用于使用交错脉冲照明源泵浦激光维持等离子体的系统及方法技术方案

公开一种用于泵浦激光维持等离子体的系统。所述系统包含经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。所述系统进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。体的集光体积中的多个非共线照明路径。体的集光体积中的多个非共线照明路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用交错脉冲照明源泵浦激光维持等离子体的系统及方法
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2019年2月25日申请且标题为“由交错脉冲激光器维持的等离子体光源(Plasma Light Source Sustained by Interlaced Pulsed Lasers)”的专利技术者是伊利亚
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贝泽尔(Ilya Bezel)、马修
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德斯坦(Matthew Derstine)、威廉
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舒梅克(William Schumaker)及迈克尔
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弗里德曼(Michael Friedmann)的序列号为62/810,176的美国临时申请案的优先权，所述美国申请案以其全文引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及照明源，且更特定来说，涉及激光维持等离子体(LSP)源。

技术介绍

[0004]一般来说，在基于LSP的照明系统中存在两个空间区域：集光体积内及集光体积外。所述集光体积被定义为其中光收集效率是最高的空间体积。增加此区域中的等离子体发射率会导致照明系统的可收集功率更高且性能更好。在LSP中，等离子体的最亮部分通常在泵激光器焦点附近，且泵激光器焦点通常位于集光体积中或附近。如果等离子体在集光体积外生长，那么从等离子体发射的光多半会被浪费，这是由于集光体积外的集光效率很低。为了产生在120nm到1000nm波长范围内的光，有益的是，使此体积填充有约1到5eV的等离子体。如果等离子体变得过冷，那么发射很低；如果其过热，那么等离子体在短得多的波长下发射且转换效率受到影响。
[0005]在基于LSP的照明系统的操作中，重要的是应认识到，当气体温度很低时，泵激光器光在行进穿过其时几乎没有吸收。当气体的温度很高时，即在等离子体被维持的情况下，泵功率的吸收很高。因此，为了创建高效光源，可期望具有其中泵激光器的气体吸收在集光体积中很高且在集光体积外很低的条件，即，创建尤其是在泵激光器传播路的径中不会显著超过集光体积的等离子体。

技术实现思路

[0006]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种用于泵浦激光维持等离子体的系统。在说明性实施例中，所述系统包含经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。在实施例中，所述系统可进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。
[0007]根据本公开的一或多个说明性实施例，还公开一种用于产生宽带照明的系统。在说明性实施例中，所述系统包含等离子体形成材料及经配置以通过激发所述等离子体形成材料产生用于激光维持等离子体的相应泵照明脉冲的多个泵模块，其中至少一个泵模块经
配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲。在实施例中，所述系统可进一步包含经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中的多个非共线照明路径。在一些实施例中，所述系统可进一步包含经配置以接收由所述激光维持等离子体发射的宽带照明且进一步经配置以将所述宽带照明引导到输出(例如用于计量系统、检验系统或类似物的照明器输出)的一或多个集光光学器件。
[0008]根据本公开的一或多个说明性实施例，还公开一种泵浦激光维持等离子体的方法。在说明性实施例中，所述方法包含：使用多个泵模块通过经由至少一个泵模块产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲来产生用于所述激光维持等离子体的泵照明脉冲；及沿着多个非共线照明路径将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。
[0009]应理解，前述一般描述及以下详细描述仅是示范性及解释性的且不一定限制所主张的本专利技术。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的实施例且与一般描述一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]所属领域的技术人员通过参考附图可更好地理解本公开的众多优点，其中：
[0011]图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的激光维持等离子体(LSP)照明系统的示意性说明；
[0012]图1B是根据本公开的一或多个实施例的LSP照明系统的示意性说明；
[0013]图1C是说明根据本公开的一或多个实施例的具有多个泵模块的LSP照明系统的示意性说明；
[0014]图2A说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
[0015]图2B说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
[0016]图2C说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
[0017]图2D说明根据本公开的一或多个实施例的使用具有低数值孔径(NA)的常规泵模块在不同激光功率下泵浦的LSP(例如在图1A中说明的系统中)的实例图；
[0018]图3A说明根据本公开的一或多个实施例的使用连续波(CW)或高重复率脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
[0019]图3B是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的CW或高重复率脉冲照明的泵功率的图表的实例；
[0020]图3C是根据本公开的一或多个实施例的图3A中说明的LSP的集光体积内及图3A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例；
[0021]图4A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率短脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
[0022]图4B是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的低重复
率短脉冲照明的泵功率的图表的实例；
[0023]图4C是根据本公开的一或多个实施例的图4A中说明的LSP的集光体积内的等离子体发射率的图表的实例；
[0024]图5A说明根据本公开的一或多个实施例的使用低重复率长脉冲照明泵浦的LSP的等离子体生长；
[0025]图5B是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的低重复率长脉冲照明的泵功率的图表的实例；
[0026]图5C是根据本公开的一或多个实施例的图5A中说明的LSP的集光体积内及图5A中说明的LSP的集光体积外的等离子体发射率的图表的实例；
[0027]图6A说明根据本公开的一或多个实施例的由交错脉冲照明源泵浦的LSP的等离子体生长；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于泵浦激光维持等离子体的系统，其包括：多个泵模块，其经配置以产生用于所述激光维持等离子体的相应泵照明脉冲，其中所述多个泵模块中的至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲；及多个非共线照明路径，其经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积外不重叠。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积的中心处或附近重叠。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个非共线照明路径经配置以从不同方向将所述相应泵照明脉冲引导到所述集光体积中。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个泵模块的相应焦点经定位在不同空间位置处。6.根据权利要求1所述的系统，其中递送到所述集光体积的总泵功率是由所述多个泵模块中的个别泵模块递送到所述集光体积的个别泵功率的和。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述集光体积内的泵脉冲重复率高于所述多个泵模块中的个别泵模块的重复率。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述集光体积内的所述泵脉冲重复率是至少其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个泵模块中的所述个别泵模块的脉冲宽度是至少其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间且n是泵模块的数目。10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：至少一个额外泵模块，其经配置以产生用于所述激光维持等离子体的连续波(CW)泵照明。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个额外泵模块经配置以在所述集光体积内的泵脉冲重复率小于时使用所述连续波泵照明维持所述激光维持等离子体，其中t是所述激光维持等离子体的冷却时间。12.一种用于产生宽带照明的系统，其包括：等离子体形成材料；多个泵模块，其经配置以通过激发所述等离子体形成材料产生用于激光维持等离子体的相应泵照明脉冲，其中所述多个泵模块中的至少一个泵模块经配置以产生在时间上与由所述多个泵模块中的至少一个其它泵模块产生的另一串泵脉冲交错的一串泵脉冲；及多个非共线照明路径，其经配置以将来自所述多个泵模块的所述相应泵照明脉冲引导到所述激光维持等离子体的集光体积中。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积外不重叠。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径在所述集光体积的中心处或附近重叠。15.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个非共线照明路径经配置以从不同方向将所述相应泵照明脉冲引导到所述集光体积中。16.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个泵模块的相应焦点经定位在不同空间位置处。17.根据权利要求12所述的系统，其中递送到所述集光体积的总泵功率是由所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：