ИСТОЧНИК СВЕТА С ЛАЗЕРНОЙ НАКАЧКОЙ И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

1. Источник света с лазерной накачкой, включающий в себя камеру (1), содержащую газ; лазер (2), генерирующий лазерный пучок (3); оптический элемент (4), фокусирующий лазерный пучок; область излучающей плазмы (5), создаваемую в камере (1) на оси (6) сфокусированного лазерного пучка (7); и оптическую систему (8) сбора излучения плазмы, формирующую пучок излучения плазмы (9), в котором
сфокусированный лазерный пучок (7) направлен в область излучающей плазмы (5) снизу вверх: от нижней стенки (10) камеры (1) к противоположной ей верхней стенке (11) камеры (1), и
область излучающей плазмы (5) расположена на расстоянии от верхней стенки (11) камеры (1), меньшем, чем расстояние от области излучающей плазмы (5) до нижней стенки (10) камеры (1).
2. Устройство по п.1, в котором ось (6) сфокусированного лазерного пучка (7) направлена вверх по вертикали (Z), либо близко к вертикали.
3. Устройство по п.1, в котором область излучающей плазмы (5) расположена на расстоянии от верхней стенки (11) камеры (1), минимально возможном для того, чтобы не оказывать заметного негативного воздействия на время жизни источника света с лазерной накачкой.
4. Устройство по п.1, в котором стенки (10, 11) камеры имеют плоскость симметрии (ZY), содержащую ось симметрии (13) сечения стенок (10, 11) камеры (1) в плоскости симметрии (ZY), камера (1) установлена таким образом, чтобы ось симметрии (13) сечения стенок (10, 11) камеры (1) была вертикальна, либо близка к вертикали.
5. Устройство по п.4, в котором ось (6) сфокусированного лазерного пучка (7) направлена по оси (13) симметрии сечения стенок (10, 11) камеры (1), либо близко к оси (13) симметрии сечения стенок (10, 11) камеры (1).
6. Устройство по п.4, в котором область излучающей плазмы (5) расположена на оси (13) симметрии сечения стенок (10, 11) камеры (1).
7. Устройство по п.1, в котором ось (6) сфокусированного лазерного пучка (7) составляет с вертикалью (Z) угол, величина которого не превышает 45 градусов.
8. Устройство по п.1, в котором с нижней стороны камеры (1) ось (14) лазерного пучка (3), генерируемого лазером (2), имеет направление, близкое к горизонтальному, при этом на оси (14) лазерного пучка (3) установлен оптический элемент (15), направляющий лазерный пучок (3), в сторону камеры (1).
9. Устройство по п.1, содержащее оптический элемент (19), направляющий ось (20) пучка (9) излучения плазмы по горизонтали, либо близко к горизонтали.
1
10. Устройство по п.1, в котором числовая апертура NA сфокусированного лазерного пучка (7) и мощность лазера (2) выбраны таким образом, чтобы
область излучающей плазмы (5) была протяженной вдоль оси (6) сфокусированного лазерного пучка (7), имея малое, находящееся в диапазоне от 0,1 до 0,5, аспектное отношение d/l поперечного d и продольного l размеров области излучающей плазмы (5),
яркость излучения плазмы в направлении вдоль оси (6) сфокусированного лазерного пучка (7) была близка к максимально достижимой для данной мощности лазера (2),
2
1
2
1
числовая апертура NA прошедшего через область излучающей плазмы (5) расходящегося лазерного пучка (24) с верхней стороны камеры (1) была меньше числовой апертуры NA сфокусированного лазерного пучка (7) с нижней стороны камеры (1): NA<NA,
при этом оптическая система (8) сбора излучения плазмы расположена с верхней стороны камеры (1), и выход излучения плазмы на оптическую систему (8) сбора излучения плазмы осуществлен расходящимся пучком (25) излучения плазмы с вершиной в области излучающей плазмы (5).
2
11. Устройство по п.10, в котором расходящийся пучок (25) излучения плазмы с числовой апертурой NA, выходящий на оптическую систему (8) сбора излучения плазмы, не пересекает прошедший через область излучающей плазмы расходящийся лазерный пучок (24) с верхней стороны камеры (1); в соответствии с чем угол между осью (26) расходящегося пучка излучения плазмы (25) и осью (6) сфокусированного лазерного пучка больше, чем (arctgNA + arctgNA).
12. Устройство по п.10, в котором ось расходящегося пучка излучения плазмы (25), выходящего на оптическую систему (8) сбора излучения плазмы, направлена преимущественно по оси (6) сфокусированного лазерного пучка.
13. Устройство по п.10, в котором с нижней стороны камеры установлено вогнутое сферическое зеркало (28), либо модифицированное вогнутое сферическое зеркало (28), с центром в области излучающей плазмы (5), имеющее отверстие (29), в частности, оптическое отверстие, для ввода сфокусированного лазерного пучка (7) в область излучающей плазмы (5).
14. Устройство по п.1, в котором в камере (1) размещены два электрода (32), (33) для стартового зажигания плазмы с расположенным между ними разрядным промежутком (34).
15. Устройство по п.1, в котором в камере (1) размещены два штыревых электрода (32), (33) для стартового зажигания плазмы, продольные оси которых горизонтальны.
16. Устройство по п.1, в котором в камере (1) размещены два электрода (32), (33) для стартового зажигания плазмы с расположенным между ними разрядным промежутком (34), область (5) излучающей плазмы расположена вне разрядного промежутка (34), при этом оптический элемент (4), фокусирующий лазерный пучок (7), выполнен с функцией кратковременного перемещения фокуса лазерного пучка (7) в разрядный промежуток (34) на время стартового зажигания плазмы.
17. Устройство по п.1, в котором размещен вентилятор (39).
18. Устройство по п.1, в котором размещено, по меньшей мере, одно сопло (41), к которому подсоединен выход (42) мини компрессора (43).
19. Устройство по п.1, в котором камера (1) размещена в герметичном корпусе (37) с защитным газом (38), в частности, отличным от воздуха.
20. Устройство по п.1, в котором камера (1) размещена в герметичном корпусе (37) с защитным газом (38), и введена система циркуляции защитного газа в корпусе (37).
21. Устройство по п.20, в котором система циркуляции защитного газа содержит, по меньшей мере, одно сопло (41), обеспечивающее обдув верхней стенки (11) камеры (1) направленным потоком (40) защитного газа, мини-компрессор (42) и теплообменник (43); при этом выход (44) мини компрессора (42) подсоединен к соплу (41) через теплообменник (43), а вход (45) мини компрессора 43 соединен с герметичным корпусом (37).
22. Устройство по п.1, в котором введена автоматизированная система управления с отрицательной обратной связью и функцией поддержания заданной мощности источника света с лазерной накачкой, включающая в себя измеритель мощности (47) пучка излучения плазмы и контроллер (46), обрабатывающий данные измерителя мощности (47) пучка излучения плазмы и управляющий выходной мощностью лазера (2).
23. Способ генерации излучения, при котором направляют сфокусированный лазерный пучок (7) снизу вверх: от нижней стенки (10) камеры (1) к противоположной ей верхней стенке (11) камеры (1), кратковременно обеспечивают фокусировку лазерного пучка (7) в разрядный промежуток (34) между электродами (32), (33) для стартового зажигания плазмы, осуществляют зажигания плазмы и перемещают фокус лазерного пучка (7) снизу вверх, и сфокусированным лазерным пучком (7), в непрерывном режиме формируют область излучающей плазмы (5) вне разрядного промежутка (34) вблизи верхней стенки (11) камеры (1).
24. Способ генерации излучения по п.23, при котором сфокусированный лазерный пучок (7) направляют в камеру (1) вдоль вертикальной оси (13) симметрии сечения стенок (10), (11) камеры (1) и формируют область излучающей плазмы (5) на оптимально малом расстоянии от верхней стенки (11) камеры (1), при котором близость плазмы к верхней стенке (11) камеры (1) не оказывает заметного влияния на время жизни источника света.
25. Способ генерации излучения по п.23, при котором охлаждают камеру (1) потоком (40) защитного газа, направленным на верхнюю стенку (11) камеры (1).
26. Способ генерации излучения по п.23, при котором предварительно задают требуемое значение мощности излучения источника света с лазерной накачкой и в процессе долговременной работы с помощью автоматизированной системы управления (46, 47, 49) обеспечивают поддержание заданной мощности излучения источника света с лазерной накачкой.