简要回顾了半导体光刻的发展历程以及准分子激光作为光源在半导体光刻中的需求。简述了高压脉冲电源的基本原理及应用, 介绍了全固态高压脉冲电源的结构和特点。着重阐述了全固态高压脉冲电源在光刻用准分子激光器和EUV光源中的应用。大功率半导体开关结合多级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源有效替代传统基于闸流管的高压脉冲电源, 实现了光刻光源高重复频率下的长寿命运行。介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所近十年来, 在准分子激光器的全固态高压脉冲电源研究上的相关进展。最后, 对未来半导体光刻光源对全固态脉冲电源的需求进行了展望。

磁开关因其独特的饱和导通机制而在脉冲功率技术领域应用广泛, 利用磁开关饱和前后电感差异大的特点, 可以将其用作撬断开关来陡化脉冲后沿。利用金属氧化物压敏电阻的稳压特性, 能在负载上得到具有一定平顶的脉冲准方波, 进而可通过改变磁开关的伏秒积来进行脉宽调整。提出一种脉宽可调的高压脉冲发生器技术方案, 利用压敏电阻产生高压脉冲准方波, 用磁开关作为撬断开关来陡化脉冲后沿, 并通过改变磁开关复位电流的大小来控制磁开关的复位深度, 进而实现脉宽可调。首先进行了理论分析及软件模拟研究, 然后基于模拟结果开展了初步实验研究。初步实验得到的负载电压波形后沿小于30 ns, 脉宽可调范围大约30%, 验证了磁开关的后沿陡化效果以及用于脉宽调整的可行性。

磁开关是磁脉冲压缩系统的关键部分，磁开关的磁芯性能参数直接影响到磁脉冲压缩系统的总体性能。针对磁脉冲压缩系统中磁开关磁芯应用特性，设计了回路振荡法对磁芯动态磁特性进行测量。通过测量磁开关工作电压和电流参数，计算磁芯的动态磁滞回线，确定饱和磁感应强度、矫顽力等动态参数。基于实验测量参数建立了包含动态磁滞回线的磁脉冲压缩电路模型，研究了磁开关动态特性对电压传递的影响。根据研究结果可得，在磁脉冲压缩系统设计中选择矫顽力较小的磁芯，可降低磁开关的能量损耗，从而保证系统具有较高的电压传递效率。

研究了一种新型的基于硅光导开关和磁开关串联的组合开关, 相比于传统的磁开关, 该开关能将数十μs的充电脉冲直接压缩到数十ns。比较了采用激光二极管触发时组合开关与单一硅光导开关的性能, 结果表明, 组合开关输出电流提高, 前沿及脉宽均大幅减小, 组合开关可以降低硅光导开关对触发光功率的需求, 从而使得采用激光二极管实现硅光导开关触发成为可能。

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘（DF）脉冲激光器，引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路，形成39.5 kV、100 ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离，在电极间距为30 mm激活区形成均匀辉光放电，注入能量密度达190 J/L。激光谐振腔选用平平腔结构，激光工作气体采用SF6和D2，其气体配比优化为10:3，此时获得最大能量输出为877 mJ，电光转换效率为1.9 %，脉宽约200 ns，光斑为30 mm×9 mm。

为了降低用于脉冲气体激光器的全固态磁压缩放电电路的放电延时抖动, 采用PSPICE软件对全固态磁压缩激励电路进行仿真分析, 完成了对充电、磁开关复位以及整个放电过程的初步模拟。模拟结果显示, 初始储能电容电压1V的波动会引起放电时间5ns~10ns的抖动, 抖动时间随着充电电压的升高而降低; 通过采用特制的两级耦合复位回路来降低放电延时抖动, 该复位电路可将放电抖动从微秒量级降低到纳秒量级。结果表明, 降低抖动的关键因素在于充电过程中高频交流纹波经复位电路耦合将磁芯复位到一稳定状态, 使磁开关、可饱和脉冲变压器的工作状态更加稳定。建立的仿真模型, 对低放电抖动的脉冲放电激励电路设计可提供参考。

基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术,提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上,研制了中等电压等级的重复频率初级电源; 改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性; 优化了系统整体电路结构,利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能; 设计了合理的复位路径,实现了各部分磁芯的在线直流复位; 并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果,脉冲波形的重叠一致性好。

基于磁开关技术提出了一种高功率长脉冲驱动源方案,主要包括脉冲变压器、磁脉冲压缩、低阻抗脉冲形成网络、磁开关类型主开关,以及感应电压叠加器等关键子系统；研制了各关键子系统并开展了单独的实验调试,基于跑道型磁芯制作了闭环磁芯脉冲变压器,采用硬连接绕组方式制作了方便调节的两级磁压缩系统,利用陶瓷电容器制作了圆周对称的Blumlein型低阻抗脉冲形成网络,配合低阻抗脉冲形成网络研制了磁开关类型主开关,基于单端口馈电和角向传输线技术建立了四级IVA实验装置；在上述关键子系统调试基础上,开展了全系统的初步联合实验,验证了技术方案。

提出了一种快前沿充电型磁压缩发生器,采用高耦合系数脉冲变压器和无串接二极管型原边绕组设计,降低了变压器的杂散电感,可以对磁压缩电路进行快速脉冲式充电,有利于减少磁压缩装置的级数和体积。采用T模型对快前沿变压器充电型磁压缩器的电路进行了等效变换,分析了系统设计的原则。结果表明：系统的等效压缩增益远大于1；磁开关应选用高导磁材料。满足上述条件,磁压缩装置的充电效率和预脉冲现象才能获得理想值。研制了一台快前沿变压器充电型磁压缩脉冲发生器,3 nF电容负载上获得前沿时间为990 ns、幅值为50 kV的脉冲,预脉冲约2 kV,磁压缩器的电压效率为98%。