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告别传统光源限制:国产激光等离子体技术引领宽谱光路革新

2025-10-24

在半导体光刻、精密检测、显微成像等领域, 光源是这些应用技术链的“第一推动力”,是后续测量、加工和分析的根本前提,选择什么样的光源,直接决定了能达到的精度、速度和效果。传统光源(如氙灯、氘灯、卤钨灯)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,光输出微弱。
②寿命短:普遍在数千小时内亮度衰减超过50%,需频繁更换灯管与校准。
③长期稳定性差:随着电极材料损耗,亮度持续降低与等离子空间体位置偏移影响稳定性。

三大核心短板症结在于“电致发光”机制本身。激光驱动等离子体光源采用“光致发光”原理,从根本上改善了这些问题,在亮度、光谱、稳定性及寿命上实现了跨越式提升。

01 什么是激光等离子体驱动光源

通过灯泡的电极高压击穿,将氙气转化为吸收性等离子体,随后采用激光器发射连续激光聚焦在等离子体上,并稳定维持其辐射。电极的唯一作用是点火启动,一旦稳定工作后,电极即“功成身退”。与传统的氙灯相比,激光驱动等离子体光源具有辐射亮度极高、宽光谱、长寿命等显著特点,可应用在多种精密检测和计量应用。

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02 激光等离子体驱动光源的优势
超宽连续谱

电子、离子和中性原子之间的碰撞,光谱结构会因斯塔克效应而增宽成准连续态,输出170-2500nm的谱段。单一光源就能够覆盖需要的各种波长,极大简化了光学系统。

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高亮度

激光维持的等离子体温度可达20,000K,远超传统氙灯。这意味着原子激发程度更高,辐射强度显著增强,尤其是深紫外光的输出得到极大提升。

离子体发光点的尺寸与功率水平相当的传统氙灯相比大大缩小,可达μm级,直接带来更高的功率密度与更优的光学耦合效率。

如下图,传统短弧氙灯电极间隙为1-3mm;100W左右激光驱动等离子体光源,等离子体半高全宽尺寸为137x363μm。

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寿命及稳定性

传统短弧氙灯因电极材料持续蒸发并附着于灯泡内壁,导致透光率下降,在2000小时内光输出可衰减至初始值的50%。同时,电极烧蚀还会改变等离子体空间位置,造成光束漂移,在探测端引入噪声,因此必须定期停机校准。

激光驱动等离子体光源在稳定运行时,等离子体与电极不接触,电极损耗时间大大延长,光源寿命可达10,000小时。同时,其等离子体发光点位置由激光光学聚焦系统决定,聚焦位置固定,空间稳定性极好。
同时光源的输出功率稳定性直接依赖于激光器的温度稳定性。我们采用TEC进行精确温控,从而确保输出功率稳定性长期优于<0.3%。

03 激光等离子体驱动光源推荐
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PHO系列激光驱动等离子体光源,纯国产化,提供多种输出功率可选。

超宽连续光谱,覆盖深紫外到红外波段
 高功率、光谱稳定
 多种输出光功率可选
 >10,000小时的寿命
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产品型号PHO-4XPHO-60X
波长范围170-2500nm170-2500nm
输出光总功率>4W>60W
数值孔径0.50.5
功率稳定性±0.2%±0.3%
输出方式自由空间输出自由空间输出
使用寿命10,000H10,000H
发光点尺寸137x363μm900x1000μm
状态监测内置光功率监测和温度监测模块