[发明专利]激光驱动微等离子体XUV源

说明书

本公开涉及激光驱动微等离子体XUV源。本文描述了用于从等离子体中生成极紫外辐射的系统和方法。在一实施例中，气体被提供给真空室中的气体靶。脉冲激光或脉冲激光驱动波长转换系统提供光束，该光束通过透镜或显微镜物镜聚焦到气体靶上，以产生等离子体。然后，使用收集反射镜将远紫外辐射束从等离子体引导到靶位置。

相关申请的交叉引用/通过引用合并

根据《美国法典》第35章第119(e)条，本申请要求于2019年4月16日提交的临时申请62/834,829的权益，其全部内容通过引用合并于此，如同完全记载在本申请中一样。

技术领域

本申请涉及用于从等离子体生成紫外辐射的方法和设备。

背景技术

本节所述的方法是可以采用的方法，但不一定是此前设想或采用过的方法。因此，除非另有说明，否则不应认为本节所述的任何方法仅仅因为其包括在本节中而被视为现有技术。此外，不应仅仅因为本节中描述的任何方法被包括在本节中，就认为这些方法是很好理解的、常规的或传统的。

自从飞秒放大器系统出现以来，驱动气体中的等离子体作为生成极电磁辐射(extreme electromagnetic radiation)的一种强有力的方式引起了极大的关注。这项技术推动了光的前沿，允许生成极紫外线(XUV)辐射(10至100eV)。与同步加速器等大型设备相比，在光学实验室中生成这样的极辐射的能力代表了一个主要的技术优势。现有的策略是在kHz、mJ级系统的松散聚焦几何结构中或在多kHz/MHzμJ级系统的紧密聚焦(大于10μm光斑直径)中使用短激光脉冲(通常小于50fs)，以在非线性介质(例如气体、液体或固体)中产生等离子体，从而以特定能量在源处生成光子通量高达10¹³光子/s的XUV辐射。

附图说明

在附图中：

图1描绘了使用亚μJ能源的系统配置的示例的侧视图。

图2描绘了使用亚μJ能源的系统配置的示例的俯视图。

图3描绘了使用μJ级长脉冲系统的示例性配置。

图4描绘了气体再循环单元的示例性配置。

图5是示出可在其上实现实施例的计算机系统的框图。

图6描绘了由Au光栅收集的包括从第19次到第27次的奇次谐波的频谱。

具体实施方式

在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，显而易见的是，实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，众所周知的结构和设备以框图形式示出，以避免不必要地模糊本公开。

概述

我们提供了一种基于极端紧密的聚焦(激光光斑直径等于或小于6μm)的方法，其中允许例如使用短脉冲nJ级系统或长脉冲(大于200fs)μJ级系统。本文描述了用于在XUV生成中提供前所未有的信噪比的设备和方法。通过使用小于6μm光斑尺寸的极端紧密的聚焦几何结构来产生等离子体，达到生成等离子体的阈值所需的峰值强度(大于10¹⁴W/cm²)允许使用如本文所示的nJ级或亚μJ激光以及具有未压缩的更长脉冲持续时间(大于200fs)的μJ级系统。本文描述的设备和方法允许将等离子体技术从放大器转移到紧凑、稳定和高重复率振荡器以及具有nJ到μJ范围内的脉冲能量的MHz可调谐波长源。实现这一点提供了具有前所未有的信噪比的低成本工具。