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在半導體光刻、精密檢測、顯微成像等領(lǐng)域, 光源是這些應用技術(shù)鏈的“第一推動(dòng)力”,是后續測量、加工和分析的根本前提,選擇什么樣的光源,直接決定了能達到的精度、速度和效果。傳統光源(如氙燈、氘燈、鹵鎢燈)在使用中,存在三大核心短板:
①亮度不足:尤其在深紫外波段,光輸出微弱。
②壽命短:普遍在數千小時(shí)內亮度衰減超過(guò)50%,需頻繁更換燈管與校準。
③長(cháng)期穩定性差:隨著(zhù)電極材料損耗,亮度持續降低與等離子空間體位置偏移影響穩定性。
三大核心短板癥結在于“電致發(fā)光”機制本身。激光驅動(dòng)等離子體光源采用“光致發(fā)光”原理,從根本上改善了這些問(wèn)題,在亮度、光譜、穩定性及壽命上實(shí)現了跨越式提升。
通過(guò)燈泡的電極高壓擊穿,將氙氣轉化為吸收性等離子體,隨后采用激光器發(fā)射連續激光聚焦在等離子體上,并穩定維持其輻射。電極的唯一作用是點(diǎn)火啟動(dòng),一旦穩定工作后,電極即“功成身退”。與傳統的氙燈相比,激光驅動(dòng)等離子體光源具有輻射亮度極高、寬光譜、長(cháng)壽命等顯著(zhù)特點(diǎn),可應用在多種精密檢測和計量應用。

電子、離子和中性原子之間的碰撞,光譜結構會(huì )因斯塔克效應而增寬成準連續態(tài),輸出170-2500nm的譜段。單一光源就能夠覆蓋需要的各種波長(cháng),極大簡(jiǎn)化了光學(xué)系統。

激光維持的等離子體溫度可達20,000K,遠超傳統氙燈。這意味著(zhù)原子激發(fā)程度更高,輻射強度顯著(zhù)增強,尤其是深紫外光的輸出得到極大提升。
離子體發(fā)光點(diǎn)的尺寸與功率水平相當的傳統氙燈相比大大縮小,可達μm級,直接帶來(lái)更高的功率密度與更優(yōu)的光學(xué)耦合效率。
如下圖,傳統短弧氙燈電極間隙為1-3mm;100W左右激光驅動(dòng)等離子體光源,等離子體半高全寬尺寸為137x363μm。

傳統短弧氙燈因電極材料持續蒸發(fā)并附著(zhù)于燈泡內壁,導致透光率下降,在2000小時(shí)內光輸出可衰減至初始值的50%。同時(shí),電極燒蝕還會(huì )改變等離子體空間位置,造成光束漂移,在探測端引入噪聲,因此必須定期停機校準。
激光驅動(dòng)等離子體光源在穩定運行時(shí),等離子體與電極不接觸,電極損耗時(shí)間大大延長(cháng),光源壽命可達10,000小時(shí)。同時(shí),其等離子體發(fā)光點(diǎn)位置由激光光學(xué)聚焦系統決定,聚焦位置固定,空間穩定性極好。
同時(shí)光源的輸出功率穩定性直接依賴(lài)于激光器的溫度穩定性。我們采用TEC進(jìn)行精確溫控,從而確保輸出功率穩定性長(cháng)期優(yōu)于<0.3%。

PHO系列激光驅動(dòng)等離子體光源,純國產(chǎn)化,提供多種輸出功率可選。

| 產(chǎn)品型號 | PHO-4X | PHO-60X |
| 波長(cháng)范圍 | 170-2500nm | 170-2500nm |
| 輸出光總功率 | >4W | >60W |
| 數值孔徑 | 0.5 | 0.5 |
| 功率穩定性 | ±0.2% | ±0.3% |
| 輸出方式 | 自由空間輸出 | 自由空間輸出 |
| 使用壽命 | 10,000H | 10,000H |
| 發(fā)光點(diǎn)尺寸 | 137x363μm | 900x1000μm |
| 狀態(tài)監測 | 內置光功率監測和溫度監測模塊 | |
2025-05-15
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2025-11-04