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告別傳統光源限制:國產激光等離子體技術引領寬譜光路革新

2025-10-24

在半導體光刻、精密檢測、顯微成像等領域, 光源是這些應用技術鏈的“第一推動力”,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:普遍在數千小時內亮度衰減超過50%,需頻繁更換燈管與校準。
③長期穩定性差:隨著電極材料損耗,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“電致發光”機制本身。激光驅動等離子體光源采用“光致發光”原理,從根本上改善了這些問題,在亮度、光譜、穩定性及壽命上實現了跨越式提升。

01 什么是激光等離子體驅動光源

通過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火啟動,一旦穩定工作后,電極即“功成身退”。與傳統的氙燈相比,激光驅動等離子體光源具有輻射亮度極高、寬光譜、長壽命等顯著特點,可應用在多種精密檢測和計量應用。

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02 激光等離子體驅動光源的優勢
超寬連續譜

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

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高亮度

激光維持的等離子體溫度可達20,000K,遠超傳統氙燈。這意味著原子激發程度更高,輻射強度顯著增強,尤其是深紫外光的輸出得到極大提升。

離子體發光點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,直接帶來更高的功率密度與更優的光學耦合效率。

如下圖,傳統短弧氙燈電極間隙為1-3mm;100W左右激光驅動等離子體光源,等離子體半高全寬尺寸為137x363μm。

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壽命及穩定性

傳統短弧氙燈因電極材料持續蒸發并附著于燈泡內壁,導致透光率下降,在2000小時內光輸出可衰減至初始值的50%。同時,電極燒蝕還會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。

激光驅動等離子體光源在穩定運行時,等離子體與電極不接觸,電極損耗時間大大延長,光源壽命可達10,000小時。同時,其等離子體發光點位置由激光光學聚焦系統決定,聚焦位置固定,空間穩定性極好。
同時光源的輸出功率穩定性直接依賴于激光器的溫度穩定性。我們采用TEC進行精確溫控,從而確保輸出功率穩定性長期優于<0.3%。

03 激光等離子體驅動光源推薦
微信公眾號圖片

PHO系列激光驅動等離子體光源,純國產化,提供多種輸出功率可選。

超寬連續光譜,覆蓋深紫外到紅外波段
 高功率、光譜穩定
 多種輸出光功率可選
 >10,000小時的壽命
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產品型號PHO-4XPHO-60X
波長范圍170-2500nm170-2500nm
輸出光總功率>4W>60W
數值孔徑0.50.5
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10,000H10,000H
發光點尺寸137x363μm900x1000μm
狀態監測內置光功率監測和溫度監測模塊