​新颖的从真空紫外到红外的宽带、高亮光源技术

新颖的从真空紫外到红外的宽带、高亮光源技术

基于连续激光激励等离子体放电，研究人员提出一种新颖的灯管光源技术。早期等离子体的激光激励采用的是CO 激光器，主要集中在科研而非商用领域，且未开发灯管光源方面的应用。最近，由于光纤激光器和二极管激光器价格不再昂贵，对等离子体放电的研究又活跃起来。为了满足半导体工业的要求—— 特定窄光谱范围内高功率和高亮度，研究人员率先发展了高功率(4000 W)、高压氙灯和水银灯。

最近．研究人员将激光一灯管的研究扩展到了低功率范围。光谱测量结果表明，这些器件在短波光谱范围内具有很高的亮度；初步测量结果显示，在紫外到可见光谱区，50 W 激光激励灯管光源(LDLS)的亮度是75 W 氙弧光灯的5～10倍。传统的氙短弧光灯是由加在两金属电极上的直流电流激励的．它能产生高压等离气体；但这些灯的谱线特征主要来源于Stark展宽，通常只能展宽至连续类黑体光谱点。

任何点状光源的关键特性在于其光亮度，这是因为它关系到光源发出的光线被其他光学元件，如反射镜、棱镜、光纤和单色器等作用的效率。人们可能会认为通过增加转化为灯管光的电功率，即可或多或少地提升放电产生的光亮度。然而，对限制传统灯管放电亮度的各种研究尝试表明，这是不现实的。

首先，灯管的电极起到热沉的作用，它接触到强烈的放电等离子体后，会将放电产生的热量带走(电极的其他负面影响还包括：在使用中容易蒸发，或造成金属溅射到灯管内壁，从而限制使用寿命，一般在500～1 000 h)；其次，随着放电电流的增加，放电区域会随之扩大，各种热导机制将迫使等离子体放电产生的热量转移到灯管边缘区域，造成本地电子密度增大和电流通道扩大；此外，电流通道中心温度和电子密度的增加，将使本地等离子体电阻减小。限制本地功率的转换。因此，放电过程中功率分布是非线性并趋向于非稳定的。

一般来说．这些效应将使灯管温度保持在5000K或半个电子伏特上下．基本与激励电功率无关。尽管灯管辐射功率将会随激励电功率的增加而增大，但辐射亮度则会受限于等离子体放电体积的扩大。优化后的亮弧光灯一般工作在75～150 W，其典型的辐射体为直径1 mm或更大一些。