокостабильные источники света с лазерной накачкой, могут использоваться в различных проекционных системах, для спектрохимического анализа, спектрального микроанализа биообъектов в биологии и медицине, в микрокапиллярной жидкостной хроматографии, для инспекции процесса оптической литографии, для спектрофотометрии и других целей.High-brightness, highly stable laser-pumped light sources made in accordance with the present invention can be used in various projection systems, for spectrochemical analysis, spectral microanalysis of biological objects in biology and medicine, in microcapillary liquid chromatography, for inspection of the optical lithography process, for spectrophotometry and other purposes.
Claims (24)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126302A RU2754150C1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Laser-pumped high-brightness plasma light source |
| JP2023508052A JP2023536367A (en) | 2020-08-06 | 2021-08-04 | High-brightness laser-excited plasma light source and aberration reduction method |
| CN202180056769.3A CN116235277B (en) | 2020-08-06 | 2021-08-04 | High brightness laser pumped plasma light source and method for reducing aberration |
| EP21755458.3A EP4193384A1 (en) | 2020-08-06 | 2021-08-04 | High-brightness laser-pumped plasma light source and method for reducing aberrations |
| KR1020237007938A KR20230044314A (en) | 2020-08-06 | 2021-08-04 | High-intensity laser-pumped plasma light source and aberration reduction method |
| PCT/EP2021/071788 WO2022029187A1 (en) | 2020-08-06 | 2021-08-04 | High-brightness laser-pumped plasma light source and method for reducing aberrations |
| JP2024000549U JP3246482U (en) | 2020-08-06 | 2024-02-27 | High-intensity laser-excited plasma light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126302A RU2754150C1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Laser-pumped high-brightness plasma light source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2754150C1 true RU2754150C1 (en) | 2021-08-30 |
Family
ID=77669871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126302A RU2754150C1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Laser-pumped high-brightness plasma light source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754150C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790613C1 (en) * | 2022-09-08 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" | Light source with laser pump and method for laser ignition of plasma |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048021A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | The Regents Of The University Of California | Kaposi's sarcoma herpesvirus (hhv8) protease and assembly protein |
| US20110085337A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-14 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source device |
| US20140042336A1 (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Kla-Tencor Corporation | Laser Sustained Plasma Bulb Including Water |
| RU145664U1 (en) * | 2014-05-30 | 2014-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | SEALED HOUSING |
| RU2534223C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" | Laser-pumped light source and method for generation of light emission |
| US20150332908A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Excelitas Technologies Corp. | Laser Driven Sealed Beam Lamp |
| US9609732B2 (en) * | 2006-03-31 | 2017-03-28 | Energetiq Technology, Inc. | Laser-driven light source for generating light from a plasma in an pressurized chamber |
| US20170150590A1 (en) * | 2015-10-04 | 2017-05-25 | Kla-Tencor Corporation | System and Method for Electrodeless Plasma Ignition in Laser-Sustained Plasma Light Source |
| US9741553B2 (en) * | 2014-05-15 | 2017-08-22 | Excelitas Technologies Corp. | Elliptical and dual parabolic laser driven sealed beam lamps |
| US10109473B1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-10-23 | Excelitas Technologies Corp. | Mechanically sealed tube for laser sustained plasma lamp and production method for same |
| RU2679665C2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-02-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | System for formation of target irradiation and the module of focusing and guidance of radiation on it |
-
2020
- 2020-08-06 RU RU2020126302A patent/RU2754150C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048021A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | The Regents Of The University Of California | Kaposi's sarcoma herpesvirus (hhv8) protease and assembly protein |
| US9609732B2 (en) * | 2006-03-31 | 2017-03-28 | Energetiq Technology, Inc. | Laser-driven light source for generating light from a plasma in an pressurized chamber |
| US20110085337A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-14 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source device |
| US20140042336A1 (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Kla-Tencor Corporation | Laser Sustained Plasma Bulb Including Water |
| RU2534223C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" | Laser-pumped light source and method for generation of light emission |
| US20150332908A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | Excelitas Technologies Corp. | Laser Driven Sealed Beam Lamp |
| US9741553B2 (en) * | 2014-05-15 | 2017-08-22 | Excelitas Technologies Corp. | Elliptical and dual parabolic laser driven sealed beam lamps |
| RU145664U1 (en) * | 2014-05-30 | 2014-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | SEALED HOUSING |
| US20170150590A1 (en) * | 2015-10-04 | 2017-05-25 | Kla-Tencor Corporation | System and Method for Electrodeless Plasma Ignition in Laser-Sustained Plasma Light Source |
| RU2679665C2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-02-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | System for formation of target irradiation and the module of focusing and guidance of radiation on it |
| US10109473B1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-10-23 | Excelitas Technologies Corp. | Mechanically sealed tube for laser sustained plasma lamp and production method for same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| C1. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2790613C1 (en) * | 2022-09-08 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "РнД-ИСАН" | Light source with laser pump and method for laser ignition of plasma |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9609732B2 (en) | Laser-driven light source for generating light from a plasma in an pressurized chamber | |
| US7989786B2 (en) | Laser-driven light source | |
| US9357627B2 (en) | Light source with laser pumping and method for generating radiation | |
| US9368337B2 (en) | Light source with laser pumping and method for generating radiation | |
| NL8403294A (en) | RADIATION SOURCE FOR OPTICAL DEVICES, IN PARTICULAR FOR PHOTOLITHOGRAPHIC IMAGING SYSTEMS. | |
| JP2019501494A (en) | Laser-sustained plasma light source with tilted absorption features | |
| US11191147B2 (en) | High-brightness laser-pumped plasma light source | |
| RU2754150C1 (en) | Laser-pumped high-brightness plasma light source | |
| RU2732999C1 (en) | Laser-pumped light source and plasma ignition method | |
| US10964523B1 (en) | Laser-pumped plasma light source and method for light generation | |
| JP3246482U (en) | High-intensity laser-excited plasma light source | |
| RU2752778C1 (en) | Laser-pumped plasma light source and method for emission generation | |
| US11503696B2 (en) | Broadband laser-pumped plasma light source | |
| JP6885636B1 (en) | Laser-excited plasma light source and plasma ignition method | |
| RU2780202C1 (en) | Laser-pumped broadband plasma light source | |
| US11875986B2 (en) | Laser-pumped light source and method for laser ignition of plasma | |
| RU2790613C1 (en) | Light source with laser pump and method for laser ignition of plasma | |
| WO2023059228A1 (en) | Broadband laser-pumped plasma light source |