JP2019537205A - Apparatus and method for operating a variable pressure shielded beam lamp - Google Patents

Abstract

レーザ光源からレーザビームを受けるように構成されたシールド高輝度照明ランプを操作するための装置及び方法。ランプは、プラズマ維持領域と、プラズマ点火領域とを有する、イオン性媒体を含むように構成された密閉チャンバを含む。高輝度光出射窓は、チャンバから高輝度光を放射する。チャンバの壁内に配置された実質的に平坦な入射窓は、チャンバに入るレーザビームを許容する。ランプは、ランプが高輝度照明を提供する間、密閉チャンバ内の圧力レベルを制御下に上昇及び下降させるための手段を含む。【選択図】図６Apparatus and method for operating a shielded high intensity illumination lamp configured to receive a laser beam from a laser light source. The lamp includes a sealed chamber configured to contain an ionic medium having a plasma maintenance region and a plasma ignition region. The high brightness light exit window emits high brightness light from the chamber. A substantially flat entrance window located in the wall of the chamber allows the laser beam to enter the chamber. The lamp includes means for controllingly increasing and decreasing the pressure level within the enclosed chamber while the lamp provides high intensity illumination. [Selection diagram] FIG.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年５月１４日に出願され「レーザ駆動シールドビームランプ（Ｌａｓｅｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｅａｌｅｄ Ｂｅａｍ Ｌａｍｐ）」と題された米国特許出願第１４／７１２，１９６号の一部継続出願である、２０１６年１０月２５日に出願された米国特許出願第１５／３３３，６３４号に付与された優先権を主張し、及び、２０１４年５月１５日に出願され「レーザ駆動シールドビームキセノンランプ（Ｌａｓｅｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｅａｌｅｄ Ｂｅａｍ Ｘｅｎｏｎ Ｌａｍｐ）」と題された米国仮特許出願第６１／９９３，７３５号の利益を主張し、その両方は参照により本明細書に完全な形で組み込まれる。 CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 14 / 712,196, filed May 14, 2015, and entitled "Laser Driven Sealed Beam Lamp." Claim the priority granted in U.S. Patent Application No. 15 / 333,634, filed October 25, 2016, and filed on May 15, 2014, entitled "Laser Driven Shielded Beam. Claims of US Provisional Patent Application No. 61 / 993,735 entitled "Laser Driven Sealed Beam Xenon Lamp", both of which are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明は照明装置、より詳細には高輝度アークランプに関する。   The present invention relates to lighting devices, and more particularly to high intensity arc lamps.

高輝度アークランプは、高輝度ビームを放射する装置である。このランプは、一般に、ガスを含むチャンバ、例えばガラス球であって、チャンバ内のガス（イオン性媒体）を励起するために使用される陽極及び陰極を備えるチャンバを含む。陽極と陰極との間で放電を発生させ、励起された（例えば、イオン化された）ガスにパワーを供給し、光源の動作中、イオン化ガスによって放射された光を維持する。   A high intensity arc lamp is a device that emits a high intensity beam. The lamp generally comprises a chamber containing a gas, for example a glass sphere, with an anode and a cathode used to excite the gas (ionic medium) in the chamber. A discharge is generated between the anode and the cathode to provide power to the excited (eg, ionized) gas and maintain light emitted by the ionized gas during operation of the light source.

図１は、低ワット数で放物線型の先行技術のキセノンランプ１００の透視図及び断面を示す。このランプは、一般に金属及びセラミックから構成される。充填ガスであるキセノンは不活性かつ無毒である。ランプサブアセンブリは、アセンブリを厳しい寸法公差に抑える取付具内に高温ろう付けによって構成されてもよい。図２は、ろう付け後のこれらのランプサブアセンブリ及び取付具のうちのいくつかを示す。   FIG. 1 shows a perspective view and a cross section of a low wattage, parabolic xenon lamp 100 of the prior art. This lamp is generally composed of metal and ceramic. Xenon, the filling gas, is inert and non-toxic. The lamp subassembly may be constructed by high temperature brazing in a fixture that holds the assembly to tight dimensional tolerances. FIG. 2 shows some of these lamp subassemblies and fixtures after brazing.

先行技術のランプ１００には、３つの主なサブアセンブリ、すなわち、陰極、陽極及び反射器がある。陰極アセンブリ３ａは、ランプ陰極３ｂと、陰極３ｂを窓フランジ３ｃに保持する複数の支柱と、窓３ｄと、ゲッタ３ｅと、を含む。ランプ陰極３ｂは、例えばトリエーテッドタングステンからなる、小さい鉛筆形状の部分である。動作中に、陰極３ｂは、ランプアークギャップを横切って移動して陽極３ｇに当たる電子を放射する。電子は陰極３ｂから熱電子放出され、そのため、陰極先端部は、機能するために高温及び低電子放出を維持しなければならない。   Prior art lamp 100 has three main subassemblies: a cathode, an anode, and a reflector. The cathode assembly 3a includes a lamp cathode 3b, a plurality of columns for holding the cathode 3b on the window flange 3c, a window 3d, and a getter 3e. The lamp cathode 3b is a small pencil-shaped portion made of, for example, thoriated tungsten. In operation, cathode 3b moves across the lamp arc gap and emits electrons that strike anode 3g. Electrons are thermionicly emitted from the cathode 3b, so the cathode tip must maintain high temperature and low electron emission to function.

陰極支柱３ｃは、陰極３ｂを適所に強固に保持し、陰極３ｂに電流を流す。ランプ窓３ｄは、研削及び研磨された単結晶サファイア（ＡｌＯ２）であってもよい。サファイアは、広い動作温度範囲にわたって気密封止が維持されるように、窓３ｄの熱膨張をフランジ３ｃのフランジ熱膨張と一致させることができる。サファイアの熱伝導性によって、ランプのフランジ３ｃに熱が輸送され、窓３ｄが割れないようにその熱が均一に分配される。ゲッタ３ｅは、陰極３ｂに巻き付けられ、支柱上に配置される。ゲッタ３ｅは、動作中にランプ内で発生する汚染ガスを吸収して、汚染物質が陰極３ｂを汚染し、かつ不要物質を反射器３ｋ及び窓３ｄ上に輸送するのを防ぐことによってランプ寿命を延ばす。陽極アセンブリ３ｆは、陽極３ｇと、ベース３ｈと、チューブ３ｉとからなる。陽極３ｇは、一般に純タングステンから構成され、形状は陰極３ｂよりはるかに鈍い。この形状は主に、アークにその正の電気取付点で広がるようにさせる放電物理的現象の結果である。アークは、典型的には幾分円錐形状であり、円錐の先端が陰極３ｂに触れ、円錐の底部が陽極３ｇ上にある。陽極３ｇは、陰極３ｂより大きく、より多くの熱を伝導する。ランプ中の伝導される廃熱の約８０％が陽極３ｇを通って外に伝導され、２０％が陰極３ｂを通って伝導される。陽極は、一般にランプヒートシンクへのより低い熱抵抗の経路を有するように構成され、そのため、ランプベース３ｈは比較的大きく重い。ベース３ｈは、ランプ陽極３ｇからの熱負荷を伝導するために、鉄又は他の熱伝導性材料から構成される。チューブ３ｉは、ランプ１００を排気し、それにキセノンガスを充填するためのポートである。充填後、図表３ｉは、例えば油圧工具で挟持され、又は冷間溶接されて封止され、そのため、ランプ１００は同時に封止され、充填及び加工ステーションから切り離される。反射器アセンブリ３ｊは、反射器３ｋ及び２つのスリーブ３ｌからなる。反射器３ｋは、反射器に鏡面を与えるために高温材料で光沢が付けられている、ほぼ純粋なアルミナ多結晶体であってもよい。次いで、反射器３ｋはそのスリーブ３ｌに封止され、光沢の付いた内面に反射コーティングが塗布される。   The cathode support 3c holds the cathode 3b firmly in place and allows a current to flow through the cathode 3b. The lamp window 3d may be ground and polished single crystal sapphire (AlO2). The sapphire allows the thermal expansion of the window 3d to match the flange thermal expansion of the flange 3c so that a hermetic seal is maintained over a wide operating temperature range. Due to the thermal conductivity of the sapphire, heat is transported to the lamp flange 3c and is evenly distributed so that the window 3d is not broken. The getter 3e is wound around the cathode 3b and arranged on a support. The getter 3e increases lamp life by absorbing contaminant gases generated within the lamp during operation, preventing contaminants from contaminating the cathode 3b and transporting unwanted materials onto the reflector 3k and the window 3d. extend. The anode assembly 3f includes an anode 3g, a base 3h, and a tube 3i. The anode 3g is generally made of pure tungsten, and is much less shaped than the cathode 3b. This shape is primarily a result of the discharge physics that causes the arc to spread at its positive electrical mounting point. The arc is typically somewhat conical in shape, with the tip of the cone touching the cathode 3b and the bottom of the cone on the anode 3g. The anode 3g is larger than the cathode 3b and conducts more heat. About 80% of the conducted waste heat in the lamp is conducted out through the anode 3g and 20% through the cathode 3b. The anode is generally configured to have a lower thermal resistance path to the lamp heat sink, so that the lamp base 3h is relatively large and heavy. The base 3h is composed of iron or another thermally conductive material to conduct the thermal load from the lamp anode 3g. The tube 3i is a port for evacuating the lamp 100 and filling it with xenon gas. After filling, diagram 3i is sealed, for example with a hydraulic tool, or cold welded, so that lamp 100 is simultaneously sealed and disconnected from the filling and processing station. The reflector assembly 3j consists of a reflector 3k and two sleeves 31. The reflector 3k may be a substantially pure alumina polycrystal, which is polished with a high-temperature material to give the reflector a specular surface. The reflector 3k is then sealed in its sleeve 31 and a glossy inner surface is provided with a reflective coating.

動作中、陽極及び陰極は、陽極と陰極との間に配置されたイオン化ガスに送られる放電のために、非常に熱くなる。例えば、点火されたキセノンプラズマは１５，０００Ｃ以上で燃える場合があり、タングステン陽極／陰極は３６００℃以上で融解する場合がある。陽極及び／又は陰極は摩耗し、粒子を放出し得る。そのような粒子は、ランプの動作を阻害し、陽極及び／又は陰極の劣化を引き起こし得る。   In operation, the anode and cathode become very hot due to the discharge sent to the ionizing gas located between the anode and cathode. For example, an ignited xenon plasma may burn above 15,000 C and a tungsten anode / cathode may melt above 3600 ° C. The anode and / or cathode may wear and release particles. Such particles can interfere with lamp operation and cause anode and / or cathode degradation.

１つの先行技術のシールドランプが、バブルランプとして知られており、これは、２つのアームを備えたガラスランプである。このランプは、湾曲面を備えたガラスバブルを有し、イオン性媒体を維持する。外部レーザは、２つの電極間で集束するビームをランプ内に照射する。イオン性媒体は、例えば、紫外線点火源、容量性点火源、誘導性点火源、フラッシュランプ又はパルスランプを使用して、点火される。点火後、レーザはプラズマを発生させて、プラズマの熱／エネルギーレベルを維持する。残念ながら、湾曲したランプ面は、レーザのビームを歪める。ビームの歪みによって、焦点領域がはっきりと画定されなくなる。この歪みは、レーザとランプの湾曲面との間に光学部品を挿入することによって部分的に補正され得るが、そのような光学部品は、ランプのコスト及び複雑さを高め、それでも、精密に集束したビームが得られなくなる。従って、上記の欠点の１つ又は複数に対応する必要がある。   One prior art shielded lamp is known as a bubble lamp, which is a glass lamp with two arms. The lamp has a glass bubble with a curved surface to maintain the ionic medium. An external laser irradiates a beam focused in between the two electrodes into the lamp. The ionic medium is ignited using, for example, an ultraviolet, capacitive, inductive, flash or pulse lamp. After ignition, the laser generates a plasma to maintain the heat / energy level of the plasma. Unfortunately, curved lamp surfaces distort the laser beam. The distortion of the beam causes the focal region to become less defined. This distortion can be partially corrected by inserting optics between the laser and the curved surface of the lamp, but such optics adds to the cost and complexity of the lamp and still focuses precisely Beam cannot be obtained. Accordingly, there is a need to address one or more of the above disadvantages.

本発明の実施形態は、可変圧力レーザ駆動シールドビームランプを提供する。簡潔に言えば、本発明は、シールド高輝度照明装置を操作するための装置及び方法に関する。本装置は、レーザ光源からレーザビームを受けるように構成される。ランプは、プラズマ維持領域と、プラズマ点火領域と、を有する、イオン性媒体を含むように構成された密閉チャンバを含む。高輝度光出射窓は、チャンバから高輝度光を放射する。チャンバの壁内に配置された実質的に平坦な入射窓は、チャンバに入るレーザビームを許容する。ランプは、ランプが高輝度照明を提供する間、密閉チャンバ内の圧力レベルを制御下に上昇及び下降させるための手段を含む。   Embodiments of the present invention provide a variable pressure laser driven shield beam lamp. Briefly, the present invention relates to an apparatus and method for operating a shielded high intensity lighting device. The apparatus is configured to receive a laser beam from a laser light source. The lamp includes a closed chamber configured to contain an ionic medium having a plasma maintenance region and a plasma ignition region. The high brightness light exit window emits high brightness light from the chamber. A substantially flat entrance window located in the wall of the chamber allows the laser beam to enter the chamber. The lamp includes means for controllingly increasing and decreasing the pressure level within the enclosed chamber while the lamp provides high intensity illumination.

本発明の他のシステム、方法及び特徴は、以下の図面及び詳細な記載を検討すれば、当業者に明らかであるか、又は明らかになるであろう。そのようなすべての追加のシステム、方法及び特徴は、この記載に含まれ、本発明の範囲内であり、また添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。   Other systems, methods and features of the invention will be, or will become, apparent to one with skill in the art upon examination of the following figures and detailed description. All such additional systems, methods and features are included in this description, are intended to be within the scope of the invention, and are intended to be protected by the appended claims.

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書内に組み込まれてその一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示しており、本記載と併せて本発明の原理を説明する働きをする。   The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

従来技術の高輝度ランプの概略分解図である。FIG. 2 is a schematic exploded view of a conventional high-intensity lamp. 従来技術の高輝度ランプの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the high intensity lamp of a prior art. レーザ駆動シールドビームランプの第１の例示的実施形態の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a first exemplary embodiment of a laser-driven shield beam lamp. 電極を備えたレーザ駆動シールドビームランプの第１の例示的実施形態の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a first exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp with electrodes. 第１焦点領域を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a second exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp showing a first focal region. 第２焦点領域を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a second exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp showing a second focal region. 点火位置にある任意選択の反射器を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a second exemplary embodiment of a laser-driven shielded beam lamp showing an optional reflector in an ignition position. 維持位置にある任意選択の反射器を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a second exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp showing an optional reflector in a maintenance position. 第１焦点領域を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の変形例の概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a variation of the second exemplary embodiment of the laser-driven shield beam lamp, showing the first focal region. 第２焦点領域を示す、レーザ駆動シールドビームランプの第２の例示的実施形態の変形例の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a variation of the second exemplary embodiment of the laser driven shielded beam lamp, showing a second focal region. レーザ駆動シールドビームランプの第３の例示的実施形態の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a third exemplary embodiment of a laser-driven shielded beam lamp. レーザ駆動シールドビームランプの第４の例示的実施形態の概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a fourth exemplary embodiment of a laser-driven shielded beam lamp. 側面覗き窓を有する、レーザ駆動シールドビームランプの第５の例示的実施形態の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of a fifth exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp having a side view window. 第２面から見た、図７Ａの第５実施形態の概略図である。FIG. 7B is a schematic view of the fifth embodiment of FIG. 7A as viewed from the second surface. 第３面から見た、図７Ａの第５実施形態の概略図である。FIG. 7B is a schematic view of the fifth embodiment of FIG. 7A as viewed from the third surface. 可動プラズマ領域を有するシールドビームランプを操作するための第１の例示的方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a first exemplary method for operating a shielded beam lamp having a movable plasma region. 点火電極のないシールドビームランプを操作するための第２の例示的方法のフローチャートである。5 is a flowchart of a second exemplary method for operating a shielded beam lamp without an ignition electrode. レーザ駆動シールドビームランプ用フィードバック制御システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a feedback control system for a laser-driven shield beam lamp. 図１０の制御システムの機能を実行するためのシステムの一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a system for executing the functions of the control system of FIG. 楕円内部反射器を備えたレーザ駆動シールドビームランプの第６の例示的実施形態の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of a sixth exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp with an elliptical internal reflector. 反射器アークから統合ライトガイドもしくはファイバ、又はそれらの両方上への結像が１：１である、デュアル放物線型ランプ構成の第７の実施形態の概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of a seventh embodiment of a dual parabolic lamp configuration with 1: 1 imaging from the reflector arc onto the integrated light guide and / or fiber. 反射器アークから統合ライトガイドもしくはファイバ、又はそれらの両方上への結像が１：１である、デュアル放物線型ランプ構成の第８実施形態の概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram of an eighth embodiment of a dual parabolic lamp configuration with 1: 1 imaging from the reflector arc onto the integrated light guide and / or fiber. 斜視面から見た図１４Ａに示すデュアル放物線型ランプの第８実施形態の概略図である。FIG. 14C is a schematic view of the eighth embodiment of the dual parabolic lamp shown in FIG. 14A as viewed from a perspective view. シールドビームランプを操作するための第３の例示的な方法のフローチャートである。5 is a flowchart of a third exemplary method for operating a shield beam lamp.

以下の定義は、本明細書に開示する実施形態の特徴に適用される用語の解釈に役立ち、本開示内の要素を定義することのみが意図される。   The following definitions assist in interpreting the terms that apply to features of the embodiments disclosed herein, and are intended only to define elements within the present disclosure.

本開示内で使用される場合、平行光とは、光線が平行であり、そのため、伝播する際の広がりが最小である光である。   As used within this disclosure, collimated light is light in which light rays are parallel and thus have minimal spread when propagating.

本開示内で使用される場合、レンズとは、それを透過する光を方向転換／再成形する光学要素を指す。対照的に、ミラー又は反射器は、ミラー又は反射器から反射された光を方向転換／再成形する。   As used within the present disclosure, a lens refers to an optical element that redirects / reshapes the light passing therethrough. In contrast, a mirror or reflector redirects / reshapes the light reflected from the mirror or reflector.

本開示内で使用される場合、直接的な経路とは、例えばミラーによって反射されていない光ビーム又は光ビームの一部の経路を指す。レンズ又は平坦な窓を透過する光ビームは、直接的と考えられる。   As used within the present disclosure, a direct path refers, for example, to the path of a light beam or a portion of a light beam that is not reflected by a mirror. Light beams that pass through a lens or flat window are considered direct.

本開示内で使用される場合、「実質的に」とは、「極めて近い」又は通常の製造公差内を意味する。例えば、実質的に平坦な窓とは、設計によって平坦であることが意図されるが、製造によるばらつきに基づいて完全な平坦とは異なる場合がある。   As used within this disclosure, "substantially" means "very close" or within normal manufacturing tolerances. For example, a substantially flat window is intended to be flat by design, but may differ from perfect flat due to manufacturing variations.

ここで、本発明の実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面及び説明では同じ参照番号を使用して、同一又は同様の部分を参照する。   Reference will now be made in detail to embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used in the drawings and description to refer to the same or like parts.

図３Ａは、レーザ駆動シールドビームランプ３００の第１の例示的実施形態を示す。ランプ３００は、イオン性媒体、例えば、それらに限定されないが、キセノン、アルゴン又はクリプトンガスを含むように構成された密閉チャンバ３２０を含む。チャンバ３２０は一般に、例えば２０バール〜６０バールの範囲の圧力レベルに加圧される。対照的に、キセノン「バブル」ランプは、典型的には２０バールである。より高い圧力ではプラズマスポットがより小さくなり得、このことは、小さい開口、例えばファイバ開口に結合するのに有利であり得る。チャンバ３２０は、高輝度出射光３２９を放射するための出射窓３２８を有する。出射窓３２８は、適切な透明材料、例えば石英ガラス又はサファイアから形成されてもよく、特定の波長を反射するように反射材料でコーティングされてもよい。反射コーティングは、レーザビーム波長がランプ３００から出るのを阻止し、及び／又は、ＵＶエネルギーがランプ３００から出るのを防ぐ。反射コーティングは、可視光などの特定の範囲の波長を透過させるように構成されてもよい。   FIG. 3A shows a first exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp 300. Lamp 300 includes a sealed chamber 320 configured to contain an ionic medium, such as, but not limited to, xenon, argon or krypton gas. Chamber 320 is typically pressurized to a pressure level in the range of, for example, 20 bar to 60 bar. In contrast, xenon "bubble" lamps are typically at 20 bar. At higher pressures, the plasma spot may be smaller, which may be advantageous for coupling to small apertures, such as fiber apertures. The chamber 320 has an emission window 328 for emitting high-intensity emission light 329. Exit window 328 may be formed from a suitable transparent material, such as quartz glass or sapphire, and may be coated with a reflective material to reflect a particular wavelength. The reflective coating prevents the laser beam wavelength from exiting lamp 300 and / or prevents UV energy from exiting lamp 300. The reflective coating may be configured to transmit a specific range of wavelengths, such as visible light.

出射窓３２８はまた、意図する波長の光線の透過率を高めるための反射防止コーティングを有してもよい。これは、例えばランプ３００によって放射される出射光３２９から不要な波長をフィルタリングするための部分反射又はスペクトル反射であってもよい。入射レーザ光３６５の波長をチャンバ３２０内に戻るように反射する出射窓３２８コーティングは、チャンバ３２０内のプラズマを維持するのに必要なエネルギー量を低下させ得る。   Exit window 328 may also have an anti-reflective coating to increase the transmission of light of the intended wavelength. This may be, for example, a partial or spectral reflection to filter out unwanted wavelengths from the emitted light 329 emitted by the lamp 300. An exit window 328 coating that reflects the wavelength of the incident laser light 365 back into the chamber 320 may reduce the amount of energy required to maintain the plasma in the chamber 320.

チャンバ３２０は、金属、サファイア、又はガラス、例えば石英ガラスから形成された本体を有してもよい。チャンバ３２０は、高輝度光を出射窓３２８の方に反射するように構成された一体型反射チャンバ内面３２４を有する。内面３２４は、出射窓３２８の方に反射される高輝度光の量を最大にするのに適切な形状、例えば、可能な形状の中で特に放物線又は楕円の形状に合わせて形成されてもよい。一般に、内面３２４は焦点３２２を有し、焦点３２２には、内面３２４が適正量の高輝度光を反射するように高輝度光が配置される。   The chamber 320 may have a body formed from metal, sapphire, or glass, for example, quartz glass. The chamber 320 has an integral reflective chamber inner surface 324 configured to reflect high intensity light toward the exit window 328. The inner surface 324 may be formed in a shape suitable for maximizing the amount of high intensity light reflected toward the exit window 328, for example, a parabolic or elliptical shape, among other possible shapes. . Generally, the inner surface 324 has a focal point 322 at which high intensity light is disposed such that the inner surface 324 reflects an appropriate amount of high intensity light.

ランプ３００によって出力される高輝度出射光３２９は、チャンバ３２０内の点火されて励起されたイオン性媒体から形成されたプラズマによって放射される。イオン性媒体は、チャンバ３２０内のプラズマ点火領域３２１で、以下でさらに説明するようないくつかの手段のうちの１つによって、チャンバ３２０内で点火される。例えば、プラズマ点火領域３２１は、チャンバ３２０内の１対の点火電極（図示せず）間に配置されてもよい。プラズマは、ランプ３００内かつチャンバ３２０の外部に配置されたレーザ光源３６０が生成
した入射レーザ光３６５により供給されるエネルギーによって、チャンバ３２０内のプラズマ発生及び／又は維持領域３２６で連続的に発生し、維持される。第１実施形態では、プラズマ維持領域３２６及びプラズマ点火領域３２１は、固定された場所にある内面３２４の焦点３２２と同一場所に配置される。代替実施形態では、レーザ光源３６０は、ランプ３００の外部にあってもよい。 The high intensity outgoing light 329 output by the lamp 300 is emitted by the plasma formed from the ignited and excited ionic medium in the chamber 320. The ionic medium is ignited in the chamber 320 by one of several means as described further below in a plasma ignition region 321 in the chamber 320. For example, the plasma ignition region 321 may be located in the chamber 320 between a pair of ignition electrodes (not shown). The plasma is continuously generated in the plasma generation and / or maintenance area 326 in the chamber 320 by the energy supplied by the incident laser light 365 generated by the laser light source 360 disposed in the lamp 300 and outside the chamber 320. , Will be maintained. In the first embodiment, the plasma maintenance region 326 and the plasma ignition region 321 are located at the same location as the focal point 322 of the inner surface 324 at a fixed location. In an alternative embodiment, laser light source 360 may be external to lamp 300.

チャンバ３２０は、内面３２４の壁を通って延びる実質的に平坦な入射窓３３０を有する。実質的に平坦な入射窓３３０は、特に、湾曲したチャンバ面を透過する光搬送と比較して、最小の歪み又は損失で、入射レーザ光３６５をチャンバ３２０内に搬送する。入射窓３３０は、適切な透明材料、例えば石英ガラス又はサファイアから形成されてもよい。   Chamber 320 has a substantially flat entrance window 330 extending through the wall of inner surface 324. The substantially flat entrance window 330 transports the incident laser light 365 into the chamber 320 with minimal distortion or loss, especially as compared to light transport through a curved chamber surface. The entrance window 330 may be formed from a suitable transparent material, for example, quartz glass or sapphire.

レンズ３７０が、レーザ光源３６０と入射窓３３０との間の経路に配置され、及びチャンバ内のレンズ焦点領域３７２に入射レーザ光３６５を集束させるように構成される。例えば、レンズ３７０は、レーザ光源３６０によって放射された平行レーザ光３６２を、レンズ焦点領域３７２に方向付けるように構成されてもよい。あるいは、レーザ光源３６０は、例えば入射レーザ光３６５を集束させるためにレーザ光源３６０内で光学部品を使用して、レーザ光源３６０と入射窓３３０との間のレンズ３７０を用いずに、集束した光を提供し、集束した入射レーザ光３６５を、入射窓３３０を通してチャンバ３２０内に直接伝送してもよい。第１実施形態では、レンズ焦点領域３７２は、プラズマ維持領域３２６、プラズマ点火領域３２１及び内面３２４の焦点３２２と同一場所に配置される。   A lens 370 is disposed in the path between the laser light source 360 and the entrance window 330 and is configured to focus the incident laser light 365 on a lens focal region 372 in the chamber. For example, lens 370 may be configured to direct parallel laser light 362 emitted by laser light source 360 to lens focal region 372. Alternatively, the laser light source 360 may use the optical components within the laser light source 360 to focus the incident laser light 365, for example, without using the lens 370 between the laser light source 360 and the entrance window 330. And the focused incident laser light 365 may be transmitted directly into the chamber 320 through the entrance window 330. In the first embodiment, the lens focal region 372 is disposed at the same position as the plasma sustain region 326, the plasma ignition region 321 and the focal point 322 of the inner surface 324.

図３Ｂに示すように、１対の点火電極３９０、３９１が、プラズマ点火領域３２１に近接して配置されてもよい。図３Ａに戻ると、入射窓３３０の内面及び／又は外面は、プラズマによって発生した高輝度出射光３２９を反射すると同時に、入射レーザ光３６５のチャンバ３２０内への透過を可能にするように処理されてもよい。   As shown in FIG. 3B, a pair of ignition electrodes 390, 391 may be located proximate to plasma ignition region 321. Returning to FIG. 3A, the inner and / or outer surfaces of the entrance window 330 are treated to reflect the high intensity emission light 329 generated by the plasma while allowing the transmission of the incident laser light 365 into the chamber 320. May be.

レーザ光がチャンバに入るチャンバ３２０の部分をチャンバ３２０の近位端と呼び、一方、高輝度光がチャンバから出るチャンバ３２０の部分をチャンバ３２０の遠位端と呼ぶ。例えば、第１実施形態では、入射窓３３０はチャンバ３２０の近位端に配置され、一方、出射窓３２８はチャンバ３２０の遠位端に配置される。   The portion of the chamber 320 where the laser light enters the chamber is referred to as the proximal end of the chamber 320, while the portion of the chamber 320 where the high intensity light exits the chamber is referred to as the distal end of the chamber 320. For example, in the first embodiment, the entrance window 330 is located at the proximal end of the chamber 320, while the exit window 328 is located at the distal end of the chamber 320.

チャンバ３２０内には、凸面双曲線反射器３８０が任意選択で位置付けされてもよい。反射器３８０は、プラズマ維持領域３２６でプラズマによって放射されたいくらか又はすべての高輝度出射光３２９を内面３２４の方に戻るように反射し、また、入射レーザ光３６５の吸収されていないいずれの部分も内面３２４の方に戻るように反射してもよい。反射器３８０は、出射窓３２８から所望のパターンの高輝度出射光３２９を供給するように、内面３２４の形状に合わせて形作られてもよい。例えば、放物線状内面３２４は、双曲線状反射器３８０と対をなしてもよい。反射器３８０は、チャンバ３２０の壁に支持された支柱（図示せず）によってチャンバ３２０内に固定されてもよく、あるいは、支柱（図示せず）は出射窓３２８構造に支持されてもよい。反射器３８０はまた、高輝度出射光３２９が出射窓３２８を通って直接出るのを防ぐ。プラズマ焦点を過ぎたレーザビームを複数回反射することによって、反射器３８０、内面３２４及び出射窓３２８上の適切に選択されたコーティングによってレーザ波長を減衰させる十分な機会が与えられる。そのため、レーザ３６０に戻るように反射されるレーザ光を最小にすることができるため、高輝度出射光３２９中のレーザエネルギーも最小にすることができる。レーザ３６０に戻るように反射されるレーザ光を最小にし得ることにより、レーザビームがチャンバ３２０内で干渉する場合の不安定性が最小となる。   Within the chamber 320, a convex hyperbolic reflector 380 may optionally be positioned. The reflector 380 reflects some or all of the high intensity emitted light 329 emitted by the plasma in the plasma sustaining region 326 back toward the inner surface 324, and any unabsorbed portions of the incident laser light 365. May also be reflected back toward the inner surface 324. The reflector 380 may be shaped to the shape of the inner surface 324 so as to provide a desired pattern of high intensity outgoing light 329 from the outgoing window 328. For example, parabolic inner surface 324 may be paired with hyperbolic reflector 380. The reflector 380 may be fixed in the chamber 320 by a post (not shown) supported on the wall of the chamber 320, or the post (not shown) may be supported by the exit window 328 structure. Reflector 380 also prevents high intensity outgoing light 329 from exiting directly through outgoing window 328. Multiple reflections of the laser beam past the plasma focus provide ample opportunity to attenuate the laser wavelength with properly selected coatings on reflector 380, inner surface 324, and exit window 328. Therefore, the laser light reflected back to the laser 360 can be minimized, so that the laser energy in the high-brightness emission light 329 can also be minimized. The ability to minimize the laser light reflected back to laser 360 minimizes instability when the laser beam interferes within chamber 320.

反射器３８０を、好ましくは内面３２４の逆プロフィールで使用することで、波長にかかわらず、確実に光子は直接的な線放射によって出射窓３２８から出ない。代わりに、すべての光子は、波長にかかわらず、内面３２４から跳ね返って出射窓３２８から出る。これによって、確実にすべての光子は、反射器光学部品の開口数（ＮＡ）に含まれ、そのため、出射窓３２８を通って出た後に、最適に収集することができる。吸収されていないＩＲエネルギーは、内面３２４の方に分散し、この場合、このエネルギーは、熱の影響を最小にするため広い面にわたって吸収され、又は、内面３２４によって吸収又は反射されるように内面３２４の方に反射されてもよく、あるいは、透過するように出射窓３２８の方に反射され、さらに反射光学部品又は吸収光学部品で完全に処理されてもよい。   The use of the reflector 380, preferably with the reverse profile of the inner surface 324, ensures that no photons exit the exit window 328 by direct line radiation, regardless of wavelength. Instead, all photons, regardless of wavelength, bounce off the inner surface 324 and exit the exit window 328. This ensures that all photons are included in the numerical aperture (NA) of the reflector optic, and thus can be optimally collected after exiting through exit window 328. The unabsorbed IR energy disperses toward the inner surface 324, where the energy is absorbed over a wide area to minimize the effects of heat, or the inner surface 324 is absorbed or reflected by the inner surface 324. It may be reflected towards 324, or it may be reflected towards the exit window 328 so as to be transmitted, and may be completely treated with reflective or absorbing optics.

レーザ光源３６０は、単一のレーザ、例えば単一の赤外線（ＩＲ）レーザダイオードであってもよく、又は２つ以上のレーザ、例えばＩＲレーザダイオードのスタックを含んでもよい。レーザ光源３６０の波長は、イオン性媒体、例えばキセノンガスを最適に励起するように、近ＩＲから中ＩＲ領域にあるように選択されることが好ましい。遠ＩＲ光源３６０もまた可能である。ガスの吸収帯とより良好に結合するために、複数のＩＲ波長が適用されてもよい。言うまでもなく、他のレーザ光による解決策も可能であるが、因子の中で特に、コスト因子、熱放射、寸法又はエネルギー要件のために望ましくない場合がある。   Laser light source 360 may be a single laser, eg, a single infrared (IR) laser diode, or may include a stack of two or more lasers, eg, IR laser diodes. The wavelength of the laser light source 360 is preferably selected to be in the near-IR to mid-IR region to optimally excite an ionic medium, for example, xenon gas. A far IR light source 360 is also possible. Multiple IR wavelengths may be applied to better couple with the gas absorption band. Of course, other laser light solutions are possible, but may not be desirable due to cost factors, thermal radiation, size or energy requirements, among other factors.

１０ｎｍの強い吸収線内でイオン化ガスを励起するのが好ましいと一般に教示されているが、これは、蛍光プラズマではなく熱プラズマを生成する場合には必要でないことに留意すべきである。従って、フランク−コンドンの原理は必ずしも適用されない。例えば、イオン化ガスは、例えば２０％点で９７９．９ｎｍの吸収線である９８０ｎｍの放射の蛍光プラズマを使用するランプより一般に２０倍弱い、非常に弱い吸収線１％点から１４ｎｍ離れた１０７０ｎｍの励起ＣＷであってもよい。しかしながら、この波長の近くに既知の吸収線がなくても、１０．６μｍレーザは、キセノンプラズマに点火することができる。特に、キセノン中でレーザプラズマに点火し、それを維持するためにＣＯ_２レーザを使用することができる。例えば、米国特許第３，９００，８０３号を参照されたい。 It is generally taught that it is preferred to excite the ionized gas within the strong absorption line of 10 nm, but it should be noted that this is not necessary when producing a thermal plasma rather than a fluorescent plasma. Therefore, the Frank-Condon principle does not always apply. For example, the ionized gas is typically 20 times weaker than a lamp using a fluorescent plasma with 980 nm emission, for example, a 979.9 nm absorption line at the 20% point, a 1070 nm excitation 14 nm away from the very weak absorption line 1% point. It may be CW. However, without a known absorption line near this wavelength, a 10.6 μm laser can ignite a xenon plasma. In particular, it is possible to ignite the laser plasma in xenon, using a CO ₂ laser in order to maintain it. See, for example, U.S. Patent No. 3,900,803.

レーザ光源３６０からレンズ３７０及び入射窓３３０を通りチャンバ３２０内のレンズ焦点領域３７２へのレーザ光３６２、３６５の経路は直接的である。レンズ３７０は、チャンバ３２０内のレンズ焦点領域３７２の場所を変更するために調整されてもよい。例えば、図１０に示すように、コントローラ１０２０が、電子又は電気／機械集束システムなどの集束機構１０２４を制御してもよい。あるいは、コントローラ１０２０は、レーザ光源３６０に一体化された集束機構を制御してもよい。コントローラ１０２０は、レンズ焦点領域４７２が内面３２４の焦点３２２と確実に一致し、その結果、プラズマ維持領域３２６が安定で、最適に配置されるようレンズ焦点領域４７２を調整するために使用されてもよい。   The path of the laser light 362, 365 from the laser light source 360 through the lens 370 and the entrance window 330 to the lens focal region 372 in the chamber 320 is direct. Lens 370 may be adjusted to change the location of lens focal region 372 within chamber 320. For example, as shown in FIG. 10, a controller 1020 may control a focusing mechanism 1024, such as an electronic or electrical / mechanical focusing system. Alternatively, the controller 1020 may control a focusing mechanism integrated with the laser light source 360. The controller 1020 may also be used to adjust the lens focal region 472 such that the lens focal region 472 is consistent with the focal point 322 of the inner surface 324 so that the plasma sustain region 326 is stable and optimally positioned. Good.

コントローラ１０２０は、重力及び／又は磁場などの力が存在する状態で、レンズ焦点領域４７２の所望の場所を維持してもよい。コントローラ１０２０は、変化を補償するように焦点領域及び／又はプラズマアークを安定させておくために、フィードバック機構を組み込んでもよい。コントローラ１０２０は、例えばカメラなどの追跡装置１０２２を使用して、プラズマ点火領域４２１の場所を監視してもよい。後に説明するように、カメラ１０２２は、密閉チャンバ３２０の壁内に配置された平坦な監視窓１０１０からプラズマの場所を監視してもよい。コントローラ１０２０はさらに、以下に説明するように、焦点の場所を現在の場所と所望の場所との間で、それに対応して、プラズマの場所を例えば点火領域と維持領域との間で追跡及び調整するために使用されてもよい。追跡装置１０２２は、コントローラ１０２０にプラズマの位置／寸法／形状を与え、コントローラ１０２０が次にプラズマの位置／寸法／形状を調整するように集束機構を制御する。コントローラ１０２０は、１軸、２軸又は３軸において集点範囲の場所を調整するために使用されてもよい。さらに以下に説明するように、コントローラ１０２０は、コンピュータによって実施されてもよい。   Controller 1020 may maintain a desired location of lens focal region 472 in the presence of forces such as gravity and / or magnetic fields. Controller 1020 may incorporate a feedback mechanism to stabilize the focal region and / or the plasma arc to compensate for the change. The controller 1020 may monitor the location of the plasma ignition region 421 using, for example, a tracking device 1022 such as a camera. As described below, the camera 1022 may monitor the location of the plasma from a flat monitoring window 1010 located in the wall of the closed chamber 320. The controller 1020 further tracks and adjusts the location of the focus between the current location and the desired location, and correspondingly, the location of the plasma, e.g., between an ignition region and a maintenance region, as described below. May be used to The tracker 1022 provides the position / dimension / shape of the plasma to the controller 1020 and controls the focusing mechanism so that the controller 1020 then adjusts the position / dimension / shape of the plasma. Controller 1020 may be used to adjust the location of the focus range in one, two, or three axes. As described further below, controller 1020 may be implemented by a computer.

図４Ａ〜図４Ｂに示すレーザ駆動シールドビームランプ４００の第２の例示的実施形態では、プラズマ維持領域３２６及びプラズマ点火領域４２１は、チャンバ３２０の離れた部分に別々に配置される。図３の要素と数が同じである図４Ａ〜図４Ｂの要素は、第１実施形態の上記の説明によって説明されると理解される。   In the second exemplary embodiment of the laser driven shielded beam lamp 400 shown in FIGS. 4A-4B, the plasma sustain region 326 and the plasma ignition region 421 are separately located in separate portions of the chamber 320. It is understood that elements of FIGS. 4A-4B that are the same in number as elements of FIG. 3 are described by the above description of the first embodiment.

１対の点火電極４９０、４９１は、プラズマ点火領域４２１に近接して配置される。レンズ３７０は、レンズ焦点領域４７２が点火電極４９０、４９１間のプラズマ点火領域４２１と同じ場所に位置付けられるように、例えば制御システム（図示せず）によって点火位置に位置付けされる。プラズマ点火領域４２１は、例えば、出射窓３２８の近くにあるチャンバ３２０の遠位端に配置され、点火電極４９０、４９１によって引き起こされるシャドーイング及び／又は光損失を最小にしてもよい。例えば点火電極４９０、４９１に通電することによってプラズマが点火された後、レンズ３７０は、レンズ焦点領域４７２の位置を調整することでプラズマ維持位置に徐々に移動させてもよく（図４Ａの点線による輪郭で示す）、そのため、プラズマは、チャンバ内面３２４の焦点３２２に引き戻され、その結果、プラズマ維持領域３２６は安定しており、チャンバ３２０の近位端に最適に配置され、高輝度光出力が最大となる。例えば、レンズ３７０は、レーザ光焦点場所を調整するために機械的に移動させてもよい。   The pair of ignition electrodes 490, 491 are arranged close to the plasma ignition region 421. The lens 370 is positioned at the ignition position, for example, by a control system (not shown), such that the lens focal region 472 is co-located with the plasma ignition region 421 between the ignition electrodes 490, 491. Plasma ignition region 421 may be located, for example, at the distal end of chamber 320 near exit window 328 to minimize shadowing and / or light loss caused by ignition electrodes 490,491. For example, after the plasma is ignited by energizing the ignition electrodes 490, 491, the lens 370 may be gradually moved to the plasma maintenance position by adjusting the position of the lens focal region 472 (see the dotted line in FIG. 4A). (Indicated by the outline), so that the plasma is drawn back to the focal point 322 of the chamber inner surface 324 so that the plasma sustaining region 326 is stable and optimally positioned at the proximal end of the chamber 320, and high brightness light output Will be the largest. For example, lens 370 may be moved mechanically to adjust the laser light focus location.

プラズマ維持領域３２６を点火領域４２１から遠隔に配置することによって、光出力のシャドーイングを最小にするように点火電極４９０、４９１を配置することができ、同時に、点火電極４９０、４９１をプラズマ放電から適度な距離だけ離しておくことができる。これによって、プラズマ中において入射窓３３０及び出射窓３２８上への電極物質の蒸発を確実に最小にし、その結果、ランプ４００のより長い実用寿命が達成される。点火電極４９０、４９１に対するプラズマからの距離を増加させることも、プラズマによって発生するガスの乱れによる点火電極４９０、４９１への干渉が減少し得るため、プラズマを安定させる助けとなる。   By locating the plasma maintenance region 326 remote from the ignition region 421, the ignition electrodes 490, 491 can be arranged to minimize shadowing of the light output, while simultaneously igniting the ignition electrodes 490, 491 from the plasma discharge. It can be kept at an appropriate distance. This ensures that evaporation of the electrode material on the entrance window 330 and the exit window 328 in the plasma is minimized, so that a longer service life of the lamp 400 is achieved. Increasing the distance of the ignition electrodes 490, 491 from the plasma can also help stabilize the plasma because interference with the ignition electrodes 490, 491 due to gas turbulence generated by the plasma may be reduced.

図４Ｃ及び図４Ｄは、任意選択の反射器３８０を組み込む第２実施形態の実施態様を示す。反射器３８０は、図４Ｃに示す点火位置と、図４Ｄに示す維持位置との間で再配置されてもよい。反射器３８０は、入射窓３３０からプラズマ点火領域４２１への集束した入射レーザ光３６５の経路から外れた点火位置に配置されてもよい。例えば、反射器３８０は、図４Ｄに示す維持位置から、図４Ｃに示すようなチャンバ内面３２４の壁により近い点火位置まで、枢動又は後退（並行移動）させてもよい。   4C and 4D illustrate an implementation of the second embodiment that incorporates an optional reflector 380. FIG. The reflector 380 may be repositioned between the ignition position shown in FIG. 4C and the maintenance position shown in FIG. 4D. The reflector 380 may be located at an ignition position off the path of the focused incident laser light 365 from the entrance window 330 to the plasma ignition region 421. For example, the reflector 380 may be pivoted or retracted (translated) from a hold position shown in FIG. 4D to an ignition position closer to the wall of the chamber interior 324 as shown in FIG. 4C.

あるいは、反射器３８０は、レンズ焦点領域４７２が調整される際、維持位置に静止させたままであってもよい。そのような実施形態では、点火電極４９０、４９１の場所は、チャンバ３２０の遠位端よりチャンバ３２０の近位端に近くてもよい。   Alternatively, the reflector 380 may remain stationary at the maintenance position when the lens focal region 472 is adjusted. In such an embodiment, the location of the ignition electrodes 490, 491 may be closer to the proximal end of the chamber 320 than the distal end of the chamber 320.

図４Ｅ及び図４Ｆは、レーザ光源３６０と実質的に平坦な入射窓３３０との間のレンズ３７０（図４Ａ）でレーザ光３６２の焦点領域４７２を変更するのではなく、レーザ光源３６０内の光学部品を使用して、レーザ光３６２の焦点領域４７２が調整される第２実施形態の変形例を示す。実質的に平坦な入射窓３３０は、レーザ光源３６０内の内部光学部品が、外部レンズ３７０を用いずにレーザ光３６２の焦点領域４７２の寸法及び場所を十分に制御することを可能にし得るが、先行技術では、湾曲した入射窓のレンズ効果により、外部レンズ３７０の使用が必要となっている場合がある。   FIGS. 4E and 4F illustrate the optics within laser light source 360 rather than changing the focal region 472 of laser light 362 with lens 370 (FIG. 4A) between laser light source 360 and substantially flat entrance window 330. FIG. 14 shows a modification of the second embodiment in which the focal region 472 of the laser beam 362 is adjusted using components. The substantially flat entrance window 330 may allow internal optics within the laser light source 360 to fully control the size and location of the focal region 472 of the laser light 362 without using an external lens 370, In the prior art, the lens effect of the curved entrance window may require the use of an external lens 370.

図５は、レーザ駆動シールドビームランプ５００の第３の例示的実施形態を示す。ランプ５００は、イオン性媒体、例えばキセノン、アルゴン又はクリプトンガスを含むように構成された密閉チャンバ５２０を含む。チャンバ５２０は一般に、第１実施形態に関して上で説明したように加圧される。チャンバ５２０は、高輝度出射光３２９を放射するための出射窓３２８を有する。出射窓３２８は、適切な透明材料、例えば石英ガラス又はサファイアから形成されてもよく、特定の波長を反射するように反射材料でコーティングされてもよい。これは、例えばランプ５００によって放射される光から不要な波長をフィルタリングするための部分反射又はスペクトル反射であってもよい。入射レーザ光５６５の波長を反射する出射窓３２８上のコーティングは、チャンバ５２０内のプラズマを維持するのに必要なエネルギー量を低下させ得る。   FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of a laser driven shield beam lamp 500. The lamp 500 includes a sealed chamber 520 configured to contain an ionic medium, such as xenon, argon or krypton gas. Chamber 520 is generally pressurized as described above with respect to the first embodiment. The chamber 520 has an emission window 328 for emitting high-intensity emission light 329. Exit window 328 may be formed from a suitable transparent material, such as quartz glass or sapphire, and may be coated with a reflective material to reflect a particular wavelength. This may be, for example, a partial or spectral reflection to filter out unwanted wavelengths from the light emitted by the lamp 500. A coating on the exit window 328 that reflects the wavelength of the incident laser light 565 may reduce the amount of energy required to maintain the plasma in the chamber 520.

チャンバ５２０は、高輝度光を出射窓３２８の方に反射するように構成された一体型反射チャンバ内面５２４を有する。内面５２４は、出射窓３２８の方に反射される高輝度光の量を最大にするのに適切な形状、例えば、可能な形状の中で特に放物線又は楕円の形状に合わせて形成されてもよい。一般に、内面５２４は焦点３２２を有し、焦点３２２には、内面５２４が適正量の高輝度光を反射するように高輝度光が配置される。ランプ５００によって出力される高輝度光３２９は、チャンバ５２０内の点火され、励起されたイオン性媒体から形成されたプラズマによって放射される。イオン性媒体は、上で説明したようないくつかの手段のうちの１つによって、チャンバ５２０内で点火される。   The chamber 520 has an integral reflective chamber inner surface 524 configured to reflect high intensity light toward the exit window 328. The inner surface 524 may be formed in a shape suitable to maximize the amount of high intensity light reflected toward the exit window 328, for example, a parabolic or elliptical shape, among other possible shapes. . Generally, the inner surface 524 has a focal point 322, where high intensity light is disposed such that the inner surface 524 reflects an appropriate amount of high intensity light. High intensity light 329 output by lamp 500 is emitted by a plasma formed from an ignited and excited ionic medium in chamber 520. The ionic medium is ignited in chamber 520 by one of several means as described above.

図３によって示されるような第１実施形態では、チャンバ３２０（図３）は、内面３２４（図３）の壁を通って延びる実質的に平坦な入射窓３３０（図３）と、レーザ光源３６０（図３）と入射窓との間の経路に配置されたレンズ３７０（図３）とを有するが、第３実施形態では、入射窓３３０（図３）及びレンズ３７０（図３）の機能は、入射レンズ５３０によって組み合わせて発揮される。   In the first embodiment as illustrated by FIG. 3, the chamber 320 (FIG. 3) includes a substantially flat entrance window 330 (FIG. 3) extending through the wall of the inner surface 324 (FIG. 3), and a laser light source 360. It has a lens 370 (FIG. 3) disposed in the path between the input window (FIG. 3) and the entrance window. , And are exhibited by the incident lens 530 in combination.

入射レンズ５３０は、レーザ光源５６０とチャンバ５２０内の入射レンズ焦点領域５７２との間の経路に配置される。例えば、入射レンズ５３０は、レーザ光源５６０によって放射された平行レーザ光５３２を、入射レンズ焦点領域５７２に方向付けるように構成されてもよい。第３実施形態では、入射レンズ焦点領域５７２は、プラズマ維持領域３２６、プラズマ点火領域３２１及び内面５２４の焦点３２２と同一場所に配置される。入射レンズ５３０の内面及び／又は外面は、プラズマによって発生した高輝度光を反射するのと同時に、レーザ光５６５のチャンバ５２０内への透過を可能にするように処理されてもよい。   The incident lens 530 is disposed on a path between the laser light source 560 and the incident lens focal region 572 in the chamber 520. For example, the incident lens 530 may be configured to direct the parallel laser light 532 emitted by the laser light source 560 to the incident lens focal region 572. In the third embodiment, the incident lens focal region 572 is located at the same position as the plasma maintaining region 326, the plasma ignition region 321 and the focal point 322 of the inner surface 524. The inner and / or outer surfaces of the entrance lens 530 may be treated to reflect the high intensity light generated by the plasma while allowing the transmission of the laser light 565 into the chamber 520.

ランプ５００は、反射器３８０などの内部特徴及び第１実施形態に関して上で説明したような高輝度出射光経路３２９を含んでもよい。レーザ光源５６０から入射レンズ５３０を通りチャンバ５２０内のレンズ焦点領域５７２へのレーザ光５３２、５６５の経路は直接的である。第３実施形態では、入射レンズ５３０が入射窓の役割を兼ねているため、入射レンズ５３０と密閉チャンバ５２０との間にガラス壁はない。これによって、入射レンズ５３０とプラズマとの間の可能な距離が、先行技術のランプで可能なものより短くなる。そのため、焦点距離がより短いレンズを利用することができる。より短い焦点距離は、より小さいプラズマ領域を生成し、より効率的に小さい開口に結合すべく達成することができる焦点ビーム廃棄プロフィールの範囲に影響を与える。   Lamp 500 may include internal features such as reflector 380 and a high intensity outgoing light path 329 as described above with respect to the first embodiment. The path of the laser light 532, 565 from the laser light source 560 through the incident lens 530 to the lens focal region 572 in the chamber 520 is direct. In the third embodiment, since the entrance lens 530 also serves as an entrance window, there is no glass wall between the entrance lens 530 and the closed chamber 520. This makes the possible distance between the incident lens 530 and the plasma shorter than is possible with prior art lamps. Therefore, a lens having a shorter focal length can be used. A shorter focal length affects the range of focal beam rejection profiles that can be achieved to create a smaller plasma region and more efficiently couple to a smaller aperture.

図６に示すようなレーザ駆動シールドビームランプ６００の第４の例示的実施形態は、密閉チャンバ３２０の外側に配置されたレーザからのエネルギーを使用してプラズマが点火される、第１実施形態及び第３実施形態の変形例として説明され得る。第４実施形態では、レーザ光３６２、３６５は、一体型レンズ５３０（図５）又は外部レンズ３７０によって密閉チャンバ３２０内に方向付けられる。チャンバ内のイオン性媒体に点火しやすくするために、チャンバ内の圧力は、さらに以下に説明するように調整されてもよい。   A fourth exemplary embodiment of a laser-driven shielded beam lamp 600 as shown in FIG. 6 includes a first embodiment in which the plasma is ignited using energy from a laser located outside the enclosed chamber 320 and It can be described as a modification of the third embodiment. In a fourth embodiment, laser light 362, 365 is directed into enclosed chamber 320 by integral lens 530 (FIG. 5) or external lens 370. To facilitate igniting the ionic medium in the chamber, the pressure in the chamber may be adjusted as described further below.

第４実施形態では、レーザ３６０の焦点領域３７２は、固定されていてもよく、又は移動可能であってもよい。例えば、プラズマの点火を助けるために電極が使用される場合、第１焦点領域が点火電極（図示せず）間に配置され、第２焦点領域（図示せず）が点火電極（図示せず）から離れて配置され、そのため、燃えているプラズマに点火電極（図示せず）が近接しないように、焦点領域３７２は移動可能であってもよい。この例では、焦点領域３７２が第１焦点領域から第２焦点領域まで移動する間、密閉チャンバ３２０内の圧力を変化（増加又は減少）させてもよい。   In the fourth embodiment, the focal region 372 of the laser 360 may be fixed or movable. For example, if electrodes are used to assist in igniting the plasma, a first focal region is located between the ignition electrodes (not shown), and a second focal region (not shown) is located between the ignition electrodes (not shown). The focal region 372 may be movable such that the ignition electrode (not shown) is not proximate to the burning plasma. In this example, the pressure in the sealed chamber 320 may be changed (increased or decreased) while the focal region 372 moves from the first focal region to the second focal region.

別の例では、チャンバ３２０内の圧力は、イオン性媒体が入射レーザ光３６５のみによって点火され得るように調整されてもよく、その結果、点火電極（図示せず）は、チャンバ３２０から省略されてもよく、プラズマ点火及びプラズマ維持／再生成の両方の間、焦点領域は実質的に同じである。   In another example, the pressure in the chamber 320 may be adjusted such that the ionic medium can be ignited only by the incident laser light 365, so that the ignition electrode (not shown) is omitted from the chamber 320. The focal region may be substantially the same during both plasma ignition and plasma maintenance / regeneration.

第４実施形態では、動的動作圧力の変化は、密閉チャンバ３２０内で影響を受け、例えば、チャンバ３２０が非常に低い圧力を有する場合、大気圧未満であっても、点火工程を開始する。最初の低い圧力により、イオン性媒体の点火が容易になり、チャンバ３２０の充填圧力を徐々に増加させることによって、圧力上昇に伴ってプラズマがより効率的になり、より明るい光出力を生成する。圧力は、後述するいくつかの手段を使用して、密閉チャンバ３２０内で変化させてもよい。   In the fourth embodiment, the change in dynamic operating pressure is affected in the closed chamber 320, for example, if the chamber 320 has a very low pressure, even if it is below atmospheric pressure, the ignition process is started. The initial low pressure facilitates ignition of the ionic medium, and by gradually increasing the fill pressure of the chamber 320, the plasma becomes more efficient as the pressure increases, producing a brighter light output. The pressure may be varied within the closed chamber 320 using several means described below.

シールドランプ６００は、排気／充填チャンネル６９２を有する、加圧されたキセノンガスで充填されたリザーバチャンバ６９０を含む。ポンプシステム６９６が、ガス流入充填バルブ６９４を介してリザーバチャンバ６９０をランプチャンバ３２０に接続する。点火時には、ランプチャンバ３２０内のキセノン充填圧力は、第１レベル、例えば大気圧未満レベルに保持される。レーザ３６０が低圧プラズマを形成するキセノンに点火する際、ポンプシステム６９６はランプチャンバ３２０内の圧力を増加させる。ランプ６００内の圧力は、第２圧力レベル、例えば、プラズマから出力される高輝度出射光３２９が所望の輝度に達するレベルまで増加されてもよい。ランプ６００が消灯されると、ポンプシステム６９６は逆転し、ランプチャンバ３２０からのキセノンガスでリザーバチャンバ６９０を充填してもよい。このタイプの圧力システムは、光源が長期間にわたって高輝度レベルで保持されるシステムに有利であり得る。   The shield lamp 600 includes a reservoir chamber 690 filled with pressurized xenon gas having an exhaust / fill channel 692. A pump system 696 connects the reservoir chamber 690 to the lamp chamber 320 via a gas inlet fill valve 694. At the time of ignition, the xenon filling pressure in the lamp chamber 320 is maintained at a first level, for example, a level below atmospheric pressure. As the laser 360 ignites xenon forming a low pressure plasma, the pump system 696 increases the pressure in the lamp chamber 320. The pressure in the lamp 600 may be increased to a second pressure level, for example, a level at which the high intensity outgoing light 329 output from the plasma reaches a desired intensity. When the lamp 600 is turned off, the pump system 696 may reverse and fill the reservoir chamber 690 with xenon gas from the lamp chamber 320. This type of pressure system can be advantageous for systems where the light source is maintained at a high brightness level for an extended period of time.

キセノン高圧リザーバ６９０は、充填チャンネル６９２を介してランプチャンバ３２０に接続されてもよい。圧力を解放するために、排気チャネルには、例えば制御された高圧弁６９８がランプ６００上に設けられてもよい。すべてのキセノンガスを排気してランプ６００内に空気を入れることによってランプ点火が開始し、大気キセノン条件下での点火が確実となる。点火が確立されたら、充填バルブ６９４が開き、ランプチャンバ３２０は、キセノン容器との平衡が達成されるまで、キセノンガスで充填される。   Xenon high pressure reservoir 690 may be connected to lamp chamber 320 via fill channel 692. To relieve pressure, the exhaust channel may be provided with a controlled high pressure valve 698, for example, on lamp 600. Evacuation of all xenon gas and introduction of air into the lamp 600 initiates lamp ignition, ensuring ignition under atmospheric xenon conditions. Once ignition is established, fill valve 694 opens and lamp chamber 320 is filled with xenon gas until equilibrium with the xenon container is achieved.

代替実施形態では、金属体反射装置搭載レーザ駆動キセノンランプが、金属体中の冷却チャンネルを介して冷却システム、例えば液体窒素システムに接続される。点火前に、キセノンガスは液化され、ランプの底部に集まる。この工程は、例えば約１分程度の比較的短い時間を要し得る。プラズマ点火は、キセノンに点火する集束レーザビームによって引き起こされ、プラズマによって発生した熱によって、キセノン液体が高圧キセノンガスに変換される。圧力レベルは、いくつかの方法で、例えばランプの低温充填圧力によって決定されてもよい。大気キセノンに対して−１１２℃の温度までキセノンガスを冷却するのに十分ならば、他のタイプの冷却システムも可能である。圧力のより高いキセノンは、?２０℃の温度の液体になり得る。第４実施形態で説明した可変圧力システムは、後述する実施形態と同様に、本明細書の他の実施形態、例えば、一体型レンズを備えた第３実施形態にも適用可能であることに留意すべきである。   In an alternative embodiment, a laser driven xenon lamp with a metal body reflector is connected to a cooling system, for example a liquid nitrogen system, via a cooling channel in the metal body. Before ignition, the xenon gas is liquefied and collects at the bottom of the lamp. This step can take a relatively short time, for example, on the order of about one minute. Plasma ignition is caused by a focused laser beam igniting xenon, and the heat generated by the plasma converts xenon liquid to high-pressure xenon gas. The pressure level may be determined in several ways, for example by the cold fill pressure of the lamp. Other types of cooling systems are possible, provided they are sufficient to cool xenon gas to a temperature of -112 ° C relative to atmospheric xenon. Xenon at higher pressure can be a liquid at a temperature of -20 ° C. Note that the variable pressure system described in the fourth embodiment is applicable to other embodiments of the present specification, for example, the third embodiment having an integrated lens, as in the embodiments described below. Should.

ランプ６００の圧力はまた、イオン性媒体の点火を補助するために使用されてもよい。イオン性媒体は、より多くのエネルギーを伴うより多くの衝突によりイオン化ガスがさらに分解を促進するためにチャンバ３２０内のより高い圧力下でより低い圧力よりも容易に自己着火し得る。これは、圧力が低いほど電極間の点火が容易である電気アークランプと対照的である。   The pressure of the lamp 600 may also be used to assist in igniting the ionic medium. The ionic medium may self-ignite more easily at higher pressures in chamber 320 than at lower pressures, as more collisions with more energy will cause the ionized gas to further promote decomposition. This is in contrast to electric arc lamps where lower pressure facilitates ignition between the electrodes.

より高い圧力では、より多くの熱エネルギーが（より多くの衝突を）発生し、ランプ６００内のより大きなプラズマ体積をもたらし得る一方、より低い圧力は、同じレーザ出力でより小さなプラズマ体積をもたらし得る。より低い圧力はより低い光子生成をもたらす。しかしながら、小さなファイバに結合するとき、ファイバに結合される光の量はより大きなプラズマを有する全体的なより高い出力に対して釣り合うかもしれない。いくつかの用途において、より低い圧力は、より高い圧力よりもより良い全体的な照明結果を提供し得る。   At higher pressures, more thermal energy may be generated (more collisions) and result in a larger plasma volume in the lamp 600, while lower pressures may result in a smaller plasma volume at the same laser power. . Lower pressure results in lower photon production. However, when coupling into a small fiber, the amount of light coupled into the fiber may be balanced against an overall higher power with a larger plasma. In some applications, lower pressures may provide better overall lighting results than higher pressures.

チャンバ３２０内の圧力の変動はまた、望ましいプラズマサイズを達成するために、従って、適切なターゲットイメージングのために高輝度光源のサイズを調整するために使用され得る。例えば、光出射窓３２８のサイズに従って、又は結合された光ファイバケーブルもしくは光ガイド１２０２（図１２参照）のサイズに従って、高輝度光源のサイズを増減することが望ましい場合がある。より低い圧力では、プラズマスポットはより小さくなり得、そして光子変換に対するレーザエネルギーの効率は改善される。より低い圧力でのより小さいスポットサイズは、小さな開口部、例えばランプの焦点とファイバ開口部との間で１：１の反射が使用されるときのファイバ開口部への結合に有利であり得る。例えば、２２バールの圧力に設定されたＡＳＭＬランプは、圧力を３０バール及び３５バールに設定するよりも、過剰充填されているファイバにおいてより高い放射照度を生じることが観察されている。   Fluctuations in pressure within the chamber 320 can also be used to achieve a desired plasma size, and thus adjust the size of the high intensity light source for proper target imaging. For example, it may be desirable to increase or decrease the size of the high intensity light source according to the size of the light exit window 328 or the size of the coupled fiber optic cable or light guide 1202 (see FIG. 12). At lower pressures, the plasma spot can be smaller and the efficiency of laser energy for photon conversion is improved. A smaller spot size at lower pressures may be advantageous for coupling into a small aperture, for example a fiber aperture when 1: 1 reflection between the lamp focus and the fiber aperture is used. For example, it has been observed that an ASML lamp set at a pressure of 22 bar produces higher irradiance in the overfilled fiber than setting the pressure at 30 bar and 35 bar.

図７Ａ〜図７Ｃに示すようなレーザ駆動シールドビームランプ７００の第５の例示的実施形態は、プラズマ点火領域が側窓を介して監視される、先に説明した実施形態の変形例として説明され得る。図７Ａ〜図７Ｃは、レーザと、密閉チャンバ３２０の外部にある光学部品とを省略していることに留意すべきである。   A fifth exemplary embodiment of a laser-driven shielded beam lamp 700 as shown in FIGS. 7A-7C is described as a variation on the previously described embodiment where the plasma ignition area is monitored via a side window. obtain. It should be noted that FIGS. 7A-7C omit the laser and optics external to the sealed chamber 320.

図７Ａは、円筒状ランプ７００の第５実施形態の第１の透視図を示す。２つのアーム７４５、７４６が、密閉チャンバ３２０から外側に突出している。アーム７４５、７４６は、タングステン又はトリエーテッドタングステンなどの点火温度に耐え得る材料からなる１対の電極４９０、４９１を部分的に収容し、電極４９０、４９１は、密閉チャンバ３２０の内側に向かって突出し、点火のための電場をチャンバ３２０内に提供する。電極４９０、４９１のための電気接続部がアーム７４５、７４６の端部に設けられる。   FIG. 7A shows a first perspective view of a fifth embodiment of a cylindrical lamp 700. Two arms 745, 746 protrude outwardly from the sealed chamber 320. Arms 745, 746 partially house a pair of electrodes 490, 491 made of a material that can withstand ignition temperatures, such as tungsten or thoriated tungsten, with electrodes 490, 491 protruding inwardly of sealed chamber 320. , Provide an electric field for ignition in the chamber 320. Electrical connections for electrodes 490, 491 are provided at the ends of arms 745, 746.

先の実施形態（第３実施形態を除く）と同様に、チャンバ３２０は、レーザ源（図示せず）からのレーザ光がチャンバ３２０に入り得る、実質的に平坦な入射窓３３０を有する。同様に、チャンバ３２０は、点火されたプラズマからの高輝度光がチャンバ３２０から出得る、実質的に平坦な出射窓３２８を有する。チャンバ３２０の内部は、反射内面、例えば放物線反射内面を有してもよく、出射窓３２８と電極４９０、４９１との間のチャンバ３２０内に配置された、上で説明した双曲線反射器などの反射器（図示せず）を含んでもよい。   As in the previous embodiment (except for the third embodiment), the chamber 320 has a substantially flat entrance window 330 through which laser light from a laser source (not shown) can enter the chamber 320. Similarly, the chamber 320 has a substantially flat exit window 328 through which high intensity light from the ignited plasma can exit the chamber 320. The interior of the chamber 320 may have a reflective inner surface, for example, a parabolic reflective inner surface, and a reflective surface, such as the hyperbolic reflector described above, disposed within the chamber 320 between the exit window 328 and the electrodes 490,491. A vessel (not shown) may be included.

第５実施形態は、密閉チャンバ３２０の側面に覗き窓７１０を含む。覗き窓７１０は、上で説明したように、レーザ焦点場所に一般に対応するプラズマ点火及び／又は維持場所の場所を監視するために使用されてもよい。先に説明したように、コントローラが、これらの点の１つ又は複数を監視し、それに従ってレーザ焦点場所を調整し、重力又は電界及び／もしくは磁界などの外力を補正してもよい。覗き窓７１０はまた、第１位置と第２位置との間、例えば点火位置と維持位置との間でレーザの焦点を再配置するのを助けるために使用されてもよい。一般に、湾曲した窓面と比較して光学歪みを低減し、かつチャンバ３２０内の場所の位置をより正確に視覚的に示すために、覗き窓７１０を実質的に平坦にすることが望ましい。例えば、覗き窓７１０は、サファイアガラス、又は他の適切に透明な材料から形成されてもよい。   The fifth embodiment includes a viewing window 710 on the side of the closed chamber 320. The viewing window 710 may be used to monitor the location of the plasma ignition and / or maintenance location that generally corresponds to the laser focus location, as described above. As described above, a controller may monitor one or more of these points, adjust the laser focus location accordingly, and compensate for external forces such as gravity or electric and / or magnetic fields. The viewing window 710 may also be used to help relocate the laser focus between the first and second positions, for example, between the firing position and the maintenance position. In general, it is desirable to substantially flatten the viewing window 710 to reduce optical distortion as compared to a curved window surface and to more accurately visually indicate the location of a location within the chamber 320. For example, viewing window 710 may be formed from sapphire glass or other suitably transparent material.

図７Ｂは、図７Ａの図を垂直方向に９０度回転させることによって、第５実施形態の第２透視図を示す。制御された高圧弁６９８が、覗き窓７１０に実質的に対向して配置される。しかしながら代替実施形態では、制御された高圧弁６９８は、覗き窓７１０に実質的に対向して配置される必要はなく、チャンバ３２０の壁上の他の場所に配置されてもよい。図７Ｃは、図７Ｂの図を水平方向に９０度回転させることによって、第５実施形態の第２透視図を示す。   FIG. 7B shows a second perspective view of the fifth embodiment by rotating the view of FIG. 7A 90 degrees in the vertical direction. A controlled high pressure valve 698 is positioned substantially opposite viewing window 710. However, in an alternative embodiment, the controlled high pressure valve 698 need not be located substantially opposite the viewing window 710, but may be located elsewhere on the wall of the chamber 320. FIG. 7C shows a second perspective view of the fifth embodiment by rotating the view of FIG. 7B 90 degrees in the horizontal direction.

第５実施形態では、ランプ７００は、構造にいかなる銅も使用せず、ろう付け材料を含んで、サファイア、又はＫｏｖａｒ（商標）としても知られるニッケル−コバルト鉄合金から形成されてもよい。平坦な出射窓３２８は、収差を最小にすることによって、湾曲した出射窓よりもプラズマスポットの結像の品質を向上させる。第５実施形態において、チャンバ３２０内で比較的高い圧力を使用することによって、より小さいプラズマ焦点が得られ、その結果、より小さい開口、例えば光ファイバ出射口への結合が向上する。   In a fifth embodiment, the lamp 700 does not use any copper in the structure and may be formed from sapphire or a nickel-cobalt iron alloy, also known as Kovar ™, including brazing material. The flat exit window 328 improves the imaging quality of the plasma spot over a curved exit window by minimizing aberrations. In the fifth embodiment, using a relatively high pressure in the chamber 320 results in a smaller plasma focus, which results in improved coupling to a smaller aperture, for example, a fiber optic exit.

第５実施形態では、電極４９０、４９１を破損させるプラズマガスの乱れの影響を最小にするために、電極４９０、４９１は、例えば１ｍｍより大きい、先行技術のシールドランプより大きい距離によって分離されてもよい。電極４９０、４９１は、非対称の電極によって引き起こされるプラズマガスの乱れへの影響を最小にするように、対称に設計されてもよい。   In a fifth embodiment, the electrodes 490, 491 may be separated by a distance greater than prior art shielded lamps, for example, greater than 1 mm, to minimize the effects of plasma gas turbulence that can damage the electrodes 490, 491. Good. The electrodes 490, 491 may be designed symmetrically to minimize the effect on plasma gas turbulence caused by asymmetric electrodes.

先の実施形態では、光が窓を通って出射するランプを一般に説明してきたが、先の実施形態の他の変形例も可能である。例えば、レーザ光入射窓を備えたシールドランプが、プラズマからの出射高輝度光を、例えば、高輝度光が光ファイバ装置などのライトガイド内に収集される第２焦点まで導いてもよい。   In the previous embodiment, a lamp in which light exits through a window has been described in general, but other variations of the previous embodiment are possible. For example, a shield lamp with a laser light entrance window may direct the high intensity light emitted from the plasma to a second focal point where the high intensity light is collected in a light guide, such as an optical fiber device.

図１２は、楕円内部反射器１２２４を備えたレーザ駆動シールドビームランプ１２００の第６の例示的実施形態の概略図である。先の実施形態と同様に、ランプ１２００は、イオン性媒体を含むように構成された密閉チャンバ１２２０を含む。レーザ光源３６０からのレーザ光３６２、３６５は、レンズ３７０及び入射窓３３０を通ってレンズ焦点領域に方向付けられ、そこでプラズマが形成される。レンズ焦点領域は、楕円内部反射器１２２４の第１焦点領域１２２２と一致する。密閉チャンバ１２２０は、高輝度出射光を第２外部焦点１２２３に放射するための出射窓１２２８を有する。出射窓１２２８は、適切な透明材料、例えば石英ガラス又はサファイアから形成されてもよく、特定の波長を反射するように反射材料でコーティングされてもよい。図示するように、第２出射焦点領域１２２３は、例えば小さい出射窓１２２８を通ってライトガイド１２０２内へ向かうランプ１２００の外側にあってもよい。より小さい寸法の出射窓は、例えば、好ましくは追加の集束光学部品を用いずに、ファイバ、ライトガイド及び統合ロッドに直接結合することを可能にしつつ高価ではないため、より大きい寸法の出射窓より有利であり得る。   FIG. 12 is a schematic diagram of a sixth exemplary embodiment of a laser driven shielded beam lamp 1200 with an elliptical internal reflector 1224. As in the previous embodiment, lamp 1200 includes a sealed chamber 1220 configured to contain an ionic medium. Laser light 362, 365 from laser light source 360 is directed through lens 370 and entrance window 330 to the lens focal region, where plasma is formed. The lens focal region coincides with the first focal region 1222 of the elliptical internal reflector 1224. The closed chamber 1220 has an emission window 1228 for emitting high-intensity emission light to the second external focus 1223. Exit window 1228 may be formed from a suitable transparent material, such as quartz glass or sapphire, and may be coated with a reflective material to reflect a particular wavelength. As shown, the second exit focal region 1223 may be outside the lamp 1200, for example, through a small exit window 1228 and into the light guide 1202. The smaller size exit window is less expensive than the larger size exit window, for example, because it allows for direct coupling to the fiber, light guide and integrated rod, preferably without the use of additional focusing optics. It can be advantageous.

図１２はランプ１２００の外部にある第２焦点領域１２２３を示すが、楕円反射器１２２４からの第２焦点領域１２２３はまた、統合ライトガイドの面に方向付けられたランプ１２００の内部にあってもよい。統合ライトガイドの直径が小さい場合、このライトガイドは「ファイバ」であると考えられ得ることを理解すべきである。   Although FIG. 12 shows a second focal region 1223 outside the lamp 1200, the second focal region 1223 from the elliptical reflector 1224 can also be inside the lamp 1200 oriented to the surface of the integrated light guide. Good. It should be understood that if the diameter of the integrated light guide is small, this light guide may be considered a "fiber".

さらに、焦点の形状は、ランプ１２００と共に使用される出射口のタイプに応じて調整されてもよい。例えば、より丸い形状の焦点によって、より小さい出射口（ファイバ）内により多くの光を供給してもよい。一体型楕円反射器１２２４は、平行出射口ではなく焦点領域出射口、例えば、放物線一体型反射器を有するランプを提供するために使用されてもよい。図１２に示していないが、第６実施形態のランプ１２００は、楕円反射器１２２４の開口数（ＮＡ）内の第２焦点にすべての光線が確実に到達するように、例えば第１焦点領域１２２２と第２焦点領域１２２３との間に配置された内部反射器３８０（図５）を任意選択で含んでもよい。   Further, the shape of the focal point may be adjusted depending on the type of exit used with lamp 1200. For example, a more rounded focus may provide more light in a smaller exit aperture (fiber). The integral elliptical reflector 1224 may be used to provide a lamp with a focal area exit, for example, a parabolic integral reflector, rather than a parallel exit. Although not shown in FIG. 12, the lamp 1200 of the sixth embodiment may be used, for example, in the first focal region 1222 to ensure that all rays reach the second focal point within the numerical aperture (NA) of the elliptical reflector 1224. And optionally an internal reflector 380 (FIG. 5) located between the second focal region 1223 and the second focal region 1223.

焦点出射領域ランプは、サファイア出射窓を使用するのではなく、小さいファイバ上への焦点の結像が１：１であるデュアル放物線構成として構成されてもよい。図１３は、チャンバ１３２０の内面のアークから統合ライトガイド／ロッド又はファイバ１３０２、それら両方上への結像が１：１である、簡略化したデュアル放物線型ランプ１３００構成を示す第７の例示的実施形態の概略断面図である。入射面１３３０、例えば窓又はレンズは、加圧された密閉チャンバ１３２０内へのレーザ光１３６５の入射を提供する。チャンバ１３２０は、対称構成で構成された第１一体型放物面１３２４及び第２一体型放物面１３２５を含み、その結果、第１一体型放物面１３２４の曲線は、垂直対称軸１３９１を挟んで第２一体型放物面１３２５の曲線と実質的に同じである。しかしながら代替実施形態では、第１一体型放物面１３２４及び第２放物面１３２５は、垂直軸１３９１を挟んで非対称であってもよい。   Rather than using a sapphire exit window, the focal exit area lamp may be configured as a dual parabolic configuration with a 1: 1 focus image onto a small fiber. FIG. 13 shows a seventh exemplary embodiment showing a simplified dual parabolic lamp 1300 configuration with 1: 1 imaging from the arc on the inner surface of the chamber 1320 onto the integrated light guide / rod or fiber 1302, both. It is an outline sectional view of an embodiment. An entrance surface 1330, such as a window or lens, provides the incidence of laser light 1365 into pressurized enclosed chamber 1320. The chamber 1320 includes a first integral paraboloid 1324 and a second integral paraboloid 1325 configured in a symmetric configuration such that the curve of the first integral paraboloid 1324 has a vertical symmetry axis 1391. It is substantially the same as the curve of the second integral paraboloid 1325 across. However, in an alternative embodiment, the first integral paraboloid 1324 and the second paraboloid 1325 may be asymmetric about the vertical axis 1391.

入射面１３３０は、第１一体型放物面１３２４に関連付けられる。出射面１３２８は、第２一体型放物面１３２５に関連付けられる。出射面１３２８は、例えば、密閉チャンバ１３２０からの高輝度光の出射を提供する、光ファイバなどの導波管１３０２の端部であってもよい。出射面１３２８は、例えば水平対称軸１３９０、又はその近くの第２一体型放物面１３２５から離れて配置されてもよい。   The entrance surface 1330 is associated with the first integral paraboloid 1324. Exit surface 1328 is associated with second integral paraboloid 1325. The exit surface 1328 may be, for example, an end of a waveguide 1302, such as an optical fiber, that provides for emission of high intensity light from the sealed chamber 1320. The exit surface 1328 may be located away from the second integral paraboloid 1325, for example, at or near the horizontal axis of symmetry 1390.

第１焦点領域１３２１は、第１放物面１３２４の焦点に対応し、第２焦点領域１３２２は、第２放物面１３２５の焦点に対応する。レーザ光１３６５は、入射面１３３０を介して加圧された密閉チャンバ１３２０に入り、チャンバ１３２０内の第１焦点領域１３２１で、励起されたイオン化材料のプラズマにエネルギーを供給するように方向付けられる。プラズマは、実質的に先の実施形態で説明したように点火されてもよい。プラズマは、高輝度光１３２９、例えば可視光を生成し、高輝度光１３２９は、第１一体型放物面１３２４及び第２放物面１３２５によってチャンバ１３２０内で直接的又は間接的に出射面１３２８の方に反射される。出射面１３２８は、第２焦点領域１３２２と一致してもよい。   The first focal region 1321 corresponds to the focal point of the first paraboloid 1324, and the second focal region 1322 corresponds to the focal point of the second parabolic surface 1325. The laser light 1365 enters the pressurized sealed chamber 1320 via the entrance surface 1330 and is directed at a first focal region 1321 within the chamber 1320 to supply energy to the excited ionized material plasma. The plasma may be ignited substantially as described in the previous embodiment. The plasma produces high intensity light 1329, eg, visible light, which is directly or indirectly exited within chamber 1320 by first integral paraboloid 1324 and second paraboloid 1325 within chamber 1320. It is reflected toward. The exit surface 1328 may coincide with the second focal region 1322.

第１焦点領域１３２１と第２焦点領域１３２２との間に配置された反射面１３８６を有するミラー１３８０が、チャンバ１３２０内に配置されてもよい。反射面１３８６は、第１放物線反射器１３２４を介して、チャンバ１３２０内の放射の下半部を第１焦点領域１３２１に戻るよう後方反射するように配向してもよい。ミラー反射面１３８６は、例えば、光を放物線反射面１３２４に戻るように方向付けるために実質的に平坦であってもよく、又は、光を第１焦点領域１３２１に直接方向付けるために湾曲していてもよい。レーザ光１３６５、例えば、スペクトルのＩＲ部分は、第１焦点領域１３２１に配置されたプラズマにより多くのエネルギーを供給し、一方、プラズマによって生成された高輝度光は、プラズマの薄い不透明なセクションを透過して、第１放物線反射器１３２４の上部上に進み、次いで、ライトガイド又は光ファイバ１３０２の出射面１３２８を通って出射するように第２放物線反射器１３２５によって反射される。   A mirror 1380 having a reflective surface 1386 disposed between the first focal region 1321 and the second focal region 1322 may be disposed in the chamber 1320. The reflective surface 1386 may be oriented to reflect the lower half of the radiation within the chamber 1320 back through the first parabolic reflector 1324 back to the first focal region 1321. Mirror reflective surface 1386 may be substantially flat, for example, to direct light back to parabolic reflective surface 1324, or may be curved to direct light directly to first focal region 1321. May be. The laser light 1365, for example, the IR portion of the spectrum, provides more energy to the plasma located at the first focal region 1321, while the bright light generated by the plasma is transmitted through a thin, opaque section of the plasma. Thus, it travels over the top of the first parabolic reflector 1324 and is then reflected by the second parabolic reflector 1325 to exit through the exit surface 1328 of the light guide or optical fiber 1302.

図１３に示すように、入射レーザ光１３６５は、水平対称軸１３９０と平行に配向する入射面１３３０を介してチャンバ１３２０に入ってもよく、出射高輝度光１３２９は、垂直対称軸１３９１と平行に配向する出射面１３２８を介してチャンバ１３２０から出てもよい。しかしながら代替実施形態では、入射レーザ光１３６５及び／又は出射高輝度光１３２９は、異なる配向を有してもよい。ミラー１３８０の位置及び／又は配向は、入射光１３６５及び／又は出射光１３２９の対応する配向によって変わってもよい。   As shown in FIG. 13, the incident laser light 1365 may enter the chamber 1320 via an entrance surface 1330 oriented parallel to the horizontal symmetry axis 1390, and the outgoing high brightness light 1329 may be parallel to the vertical symmetry axis 1391. It may exit chamber 1320 via an oriented exit surface 1328. However, in alternative embodiments, the incident laser light 1365 and / or the outgoing bright light 1329 may have different orientations. The position and / or orientation of mirror 1380 may vary depending on the corresponding orientation of incoming light 1365 and / or outgoing light 1329.

チャンバ１３２０は、第１一体型放物面１３２４を含む第１セクション１３８１、及び第２一体型放物面１３２５を含む第２セクション１３８２から形成されてもよい。第１セクション１３８１及び第２セクション１３８２は、中心部分１３８３で取り付けられ、封止される。先に説明した追加の要素、例えばガス入口／出口、電極及び／又は側窓がさらに含まれてもよいが、明瞭にするために図示していない。   The chamber 1320 may be formed from a first section 1381 including a first integral paraboloid 1324 and a second section 1382 including a second integral paraboloid 1325. The first section 1381 and the second section 1382 are attached and sealed at a central portion 1383. Additional elements as previously described, such as gas inlet / outlets, electrodes and / or side windows, may also be included, but are not shown for clarity.

チャンバ１３２０の内部は、第１一体型放物面１３２４及び第２一体型放物面１３２５を有するとしてみなしてきた。しかしながらチャンバ１３２０の内部は、第１焦点領域１３２１がプラズマ点火及び／又は維持領域に配置された第１放物線部分１３２４と、第２焦点領域１３２２が統合ロッド１３０２の出射面１３２８に配置された第２放物線部分１３２５とを有する単一の反射面として考えられてもよい。   The interior of chamber 1320 has been considered as having a first integral paraboloid 1324 and a second integral paraboloid 1325. However, the interior of the chamber 1320 includes a first parabolic portion 1324 where the first focal region 1321 is located in the plasma ignition and / or maintenance region and a second parabolic portion 1322 where the second focal region 1322 is located in the exit surface 1328 of the integrated rod 1302. It may be considered as a single reflective surface having a parabolic portion 1325.

デュアル放物線反射器ランプ１３００は、無酸素銅からなることが好ましく、反射面１３２４、１３２５は、厳しい用途での最高精度にダイヤモンド旋削及びダイヤモンド研磨されることが好ましい。チャンバ１３２０内のイオン性媒体に点火する助けとなるために、例えばタングステン及び／又はトリエーテッドタングステンから形成された電極（図示せず）が設けられてもよい。電力レベルは、例えば３５Ｗ〜５０ｋＷの範囲であってもよい。電力範囲の高域でのランプ１３００の実施態様では、追加の冷却要素、例えば水冷要素を含んでもよい。ランプ１３００は、それらに限定されないが、２０バール〜８０バールの範囲の充填圧力を有してもよい。   The dual parabolic reflector lamp 1300 is preferably made of oxygen-free copper, and the reflective surfaces 1324, 1325 are preferably diamond turned and polished to the highest precision for demanding applications. An electrode (not shown) formed, for example, from tungsten and / or thoriated tungsten may be provided to help ignite the ionic medium in chamber 1320. The power level may range, for example, from 35 W to 50 kW. Embodiments of lamp 1300 at the high end of the power range may include additional cooling elements, for example, water cooling elements. The lamp 1300 may have a fill pressure ranging from, but not limited to, 20 bar to 80 bar.

図１４Ａは、反射器アークから統合ライトガイド１３０２上への結像が１：１のデュアル放物線型ランプ１４００の第８実施形態の概略図である。第８実施形態１４００は、第７実施形態１３００（図１３）に類似している。図１３の要素と同じ要素数を有する図１４の要素は、第７実施形態に関して上で説明したとおりである。   FIG. 14A is a schematic diagram of an eighth embodiment of a dual parabolic lamp 1400 with 1: 1 imaging from a reflector arc onto an integrated light guide 1302. FIG. The eighth embodiment 1400 is similar to the seventh embodiment 1300 (FIG. 13). Elements in FIG. 14 that have the same number of elements as elements in FIG. 13 are as described above with respect to the seventh embodiment.

第７実施形態と対照的に第８実施形態では、デュアル放物線型ランプ１４００は、第１一体型放物面１３２４の頂点から入射面１３３０（図１３）を除去する。図１４Ｂに示すように、密閉チャンバ１３２０の四分円（図１３）が除去されてもよく、その結果、第８実施形態におけるデュアル放物線型ランプ１４００の密閉チャンバ１４２０は、ミラー１４８０及び水平平面状封止面１４０３によって封止される。図１４Ａに戻ると、統合ライトガイド１３０２と水平平面状封止面１４０３との間で統合ライトガイドの周りに、チャンバ１４２０の追加シール１４０２が形成されてもよい。平行レーザ光１４６５は、ミラー１４８０の入射面１４３０を通ってチャンバ１４２０に入る。ミラー１４８０は、チャンバ１４２０の外側から平行レーザ光１４６５を入射させ、チャンバ１４２０内で高輝度光及びレーザ光１４６５を反射する。出射面１３２８は、例えば、平面状封止面１４０３が水平対称軸１３９０と平行であり得る平面状封止面１４０３内に、第２一体型放物面１４２５から離れて配置されてもよい。   In the eighth embodiment, in contrast to the seventh embodiment, the dual parabolic lamp 1400 removes the entrance surface 1330 (FIG. 13) from the apex of the first integral paraboloid 1324. As shown in FIG. 14B, the quadrant (FIG. 13) of the sealed chamber 1320 may be removed, so that the sealed chamber 1420 of the dual parabolic lamp 1400 in the eighth embodiment has a mirror 1480 and a horizontal planar shape. It is sealed by the sealing surface 1403. Returning to FIG. 14A, an additional seal 1402 of the chamber 1420 may be formed around the integrated light guide between the integrated light guide 1302 and the horizontal planar sealing surface 1403. The collimated laser light 1465 enters the chamber 1420 through the entrance surface 1430 of the mirror 1480. The mirror 1480 allows the parallel laser light 1465 to enter from outside the chamber 1420 and reflects the high-brightness light and the laser light 1465 inside the chamber 1420. The exit surface 1328 may be located away from the second integral paraboloid 1425, for example, within a planar sealing surface 1403 where the planar sealing surface 1403 may be parallel to the horizontal symmetry axis 1390.

第１焦点領域１３２１は、第１放物面１３２４の焦点に対応し、第２焦点領域１４２２は、第２放物面１４２５の焦点に対応する。平行レーザ光１４６５は、ミラー１４８０の入射面１４３０を介して加圧された密閉チャンバ１４２０に入り、第１放物面１３２４によって第１焦点領域１３２１の方に反射される。平行レーザ光１４６５は、第１焦点領域１３２１で、チャンバ１４２０内の励起されたイオン化材料のプラズマにエネルギーを供給する。プラズマは、実質的に先の実施形態で説明したように点火されてもよい。プラズマは、高輝度光、例えば可視光を生成し、高輝度光は、第１一体型放物面１３２４及び第２放物面１３２５によってチャンバ１４２０内で直接的又は間接的に出射面１３２８の方に反射される。出射面１３２８は、第２焦点領域１４２２と一致してもよい。   The first focal region 1321 corresponds to the focal point of the first paraboloid 1324, and the second focal region 1422 corresponds to the focal point of the second parabolic surface 1425. The collimated laser light 1465 enters the pressurized sealed chamber 1420 via the entrance surface 1430 of the mirror 1480 and is reflected by the first paraboloid 1324 toward the first focal region 1321. The collimated laser beam 1465 supplies energy to the excited ionized material plasma in the chamber 1420 at the first focal region 1321. The plasma may be ignited substantially as described in the previous embodiment. The plasma produces high intensity light, for example, visible light, which is directed directly or indirectly within chamber 1420 toward exit surface 1328 by first integral paraboloid 1324 and second paraboloid 1325. Is reflected by The exit surface 1328 may coincide with the second focal region 1422.

反射面１４８６は、チャンバ１４２０内の放射の下半部を第１焦点領域１３２１に戻るよう後方反射するように配向してもよい。プラズマによって生成された高輝度光は、プラズマの薄い不透明なセクションを透過して、第１放物線反射器１３２４の上部上に進み、次いで、ライトガイド又は光ファイバ１３０２の出射面１３２８を通って出るように第２放物線反射器１４２５によって反射される。   The reflective surface 1486 may be oriented to reflect the lower half of the radiation in the chamber 1420 back to the first focal region 1321. The high intensity light generated by the plasma passes through the thin opaque section of the plasma, travels over the top of the first parabolic reflector 1324, and then exits through the exit surface 1328 of the light guide or optical fiber 1302. Is reflected by the second parabolic reflector 1425.

チャンバ１４２０は、第１一体型放物面１３２４を含む第１セクション１３８１、及び第２一体型放物面１４２５を含む第２セクション１４８２から形成されてもよい。第１セクション１３８１及び第２セクション１４８２は、中心部分１３８３で取り付けられ、封止されてもよい。追加の要素、例えばガス入口／出口、電極及び／又は側窓がさらに含まれてもよいが、明瞭にするために図示していない。   The chamber 1420 may be formed from a first section 1381 including a first integral paraboloid 1324 and a second section 1482 including a second integral paraboloid 1425. First section 1381 and second section 1482 may be attached and sealed at a central portion 1383. Additional elements, such as gas inlets / outlets, electrodes and / or side windows, may further be included, but are not shown for clarity.

チャンバ１４２０の内部は、第１一体型放物面１３２４及び第２一体型放物面１４２５を有するとしてみなしてきた。しかしながらチャンバ１４２０の内部は、第１焦点領域１３２１がプラズマ点火及び／又は維持領域に配置された第１放物線部分１３２４と、第２焦点１４２２が統合ロッド１３０２の出射面１３２８に配置された第２放物線部分１４２５とを有する単一の反射面であってもよい。   The interior of chamber 1420 has been considered as having a first integral paraboloid 1324 and a second integral paraboloid 1425. However, inside the chamber 1420 is a first parabolic portion 1324 with a first focal region 1321 located in the plasma ignition and / or maintenance region, and a second parabola with a second focal point 1422 located on the exit surface 1328 of the integrated rod 1302. And a single reflective surface having a portion 1425.

第７実施形態と対照的に第８実施形態は、レーザ光入射場所をミラー面１４３０に再配置することにより、湾曲した反射器面１３２４のいかなる穴又は間隙も回避し、それによって、光学システム全体にわたって均質性を維持する。入力光線及び出力光線は直角に交差するが、平行レーザ光入力１３９１は一般にＩＲであり、出力光１３２９が一般に可視及び／又はＮＩＲであるため、干渉はない。拡大され、平行になったレーザビーム１４６５がチャンバ１４２０に入るため、第１放物線反射器１３２４の下半部は、レーザプラズマを発生させるために集束機構として使用される。実際の適用では、拡大され平行になったレーザビーム１４６５は交差してもよいが、出口ファイバ１３０２と相互作用しなくてもよい。例えば図１４Ａに示すように、ファイバガイド１３０２の各側面にレーザビームが存在してもよい。さらに、これらのレーザビーム１４６５の各々は、異なる波長を有してもよい。   The eighth embodiment, in contrast to the seventh embodiment, avoids any holes or gaps in the curved reflector surface 1324 by relocating the laser light entry location to the mirror surface 1430, thereby reducing the overall optical system Maintain homogeneity over time. Although the input and output rays intersect at right angles, there is no interference because the parallel laser light input 1391 is generally IR and the output light 1329 is generally visible and / or NIR. As the expanded, collimated laser beam 1465 enters the chamber 1420, the lower half of the first parabolic reflector 1324 is used as a focusing mechanism to generate a laser plasma. In a practical application, the expanded and collimated laser beams 1465 may intersect, but may not interact with the exit fiber 1302. For example, as shown in FIG. 14A, a laser beam may be present on each side of the fiber guide 1302. Further, each of these laser beams 1465 may have a different wavelength.

デュアル放物線反射器ランプ１４００は、無酸素銅からなることが好ましく、反射面１３２４、１４２５は、厳しい用途での最高精度にダイヤモンド旋削及びダイヤモンド研磨されることが好ましい。チャンバ１４２０内のイオン性媒体に点火する助けとなるために、例えばタングステン及び／又はトリエーテッドタングステンから形成された電極（図示せず）が設けられてもよい。電力レベルは、例えば３５Ｗ〜５０ｋＷの範囲であってもよい。電力範囲の高域でのランプ１４００の実施態様では、追加の冷却要素、例えば水冷要素を含んでもよい。ランプ１４００は、それらに限定されないが、２０バール〜８０バールの範囲の充填圧力を有してもよい。   The dual parabolic reflector lamp 1400 is preferably made of oxygen-free copper, and the reflective surfaces 1324, 1425 are preferably diamond turned and polished to the highest precision for demanding applications. An electrode (not shown) formed, for example, from tungsten and / or thoriated tungsten may be provided to help ignite the ionic medium in chamber 1420. The power level may range, for example, from 35 W to 50 kW. Embodiments of the lamp 1400 at the high end of the power range may include additional cooling elements, for example, water cooling elements. Lamp 1400 may have a fill pressure ranging from, but not limited to, 20 bar to 80 bar.

図１４Ａ〜図１４Ｂは、垂直軸１３９１及び水平軸１３９０に対応する平面で封止されたチャンバ１４２０を示すが、他の封止構成も可能である。例えば、ミラー１４８０は、第２焦点領域１４２２の方に、もしくはその焦点領域までさらに延在してもよく、かつ／又は、水平平面状封止面１４０３は、第２焦点領域１４２２より下に下げられてもよい。代替実施形態では、封止面１４０３は、平面状である必要はなく、水平方向に配向する必要もない。   14A-14B show chamber 1420 sealed in a plane corresponding to vertical axis 1391 and horizontal axis 1390, other sealing configurations are possible. For example, mirror 1480 may extend further toward or to second focal region 1422 and / or horizontal planar sealing surface 1403 may be lowered below second focal region 1422. You may be. In an alternative embodiment, the sealing surface 1403 need not be planar and need not be horizontally oriented.

この配向で操作されるデュアル放物線型ランプ１３００、１４００のさらなる利点は、プラズマプルームが重力方向に一致していることである。これにより、ほぼ円形のプラズマ前面へのコロナプルームの影響が最小になる。   A further advantage of the dual parabolic lamps 1300, 1400 operated in this orientation is that the plasma plume is aligned with the direction of gravity. This minimizes the effect of the corona plume on the substantially circular plasma front.

調整可能な焦点で構成されたランプは、放射すべき光のタイプ（波長）に応じて出射するように、一体型反射器システムで焦点位置を最適化することができる。例えば、１：１の結像技術は、プラズマからファイバへの損失のない（又はほとんど損失のない）光伝達を提供し得る。   Lamps with adjustable focus can be optimized for focus position with an integrated reflector system to emit depending on the type (wavelength) of light to be emitted. For example, a 1: 1 imaging technique may provide lossless (or almost lossless) light transmission from the plasma to the fiber.

上で説明した実施形態のうちの１つ又は複数は、必要とされる用途で調整可能なビームプロファイリングを可能にするために、システムの特定のフィードバックループを、調整可能な光学部品と組み合わせてもよい。光学部品は、用途に応じて１軸、２軸又は３軸において調整されてもよい。   One or more of the embodiments described above may also combine certain feedback loops of the system with adjustable optics to enable adjustable beam profiling in the required application. Good. The optical components may be adjusted in one, two or three axes depending on the application.

図８は、シールドビームランプを操作するための第１例示的方法のフローチャートである。フローチャート内のいかなる工程説明もブロックも、工程中に特定の論理機能を実施するための１つ又は複数の命令を含むモジュール、セグメント、コード部分、又はステップを示すものとして理解すべきであり、本発明の当業者によって理解されるであろうように、関係する機能に応じて、実質的に同時に又は逆の順序を含む、示し、又は述べた順序でない順序で機能が実行され得る代替実施態様は、本発明の範囲内に含まれることに留意すべきである。   FIG. 8 is a flowchart of a first exemplary method for operating a shielded beam lamp. Any process description or block in a flowchart should be understood as indicating a module, segment, code portion, or step that contains one or more instructions for performing a particular logical function during the process. As will be appreciated by those skilled in the art, alternative embodiments may perform the functions in an order other than that shown or described, including substantially simultaneously or in reverse order, depending on the function involved. It should be noted that they fall within the scope of the present invention.

本方法で使用され得る例示的ランプを図４Ａ及び図４Ｂに示す。ランプ４００は、密閉チャンバ３２０と、１対の点火電極４９０、４９１と、実質的に平坦なチャンバ入射窓３３０と、チャンバの外側に配置されたレーザ光源３６０と、レーザ光源３６０と入射窓３
３０との間のレーザ光３６２の経路に配置されたレンズ３７０とを含む。レンズ３７０は、レーザビームをチャンバ３２０内の１つ又は複数の焦点領域に移動可能に集束させるように構成される。 An exemplary lamp that can be used in the method is shown in FIGS. 4A and 4B. The lamp 400 includes a closed chamber 320, a pair of ignition electrodes 490, 491, a substantially flat chamber entrance window 330, a laser light source 360 located outside the chamber, a laser light source 360 and the entrance window 3.
And a lens 370 disposed in the path of the laser light 362 between the first lens 30 and the second lens 30. Lens 370 is configured to moveably focus the laser beam to one or more focal regions within chamber 320.

本方法は、ブロック８１０に示すように、点火電極４９０、４９１間に配置された点火領域４２１と一致する第１焦点領域４７２（図４Ａ）にレーザ光３６２を集束させるようにレンズ３７０を構成するステップを含む。ブロック８２０に示すように、ガス、例えばキセノンガスは、点火領域４２１で、集束した入射レーザ光３６５によって点火される。レンズ３７０は、プラズマ点火領域４２１と同一場所に配置されていないプラズマ維持領域３２６と一致する第２焦点領域４７２（図４Ｂ）まで入射レーザ光３６５の焦点を移動させるように調整される。   The method configures the lens 370 to focus the laser light 362 on a first focal region 472 (FIG. 4A) that coincides with an ignition region 421 located between the ignition electrodes 490, 491, as shown at block 810. Including steps. As shown at block 820, a gas, for example, a xenon gas, is ignited at the ignition region 421 by the focused incident laser light 365. Lens 370 is adjusted to move the focal point of incident laser light 365 to a second focal region 472 (FIG. 4B) that coincides with plasma sustain region 326 that is not co-located with plasma ignition region 421.

図９は、点火電極のないシールドビームランプを操作するための第２例示的方法のフローチャートである。本方法で使用され得る例示的ランプを図６に示す。ランプ６００は、密閉チャンバ３２０と、チャンバの外側に配置されたレーザ光源３６０と、レーザ光源３６０と入射窓３３０との間のレーザ光３６２の経路に配置されたレンズ３７０とを含む。   FIG. 9 is a flowchart of a second exemplary method for operating a shielded beam lamp without an ignition electrode. An exemplary lamp that can be used in the present method is shown in FIG. The lamp 600 includes a closed chamber 320, a laser light source 360 disposed outside the chamber, and a lens 370 disposed in a path of the laser light 362 between the laser light source 360 and the entrance window 330.

ランプ６００は、密閉チャンバ３２０と、レーザビーム３６２をチャンバ３２０内の焦点領域４７２に集束させるように構成された、チャンバ３２０の外側に配置されたレーザ光源３６０とを有する。光は、レンズ３７０によって集束してもよく、又は、レンズを使用せずにレーザ光源３６０によって直接集束してもよい。シールドランプ６００は、排気／充填チャンネル６９２を有する、加圧されたキセノンガスで充填されたリザーバチャンバ６９０を含む。ブロック９１０に示すように、チャンバ３２０の圧力は、第１圧力レベルに設定される。ブロック９２０に示すように、チャンバ３２０内のキセノンは、レーザ３６０からの光３６５で点火される。ポンプシステム６９６が、ガス流入充填バルブ６９４を介してリザーバチャンバ６９０をランプチャンバ３２０に接続する。点火時には、ランプチャンバ３２０内のキセノン充填圧力は、第１レベル、例えば大気圧未満レベルで保持される。レーザ３６０が低圧プラズマを形成するキセノンに点火する際、ポンプシステム６９６はランプチャンバ３２０内の圧力を増加させる。ブロック９３０に示すように、ランプ６００内の圧力は、第２圧力レベル、例えば、プラズマから出力される高輝度出射光３２９が所望の輝度に達するレベルまで調整されてもよい。   The lamp 600 has a closed chamber 320 and a laser light source 360 located outside the chamber 320 configured to focus the laser beam 362 on a focal region 472 within the chamber 320. The light may be focused by a lens 370 or directly by a laser light source 360 without using a lens. The shield lamp 600 includes a reservoir chamber 690 filled with pressurized xenon gas having an exhaust / fill channel 692. As shown in block 910, the pressure in chamber 320 is set to a first pressure level. As shown in block 920, xenon in chamber 320 is ignited with light 365 from laser 360. A pump system 696 connects the reservoir chamber 690 to the lamp chamber 320 via a gas inlet fill valve 694. At the time of ignition, the xenon filling pressure in the lamp chamber 320 is maintained at a first level, for example, a level below atmospheric pressure. As the laser 360 ignites xenon forming a low pressure plasma, the pump system 696 increases the pressure in the lamp chamber 320. As shown in block 930, the pressure in the lamp 600 may be adjusted to a second pressure level, for example, a level at which the high intensity emitted light 329 output from the plasma reaches a desired intensity.

先に述べたように、上に詳細に説明したコントローラ機能を実行するための本システムは、例を図１１の概略図に示すコンピュータであってもよい。システム１５００は、プロセッサ１５０２と、記憶装置１５０４と、上述の機能を定義するソフトウェア１５０８が格納されたメモリ１５０６と、入出力（Ｉ／Ｏ）装置１５１０（又は周辺機器）と、システム１５００内の通信を可能にするローカルバス又はローカルインタフェース１５１２とを含む。ローカルインタフェース１５１２は、例えば、それらに限定されないが、当技術分野で知られるような１つ又は複数のバス又は他の有線もしくは無線接続部であり得る。ローカルインタフェース１５１２は、通信を可能にするために、コントローラ、バッファ（キャッシュ）、ドライバ、リピータ及びレシーバなどの追加の要素を有してもよいが、これらは、簡単にするために省略される。さらに、ローカルインタフェース５１２は、前述の構成要素間の適切な通信を可能にするために、アドレス、制御及び／又はデータ接続を含んでもよい。   As mentioned earlier, the system for performing the controller functions described in detail above may be a computer, an example of which is shown in the schematic diagram of FIG. The system 1500 includes a processor 1502, a storage device 1504, a memory 1506 storing software 1508 defining the above-described functions, an input / output (I / O) device 1510 (or a peripheral device), and communication within the system 1500. And a local bus or local interface 1512 that enables Local interface 1512 may be, for example, without limitation, one or more buses or other wired or wireless connections as known in the art. Local interface 1512 may include additional elements such as controllers, buffers (caches), drivers, repeaters, and receivers to enable communication, but these have been omitted for simplicity. Further, local interface 512 may include address, control, and / or data connections to allow for appropriate communication between the aforementioned components.

プロセッサ１５０２は、特にメモリ１５０６内に格納されたソフトウェアを実行するためのハードウェア装置である。プロセッサ１５０２は、任意の特注又は市販のシングルコア又はマルチコアプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、本システム１５００に関連付けられたいくつかのプロセッサの中の補助プロセッサ、半導体ベースのマイクロプロセッサ（マイクロチップ又はチップセットの形態の）、マクロプロセッサ、又はソフトウェア命令を実行するための一般に任意の装置であり得る。   Processor 1502 is a hardware device that executes, among other things, software stored in memory 1506. Processor 1502 may be any custom or commercially available single-core or multi-core processor, a central processing unit (CPU), an auxiliary processor among several processors associated with the system 1500, a semiconductor-based microprocessor (microchip or chip). (In set form), a microprocessor, or generally any device for executing software instructions.

メモリ１５０６は、揮発性メモリ素子（例えばランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどのＲＡＭ））及び不揮発性メモリ素子（例えばＲＯＭ、ハードドライブ、テープ、ＣＤＲＯＭなど）のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを含み得る。さらにメモリ１５０６は、電子、磁気、光学及び／又は他のタイプの記憶媒体を組み込んでもよい。メモリ１５０６は、分散型アーキテクチャを有することができ、この場合、様々な構成要素が互いに遠く離れて位置しているが、プロセッサ１５０２によってアクセスされ得ることに留意されたい。   The memory 1506 includes one or both of a volatile memory element (for example, a random access memory (DRAM, SRAM, RAM such as SDRAM)) and a non-volatile memory element (for example, ROM, hard drive, tape, CDROM, etc.) May be included. Further, memory 1506 may incorporate electronic, magnetic, optical, and / or other types of storage media. Note that memory 1506 can have a distributed architecture, in which case the various components are located far apart from each other, but can be accessed by processor 1502.

ソフトウェア５０８は、本発明によるシステム１５００によって実行される機能を定義する。メモリ１５０６内のソフトウェア１５０８は、１つ又は複数の別個のプログラムを含んでもよく、その各々は、以下に説明するような、システム１５００の論理機能を実施するための実行可能な命令の順序付けされたリストを含む。メモリ１５０６は、オペレーティングシステム（Ｏ／Ｓ）１５２０を含んでもよい。オペレーティングシステムは、システム５００内でのプログラムの実行を本質的に制御し、スケジューリング、入出力制御、ファイル及びデータ管理、メモリ管理、ならびに、通信制御及び関連サービスを提供する。   Software 508 defines the functions performed by system 1500 according to the present invention. Software 1508 in memory 1506 may include one or more separate programs, each of which is an ordered sequence of executable instructions for implementing the logical functions of system 1500, as described below. Contains a list. The memory 1506 may include an operating system (O / S) 1520. The operating system essentially controls the execution of programs within the system 500 and provides scheduling, input / output control, file and data management, memory management, and communication control and related services.

Ｉ／Ｏ装置１５１０は、例えば、それらに限定されないが、キーボード、マウス、スキャナ、マイクロホンなどの入力装置を含んでもよい。さらにＩ／Ｏ装置１５１０はまた、例えば、それらに限定されないが、プリンタ、ディスプレイなどの出力装置を含んでもよい。最後に、Ｉ／Ｏ装置１５１０は、入力部及び出力部の両方を介して通信する装置、例えば、それらに限定されないが、変調器／復調器（モデム；別の装置、システム又はネットワークとのアクセス用）、無線周波数（ＲＦ）もしくは他のトランシーバ、電話インタフェース、ブリッジ、ルータ、又は他の装置をさらに含み得る。   The I / O device 1510 may include, for example, but not limited to, input devices such as a keyboard, mouse, scanner, microphone, and the like. Further, I / O device 1510 may also include output devices such as, but not limited to, a printer, a display, and the like. Finally, I / O devices 1510 are devices that communicate via both inputs and outputs, such as, but not limited to, modulators / demodulators (modems; access to another device, system or network). ), Radio frequency (RF) or other transceivers, telephone interfaces, bridges, routers, or other devices.

システム１５００が動作中の場合には、上で説明したように、プロセッサ１５０２は、メモリ１５０６内に格納されたソフトウェア１５０８を実行し、メモリ１５０６との間でデータを通信し、ソフトウェア１５０８に従ってシステム１５００の動作を一般的に制御するように構成される。   When system 1500 is in operation, processor 1502 executes software 1508 stored in memory 1506, communicates data with memory 1506, and executes system 1500 according to software 1508, as described above. Is generally configured to control the operation.

システム１５００の機能が動作中の場合には、プロセッサ１５０２は、メモリ１５０６内に格納されたソフトウェア１５０８を実行し、メモリ１５０６との間でデータを通信し、ソフトウェア１５０８に従ってシステム１５００の動作を一般的に制御するように構成される。オペレーティングシステム１５２０は、プロセッサ１５０２によって読み取られ、おそらくプロセッサ１５０２内にバッファされ、次いで実行される。   When the functions of system 1500 are operating, processor 1502 executes software 1508 stored in memory 1506, communicates data with memory 1506, and configures operation of system 1500 in accordance with software 1508 in a general manner. Is configured to be controlled. The operating system 1520 is read by the processor 1502, possibly buffered in the processor 1502, and then executed.

システム１５００がソフトウェア１５０８内で実施される場合には、システム１５００を実施するための命令は、任意のコンピュータ関連の装置、システムもしくは方法によって、又はそれと接続して使用するための任意のコンピュータ読取可能媒体上に記憶され得ることに留意すべきである。そのようなコンピュータ読取可能媒体は、実施形態によっては、メモリ１５０６もしくは記憶装置１５０４のどちらか、又はそれらの両方に対応してもよい。本明細書では、コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータ関連の装置、システムもしくは方法によって、又はそれと接続して使用するためのコンピュータプログラムを含み、又は記憶することができる電子、磁気、光学、又は他の物理デバイス又は手段である。システムを実施するための命令は、プロセッサもしくは他のそのような命令実行システム、機器もしくは装置によって、又はそれと接続して使用するための任意のコンピュータ読取可能媒体で具体化することができる。プロセッサ１５０２は例として述べてきたが、そのような命令実行システム、機器又は装置は、実施形態によっては、任意のコンピュータベースシステム、プロセッサを含むシステム、又は他の、命令実行システム、機器もしくは装置から命令をフェッチし、命令を実行することができるシステムであってもよい。本明細書では、「コンピュータ読取可能媒体」は、プロセッサもしくは他のそのような命令実行システム、機器もしくは装置によって、又はそれと接続して使用するためのプログラムを記憶、通信、伝播、又は伝送することができる任意の手段であり得る。   If the system 1500 is implemented in software 1508, the instructions for implementing the system 1500 may be executed by any computer-related device, system or method, or by any computer-readable device for use in connection therewith. It should be noted that it can be stored on media. Such computer-readable media may correspond to either memory 1506 or storage device 1504, or both, in some embodiments. As used herein, computer-readable media can include, store, or store a computer program for use by or in connection with a computer-related device, system or method. Physical device or means. The instructions for implementing the system may be embodied by, or in any computer-readable medium for use in connection with, a processor or other such instruction execution system, apparatus or device. Although the processor 1502 has been described by way of example, such an instruction execution system, apparatus or device may, depending on the embodiment, be any computer-based system, system including a processor, or other instruction execution system, apparatus or apparatus. A system capable of fetching an instruction and executing the instruction may be used. As used herein, "computer-readable medium" refers to storing, communicating, propagating, or transmitting a program for use by or in connection with a processor or other such instruction execution system, apparatus or device. It can be any means that can.

そのようなコンピュータ読取可能媒体は、例えば、それらに限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、又は半導体システム、機器、装置又は伝播媒体であり得る。コンピュータ読取可能媒体のより具体的な例（非包括的なリスト）としては、１つ又は複数のワイヤを有する電気接続部（電子）、ポータブルコンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（電子）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）（電子）、消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）（電子）、光ファイバ（光学）及びポータブルコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）が挙げられるであろう。プログラムは、例えば紙又は他の媒体の光学走査によって電子的に取り込み、次いで、コンパイル、解釈、又は必要であれば他の方法で適切に処理し、次いでコンピュータメモリに記憶することができるため、コンピュータ読取可能媒体は、その上にプログラムが印刷される紙又は別の適切な媒体でもあり得るであろうことに留意されたい。   Such computer-readable media can be, for example, without limitation, electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor systems, equipment, devices, or propagation media. More specific examples (non-exhaustive list) of computer readable media include electrical connections (electronic) having one or more wires, portable computer diskettes (magnetic), random access memory (RAM) (electronic). ), Read-only memory (ROM) (electronic), erasable programmable read-only memory (EPROM, EEPROM or flash memory) (electronic), optical fiber (optical) and portable compact disk read-only memory (CDROM) (optical) Will be. The program can be captured electronically, for example, by optical scanning of paper or other media, and then compiled, interpreted, or otherwise processed as appropriate, if necessary, and then stored in computer memory. Note that the readable medium could also be paper or another suitable medium on which the program is printed.

システム１５００がハードウェア内で実施される代替実施形態では、システム１５００は、それぞれ当技術分野でよく知られている、データ信号で論理機能を実施するための論理ゲートを有する個別の論理回路、適切な組合せ論理ゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの技術のいずれか、又はそれらの組合せで実施することができる。   In an alternative embodiment where the system 1500 is implemented in hardware, the system 1500 may be a separate logic circuit with logic gates for performing logic functions on data signals, each of which is well known in the art. It can be implemented in any of the following technologies, such as an application specific integrated circuit (ASIC) having a combinational logic gate, a programmable gate array (PGA), a field programmable gate array (FPGA), or a combination thereof.

図１５は、シールドビームランプを動作させるための第３の例示的な方法のフローチャートである。このフローチャートは図６を参照しながら記載される。ブロック１５５１によって示されるように、チャンバ３２０の圧力は第１の圧力レベルに設定される。例えば、シールドランプ６００は、キセノンガスなどの加圧イオン性媒体で充填されたリザーバチャンバ６９０を含む。ランプ６００は排気／充填チャネル６９２を有する。ポンプシステム６９６はガス流入充填バルブ６９４を介してリザーバチャンバ６９０をランプチャンバ３２０に接続する。ブロック１５５２に示すようにチャンバ３２０内のイオン性媒体は点火される。例えば、イオン性媒体は、電極４９０、４９１（図４Ａ）を使用して点火されてもよく、又はイオン性媒体は、点火手段の中でも特に入射レーザ光３６５によって直接点火されてもよい。点火は、チャンバ３２０内のイオン性媒体の圧力レベル及びレーザ３６０の出力レベルを適切に選択することによって容易にすることができる。   FIG. 15 is a flowchart of a third exemplary method for operating a shielded beam lamp. This flowchart is described with reference to FIG. As indicated by block 1551, the pressure in chamber 320 is set to a first pressure level. For example, shielded lamp 600 includes a reservoir chamber 690 filled with a pressurized ionic medium, such as xenon gas. Lamp 600 has an exhaust / fill channel 692. Pump system 696 connects reservoir chamber 690 to lamp chamber 320 via gas inlet fill valve 694. The ionic medium in chamber 320 is ignited as shown in block 1552. For example, the ionic medium may be ignited using the electrodes 490, 491 (FIG. 4A), or the ionic medium may be ignited directly by the incident laser light 365 among other ignition means. Ignition can be facilitated by appropriate selection of the pressure level of the ionic medium in the chamber 320 and the power level of the laser 360.

イオン性媒体、例えばキセノンの点火時に、チャンバ３２０内の充填圧力は、第１の圧力レベルに保持されてもよく、又は別の圧力レベルに調整されてもよい。ブロック１５５２によって示されるように、チャンバ３２０内のイオン性媒体の圧力は、イオン性媒体を消すことなく第２の圧力レベルに変更される。例えば、チャンバ３２０内の圧力は、第２の圧力レベル、例えば、プラズマから出力される高輝度出射光３２９が望ましい輝度に達する、及び／又はプラズマの体積が望ましいサイズに達するレベルまで増減することができる。   Upon ignition of the ionic medium, eg, xenon, the fill pressure in chamber 320 may be maintained at a first pressure level, or may be adjusted to another pressure level. As indicated by block 1552, the pressure of the ionic medium in chamber 320 is changed to a second pressure level without extinguishing the ionic medium. For example, the pressure in the chamber 320 may be increased or decreased to a second pressure level, for example, a level at which the high intensity output light 329 output from the plasma reaches a desired brightness and / or the volume of the plasma reaches a desired size. it can.

要約すると、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本発明の構造に対して様々な修正及び変更を行い得ることは当業者に明らかである。前述を考慮して、本発明は、この発明の修正及び変更が、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にあるならば、同修正及び変更を包含することが意図される。   In summary, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. In view of the foregoing, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the following claims and their equivalents.

Claims (16)

レーザ光源からレーザビームを受けるように構成されたシールド高輝度照明装置であって、
イオン性媒体を含むように構成された密閉チャンバを備え、前記チャンバは、
プラズマ維持領域と、
プラズマ点火領域と、
前記チャンバから高輝度光を放射するように構成された高輝度光出射窓と、
前記チャンバに入る前記レーザビームを許容するように構成された前記チャンバの壁内に配置された実質的に平坦な入射窓と、
前記装置が前記高輝度照明を提供する間、前記密閉チャンバ内の圧力レベルを制御下に上昇及び下降させるための手段と、をさらに備える、シールド高輝度照明装置。 A shielded high-intensity lighting device configured to receive a laser beam from a laser light source,
An enclosed chamber configured to contain an ionic medium, wherein the chamber comprises:
A plasma maintenance region;
A plasma ignition zone;
A high-intensity light exit window configured to emit high-intensity light from the chamber;
A substantially flat entrance window disposed within a wall of the chamber configured to allow the laser beam to enter the chamber;
Means for controllably increasing and decreasing the pressure level in the enclosed chamber while the device provides the high intensity illumination. 前記密閉チャンバが、前記プラズマ維持領域からの高輝度光を前記出射窓に反射するように構成された一体型反射チャンバ内面をさらに備える、請求項１に記載のシールド高輝度照明装置。   The shielded high brightness illuminator of claim 1, wherein the closed chamber further comprises an integrated reflective chamber inner surface configured to reflect high brightness light from the plasma sustain region to the exit window. 前記レーザ光源から前記入射窓を通過し前記チャンバ内の焦点領域へ至る前記レーザビームの経路が直接的である、請求項１に記載のシールド高輝度照明装置。   2. The shielded high-intensity lighting device according to claim 1, wherein a path of the laser beam from the laser light source through the entrance window to a focal region in the chamber is direct. 前記密閉チャンバ内の前記圧力レベルを上昇及び下降させるための前記手段が前記圧力レベルを第１の圧力レベルと第２の圧力レベルとの間で調整し得る、請求項１に記載のシールド高輝度照明装置。   The shield high brightness of claim 1, wherein the means for raising and lowering the pressure level in the closed chamber is capable of adjusting the pressure level between a first pressure level and a second pressure level. Lighting equipment. 前記第１の圧力レベルが、電極のない状態での前記レーザビームによる前記イオン性媒体の点火を導くものであり、
前記第２の圧力レベルが、イオン性媒体プラズマを発生させ、維持することを導くものである、
請求項４に記載のシールド高輝度照明装置。 The first pressure level directs ignition of the ionic medium by the laser beam in the absence of an electrode;
Wherein the second pressure level is to generate and maintain an ionic medium plasma;
The shielded high-intensity lighting device according to claim 4. 前記第２の圧力レベルが前記第１の圧力レベルより高い、請求項５に記載のシールド高輝度照明装置。   The shielded high brightness lighting device according to claim 5, wherein the second pressure level is higher than the first pressure level. 前記密閉チャンバ内の前記圧力レベルを調整するための前記手段が、前記イオン性媒体を消すことなく前記圧力レベルを前記第１のレベルから前記第２のレベルに調整するように構成される、請求項４に記載のシールド高輝度照明装置。   The means for adjusting the pressure level in the closed chamber is configured to adjust the pressure level from the first level to the second level without extinguishing the ionic medium. Item 5. A shielded high-intensity lighting device according to item 4. レーザ光源からレーザビームを受けるように構成されたシールド高輝度照明装置であって、
イオン性媒体を含むように構成された密閉チャンバを備え、前記チャンバは、
前記レーザビームを前記チャンバ内のレンズ焦点領域に集束させるように構成された前記密閉チャンバの一体型反射チャンバ内面の壁内に配置された入射レンズと、
前記レンズ焦点領域に対応するプラズマ維持領域と、
前記チャンバから高輝度光を放射するように構成された高輝度光出射窓と、
前記プラズマ維持領域からの高輝度光を前記出射窓に反射するように構成された一体型反射チャンバ内面と、
前記プラズマ維持領域と前記出射窓との間で前記チャンバ内に配置された非一体型反射器であって、前記プラズマ維持領域からの高輝度光を前記一体型反射チャンバ内面の方に反射するように構成された非一体型反射器と、
前記密閉チャンバ内の圧力レベルを制御下に上昇及び下降させるための手段と、をさらに備え、
前記レーザ光源から前記入射レンズを通過し前記チャンバ内の焦点領域へ至る前記レーザビームの経路が直接的であり、前記非一体型反射器が、前記プラズマ維持領域から前記出射窓への光の直接的な透過を防ぐように構成される、シールド高輝度照明装置。 A shielded high-intensity lighting device configured to receive a laser beam from a laser light source,
An enclosed chamber configured to contain an ionic medium, wherein the chamber comprises:
An incident lens disposed within a wall of the integral reflective chamber inner surface of the closed chamber configured to focus the laser beam to a lens focal region within the chamber;
A plasma maintenance region corresponding to the lens focal region;
A high-intensity light exit window configured to emit high-intensity light from the chamber;
An integrated reflection chamber inner surface configured to reflect high-intensity light from the plasma sustain region to the exit window,
A non-integral reflector disposed in the chamber between the plasma sustaining region and the exit window, such that high intensity light from the plasma sustaining region is reflected toward the inner surface of the integral reflecting chamber. A non-integrated reflector configured in
Means for raising and lowering the pressure level in the closed chamber under control.
The path of the laser beam from the laser light source through the incident lens to the focal region in the chamber is direct, and the non-integral reflector directs light from the plasma sustain region to the exit window. High-intensity illuminator that is configured to prevent specific transmission. 前記密閉チャンバ内の前記圧力レベルを上昇及び下降させるための前記手段が、前記圧力レベルを第１の圧力レベルと第２の圧力レベルとの間で調整し得る、請求項８に記載のシールド高輝度照明装置。   9. The shield height of claim 8, wherein the means for raising and lowering the pressure level in the closed chamber is capable of adjusting the pressure level between a first pressure level and a second pressure level. Brightness lighting device. 前記第１の圧力レベルが、電極のない状態での前記レーザビームによる前記イオン性媒体の点火を導くものであり、
前記第２の圧力レベルが、イオン性媒体プラズマを発生させ、維持することを導くものであり、
前記第２の圧力レベルが前記第１の圧力レベルより高い、請求項９に記載のシールド高輝度照明装置。 The first pressure level directs ignition of the ionic medium by the laser beam in the absence of an electrode;
The second pressure level is to generate and maintain an ionic medium plasma;
The shielded high-intensity lighting device according to claim 9, wherein the second pressure level is higher than the first pressure level. 前記密閉チャンバ内の前記圧力レベルを上昇及び下降させるための前記手段が、前記イオン性媒体を消すことなく前記圧力レベルを前記第１のレベルから前記第２のレベルに調整するように構成される、請求項９に記載のシールド高輝度照明装置。   The means for raising and lowering the pressure level in the closed chamber is configured to adjust the pressure level from the first level to the second level without extinguishing the ionic medium. The shielded high-intensity lighting device according to claim 9. 密閉されたイオン性媒体チャンバと、前記チャンバの外側に配置されたレーザ光源と、前記レーザビームを前記チャンバ内の焦点領域に集束させるように構成されたレンズとを備えたシールドビームランプを操作するための方法であって、
前記チャンバの圧力を第１の圧力レベルに設定するステップと、
前記チャンバ内の前記イオン性媒体に点火するステップと、
前記イオン性媒体を消すことなく前記チャンバの前記圧力を第２の圧力レベルに変更するステップと、を含む方法。 Operate a sealed beam lamp comprising a sealed ionic medium chamber, a laser light source located outside the chamber, and a lens configured to focus the laser beam to a focal region within the chamber. A method for
Setting the pressure in the chamber to a first pressure level;
Igniting the ionic medium in the chamber;
Changing the pressure of the chamber to a second pressure level without extinguishing the ionic medium. 前記チャンバ圧力を下降させることによって前記ランプ内のプラズマ体積を減少させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。   The method of claim 12, further comprising reducing the plasma volume in the lamp by lowering the chamber pressure. 前記チャンバ圧力を上昇させることによって前記ランプ内のプラズマ体積を増大させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。   13. The method of claim 12, further comprising increasing a plasma volume in the lamp by increasing the chamber pressure. 前記チャンバ圧力を下降させることによって前記プラズマの光子生成を減少させるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。   13. The method of claim 12, further comprising reducing photon production of the plasma by lowering the chamber pressure. 前記シールドビームランプが点火電極なしに構成される、請求項１２に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the shield beam lamp is configured without an ignition electrode.