[发明专利]一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法

权利要求书

1.一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，其特征在于，包括环形加速器和光存储器；

所述环形加速器，用于对电子束进行加速并使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动；

所述光存储器，用于存储激光脉冲；

所述环形加速器与所述光存储器相通，所述环形加速器与所述光存储器的内部均为真空，所述相通的部分为激光电子对撞区；

在所述激光电子对撞区内，所述电子束与所述激光脉冲对撞发生散射作用产生极紫外光脉冲并经由所述光存储器出射。

2.根据权利要求1所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述环形加速器的外环设有第一开口，所述光存储器外壳设有与所述第一开口相适配的第二开口，所述第一开口与所述第二开口密封相接；

所述第一开口所在的平面与所述环形加速器内环的距离大于等于0。

3.根据权利要求1或2所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器内的光路上设置有多个反射镜，用于使入射的激光脉冲在所述光存储器中循环传播；

临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之前的反射镜为第一抛物面反射镜，用于反射所述激光脉冲，使所述激光脉冲在所述激光电子对撞区与所述电子束对撞；

所述第一抛物面反射镜的设置位置避开产生的所述极紫外光脉冲的出射光路；或者，所述第一抛物面反射 镜的中心处设置一光孔，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。

4.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之后的反射镜为第二抛物面反射镜，用于将经由所述激光电子对撞区后出射的所述激光脉冲汇聚为平行光束并反射，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。

5.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，根据所述第一抛物面反射 镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离及产生的所述极紫外光的束散角设置所述光孔的尺寸；

其中，r为所述光孔的半径，L为所述第一抛物面反射 镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离，θ为所述极紫外光的束散角。

6.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，在所述光存储器的外壳上设有第三开口，所述第三开口与产生的所述极紫外光脉冲的出射光路相对应，所述第三开口与真空导管密封相接，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。

7.根据权利要求1、2、4-6任一项所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器还包括激光脉冲引入器，所述激光脉冲引入器包括普克尔盒和偏振反射镜，所述普克尔盒位于所述偏振反射镜的反射或透射光路上，且与所述普克尔盒呈45°夹角；

所述普克尔盒用于改变通过所述偏振反射镜入射的激光脉冲的偏振方向，所述激光脉冲入射至所述光存储器后，控制断开所述普克尔盒的供电电源，以使所述激光脉冲在所述光存储器中传播至所述偏振反射镜时，可以被所述偏振反射镜反射使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。

8.根据权利要求7所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器的周长与所述激光脉冲长度近似相等。

9.根据权利要求7所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述环形加速器中设置有一段微波加速管，用于为所述电子束加速，使所述电子束的能量稳定在预设能量值处。

10.一种高功率波长可调的极紫外光源的产生方法，利用权利要求1-9任一项所述的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，其特征在于，包括，

将激光脉冲导入所述光存储器中，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播；

利用直线电子加速器将加速后的电子束注入环形加速器中，使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动，且所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向相反，并在激光电子对撞区发生散射作用产生极紫外光脉冲，并从与所述光存储器第三开口密封相接的真空导管中导出；

其中，在所述激光电子对撞区内，当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向在同一水平线上时，产生的所述极紫外光 脉冲的波长通过下述公式确定：

其中，λ'表示所述激光脉冲的波长，γ表示洛伦兹因子；

当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向不在同一水平线上时，产生的所述极紫外光脉冲的波长通过下述公式确定：

其中，λ'为所述激光脉冲的波长，α为激光电子对撞区域内所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向的夹角，β为所述电子束中的电子速度与光速的比值，E_e为所述电子束中电子的能量，ω₀为所述激光脉冲的频率，h为普朗克常数。