中国科学院安徽光学精密机械研究所激光技术中心, 安徽 合肥 230031
实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理, 介绍了其在液晶平板显示行业、 太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术, 如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。
激光技术 准分子激光 大能量 高功率 磁脉冲压缩 激光退火 laser techniques excimer laser large energy high power magnetic pulse compression laser annealing
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 23003
研制了一台KrF大能量准分子激光器，激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合,实现了激活区大面积的均匀辉光放电，利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响，在总气压3.3×105 Pa，F2/He,Kr,Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85，充电电压27 kV时，得到了738 mJ的单脉冲能量输出，激光近场光斑30 mm×14 mm，在充电电压23 kV时，全电效率最高，达到2.0%。
准分子激光器 激光退火 大能量 磁脉冲压缩 excimer laser excimer laser annealing large energy magnetic pulse compression 强激光与粒子束
2013, 25(11): 3060
中国科学院 安徽光学精密机械研究所，合肥 230031
为了减小激光器双腔放电时间的相对抖动、稳定激光器输出能量，采用闭环控制回路电压泄放方法，设计了一套主振荡功率放大结构准分子激光谐振充电高精度电压控制方案。通过对电容电压取样处理，动态监测储能电容电压，当电容电压大于目标电压时，由泄放电路泄放电压至目标值，得到高精度的充电电压，使用此电压控制方案后，充电电压的波动由±1.67‰减小到±0.83‰。结果表明，该方案很好地提高了谐振电源储能电容上的电压精度，减小了激光器双腔放电时间的相对抖动，并为后期的激光器能量输出稳定控制打下良好基础。
激光技术 谐振充电 高精度 电压控制 laser technique resonance charging high precision voltage control
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
2 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 合肥 230009
为了满足工业用振荡-放大双腔结构的准分子激光器放电激励技术的要求, 设计了高重频高精度的脉冲充电电源。该电源采用LC谐振倍压的方式, 同时为双腔准分子激光器的充电电容器进行充电, 倍压比为1.87。通过对电源工作时序的调节, 实现千赫兹高重频放电激励, 在电源输出电压约为1300V时, 充电电压精度为±0.18%。结果表明, 通过充电电压精度控制单元, 对充电电压反馈调节, 可以实现充电电压的高精度。
激光技术 充电电源 谐振 高重频 高精度 准分子激光 laser technique charge power resonance high-repetition frequency high-accuracy excimer laser
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
由于寿命制约, 准分子激光器使用的传统放电开关闸流管不能满足准分子激光器高重复频率长期稳定工作运行的要求。设计了基于两级磁脉冲压缩技术的全固态脉冲功率模块, 使用大功率半导体开关结合脉冲升压变压器产生μs级的高压脉冲, 利用磁脉冲压缩技术将上升时间为μs级高压脉冲压缩至满足准分子激光器使用的上升时间为0.1 μs级高压脉冲。在ArF准分子激光头上放电, 获得激励脉冲的上升时间约为90 ns, 放电电压16.5 kV, 重复频率达到1 kHz, 两级磁脉冲压缩开关能量传递效率达59.1%。
准分子激光器 全固态脉冲功率模块 磁开关 磁脉冲压缩 excimer lasers all solid state pulsed power module magnetic switch magnetic pulse compression
中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
为了实现工业用高重复频率ArF准分子激光器脉冲能量稳定, 从电源控制的角度进行了脉冲能量控制技术的基础研究。介绍了高重复频率ArF准分子激光器能量稳定闭环控制原理, 使用近似方法建立了准分子激光器脉冲能量和放电电压的函数模型, 提出一种基于实时检测脉冲能量的电压调节比例积分算法, 并结合函数模型和控制算法进行了MATLAB仿真。结果表明, 建立的脉冲能量模型是合理的, 且提出的比例积分算法在提高激光器脉冲输出能量稳定性方面是有效的。
激光器 能量稳定 比例积分算法 高重复频率 ArF准分子激光器 lasers energy stability proportion-integration algorithm high-repetition-rate ArF excimer laser
