基于预成型液态圆盘靶的 2-$\mu$m 波长激光驱动锡等离子体角分辨 EUV 发射表征

本文研究了在极紫外（EUV）波段下，由数纳秒长、2-$\mu$m 波长激光脉冲辐照预成型液态锡靶所产生的锡等离子体的发射特性。在双脉冲方案中，首先使用预脉冲激光将锡微滴变形为薄而延展的圆盘，随后主（2$\mu$m）脉冲产生发射 EUV 的等离子体。用 2-$\mu$m 激光脉冲辐照直径为 30 至 300-$\mu$m 的靶，我们发现产生围绕 13.5nm 的 EUV 光的效率与激光光和靶重叠的比例一致。接下来，研究了 2-$\mu$m 驱动激光强度（0.6-1.8$\times 10^{11}$W/cm$^2$）和脉冲持续时间（3.7-7.4ns）变化的影响。发现围绕 13.5nm 的 2\% 带宽内以及入射激光束后方 2$\pi$ 半球内光的发射角依赖性几乎与 2-$\mu$m 驱动激光的强度和持续时间无关。随着靶直径增大，该 2\% 带宽内的发射变得越来越各向异性，更大比例的光发射到入射激光束的半球中。为直接比较，使用 1-$\mu$m 波长驱动激光进行了类似的一组实验。在 5.5-25.5nm 波长范围内记录的发射光谱显示，1-$\mu$m 情况下 13.5nm 附近的光存在显著自吸收，而 2-$\mu$m 情况下仅观察到 13.5nm 处光谱特征因不透明度相关的展宽。本工作展示了由圆盘靶产生的 2-$\mu$m 驱动等离子体相比 1-$\mu$m 驱动等离子体的增强能力和性能，为在未来高功率 EUV 光源中使用 2-$\mu$m 激光作为驱动激光提供了强有力的动机。